錨桿支護參數的改革與應用

　　桿支護在七臺河礦區已使用多年。實踐證明，這種支護方式非常適合該區域的圍巖特點，深受現場歡迎。但到目前為止，錨桿支護設計理論尚不成熟，仍停留在主要根據工程類比法設計支護參數階段。如果測試工作不細致，盲目簡單化支護，往往敢安全系數過大，不科學，帶來一些不必要的經濟投入。
　　調查發現，該礦區不論巷道所處的圍巖條件如何，均采用直徑16mm、長1.6m、密度1.0m×l.0m的金屬錨桿支護，許多回采巷道采過后，盡管有60%的錨桿失效，但巷道圍巖狀態仍然保持良好，這說明原來的支護方式不夠合理，造成不必要的人力、物力消耗。因此，建立一套科學、合理的支護設計方案，是該礦區急需解決的問題。
　　2.新建礦概況及圍巖特征
　　新建礦共有4個生產采區、一個開拓區，區回采7層煤×（85、87、90、92、93、94、96），煤層厚度為0.8-1.5m。礦井設計能力120萬t/a，有8個正規采煤隊和20個掘進隊，每年要掘進20000m以上的巷道，才能保證采煤接續。掘進大都按半煤巖施工，煤層頂板即為巷道頂板，均采用金屬錨桿支護。
　　該礦煤層頂板為沉積砂巖，呈層狀構造，比較堅硬，個別區域也有頂板破碎現象。
　　3.支護方案設計
　　3.1設計依據
　　地下巷道開掘后，將在巷道圍巖形成松動圈，其大小是地應力和圍巖共同作用的結果，不同的圍巖條件，巷道的松動圈差別很大。目前，巷道圍巖松動圈的研究，已進入到實際應用階段，中國礦業大學董方庭教授提出按松動圈大小時行圍巖分類。并以此設計巷道支護參數，具有一定的科學性和實用性，該礦就是以這套理論為基礎，設計錨桿支護參數的。
　　3.2圍巖松動圈的測試
　　首先該礦千斤中層具有代表性的巷道布置測點，打測試鉆孱，然后利用超聲波探測儀，往復中層頂板巖石的超聲波，最后整理繪出各層的聲速圖，找出聲速變化的拐點，拐點至煤層頂板的距離即為該層頂板的松動圈。
　　經測試，各層頂板的松動范圍如下：一采85層；1.0m、二采85層；1.07m87、89層：0.4m92、93層：1.0m、94層：1.15m
　　3.3支護參數的設計
　　在層狀巖層中開掘的巷道，錨桿支護所起的作用，主要是懸吊作用和組合梁作用。在多次層狀的巖層中，錨桿的懸吊作用和組合粱的作用同時存在，但是，到目前為止，錨桿支護的設計還沒有形成，按懸壁由作用設計支護參數量安全，但不經濟；按縱使梁作用設計以護參數最經濟但不安全。
　　通過分析論證決定先從安全角度出發，結合松動圈理論，以懸吊作用設計為基礎，再根據各層頂板的實際情況，定出合適的支護密度。最后通過試驗，檢驗支護參數選擇的合理性。
　　4.實驗結果
　　支護參數確定后，該礦在一、二、四采區6個有代表性的道進行實驗，對頂板有地質變化的地段，仍舊采用原支護方案，在億道設2-3個觀測站，實驗期間，各采區技術人員跟班進行技術指導，發現問題立即采取整改措施，保證實驗工作的順利進行。
　　該礦采后備巷道均采用無煤柱沿空留巷方式，從各觀測站的實測結果，受一次采動最響的巷道頂板下沉量及頂板狀態基本沒有變化；受二次采動影響的巷道；頂板下沉80-150mm，頂板狀態基本完整；受三次采動影響砌筑水泥墻的巷道，頂板下沉40-80mm，頂板狀態基本沒有變化。
　　5.經濟分析
　　株支護采用的錨桿均為直徑16mm、長1.6m雙排按1.0m×l.0m的矩形布置，每米消耗錨桿2套，費用為2×17.8=35.60元。
　　新支護方案采用直徑14mm，長分別為0.8m、1.2m、1.4m、1.6m共計4種規格，直徑減少2mm，長度平均減少0.34m，按單排或三角形布置，每米平均消耗錨桿1.2套，費用為1.2×13.0=15.60元，比原支護方案每米節省費用20元。
　　建設
　　七臺河分公司建煤礦從本礦的實際情況出發，與科研部門合作，利用先進的測試手段，找出一套適合該礦特點的錨桿地護參數設計方法。實踐證明，新的劫掠參數完全能滿足生產安全的需要，有效地解決了支護材料浪費、支護工效低的問題，同時也提高了經濟效益。
　　從新建礦試驗的3000多米巷道看，支護效果比較好，但也存在一些不足之處，個別地段存在錨桿間距超大、角度不夠、預緊力不足等，造成局部頂板脫落。那議在今后的推廣工作在應采取以下措施：（1）對于有構造，頂板有好的地方仍然采用原來的支護方案，該錨桿加密的就立即加密。該設支架的就設支架措施要及時跟上。（2）雖然新支護方案用的錨桿少了介找錨桿質量必須加強，不準有間距超大、松動、穿皮現象。（3）沿空留巷盡量采用水泥墻鋼性支護，解決石墻二次采動后下沉量大，頂板破碎問題。