煤礦建井施工錨桿支護(hù)探析

引言：
　　隨著中國工業(yè)經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，煤炭的需求量正在逐年增多。有數(shù)據(jù)顯示，中國每年工業(yè)將消耗40億噸的煤炭資源，而中國的煤炭存儲量是5萬億噸多。因此，中國煤炭的開采仍有巨大市場利潤。在煤炭開采市場發(fā)展的時(shí)代，井下煤炭開采的安全成為煤炭企業(yè)關(guān)心的首要問題。在井下開采煤炭大概有三種保護(hù)形式，即架棚支護(hù)、料石砌碹支護(hù)和錨桿支護(hù)，其中錨桿支護(hù)形式是這三種保護(hù)形式中最被廣泛使用的。錨桿支護(hù)形式具有成本低、支護(hù)效果好、操作簡便、使用靈活、占用施工凈空少等優(yōu)點(diǎn)，是其他兩種方式所不能比擬的。有數(shù)據(jù)顯示，錨桿支護(hù)大約可以降低建設(shè)成本15%，由此可以看出錨桿支護(hù)對建井的重要性。
　　一、煤礦建井施工錨桿支護(hù)的理論
　　1、懸吊理論
　　懸吊理論產(chǎn)生于1952年，該理論認(rèn)為錨桿支護(hù)的作用是將巷道頂板較軟弱巖層懸吊在上部穩(wěn)固的巖層上，起到對采礦巷道的加固作用。其作用原理是巷道的頂板有彎曲變形的趨勢，如果采用錨桿對其進(jìn)行擠壓，懸掛在穩(wěn)固的巖石之上，頂板就不會脫落。這一理論最早提出時(shí)還具有一定的施工價(jià)值，但是經(jīng)過實(shí)踐證明，這一理論是不可靠的。因?yàn)榧词瓜锏郎喜繘]有穩(wěn)固的巖層，錨桿也能起到支護(hù)作用，也就是說，對于頂板比較軟弱的巖層可以直接使用錨桿進(jìn)行支護(hù)，不必懸掛在穩(wěn)定的巖層上。
　　2、組合梁理論
　　巷道的頂板是由許多層頂板組成的，組合梁理論認(rèn)為巷道頂板的各個(gè)層可以被看作是一種可以承載巖層的梁，只要使用錨桿對頂板各個(gè)層進(jìn)行加固，組合成一個(gè)整體，就能夠承載巖層，保證井下巷道的安全性。運(yùn)用組合梁理論進(jìn)行錨桿支護(hù)的巷道具有防止巖層沿層面滑動的作用，這樣可以避免頂板各層之間出現(xiàn)離層的情況，保證了巷道的安全。如果使用該理論進(jìn)行錨桿支護(hù)，具有整體承受能力強(qiáng)，補(bǔ)強(qiáng)效果好的優(yōu)點(diǎn)。但是如果頂板各層之間出現(xiàn)裂縫，就會導(dǎo)致各層之間不能相互連接，使這種“梁”的防護(hù)能力大大減弱。
　　3、組合拱理論
　　組合拱理論是由蘭氏（TALang）和彭德（Pender）通過光彈試驗(yàn)提出來的。組合拱原理認(rèn)為，在拱形巷道圍巖的破裂區(qū)中，安裝預(yù)應(yīng)力錨桿時(shí)，在桿體兩端將形成圓錐形分布的壓應(yīng)力。如果沿巷道周邊布置的錨桿間距足夠小，各個(gè)錨桿的壓應(yīng)力維體相互交錯(cuò)，這樣使巷道周圍的巖層形成一種連續(xù)的組合拱。這個(gè)組合拱可承受上部巖石的徑向載荷，如同碹體起到巖層補(bǔ)強(qiáng)的作用，承載外圍的壓力。組合拱理論的不足是缺乏對被加固巖體本身力學(xué)行為的進(jìn)一步探討，與實(shí)際情況有一定差距，在分析過程中沒深入探索圍巖支護(hù)的相互作用。
　　二、錨桿支護(hù)的參數(shù)及設(shè)計(jì)方法
　　1、錨桿支護(hù)的參數(shù)
　　錨桿支護(hù)參數(shù)的確定將會影響到支護(hù)作用和使用價(jià)值，因此，錨桿支護(hù)參數(shù)的設(shè)計(jì)是否正確是非常重要的問題。如果錨桿支護(hù)參數(shù)的設(shè)計(jì)不正確，將會直接影響錨桿支護(hù)的強(qiáng)度，巷道周圍巖層就會變形，甚至?xí)斐上锏赖谋浪＿@不僅嚴(yán)重影響巷道的安全，也會造成很大的經(jīng)濟(jì)損失。錨桿支護(hù)參數(shù)的設(shè)計(jì)應(yīng)該遵循科學(xué)的設(shè)計(jì)方法，要根據(jù)實(shí)地的地質(zhì)條件設(shè)計(jì)錨桿支護(hù)的參數(shù)，不能人為地主觀臆斷錨桿支護(hù)的參數(shù)。
　　2、錨桿支護(hù)的設(shè)計(jì)方法
　　在現(xiàn)階段錨桿支護(hù)的主要方法是工程類比法和理論分析法。這兩種方法雖然是煤礦建井中比較常用的方法，但是其也存在著一些缺陷，主要體現(xiàn)在以下幾個(gè)方面：第一，錨桿支護(hù)的參數(shù)的選擇僅僅是巷道巖層上的一個(gè)點(diǎn)或者幾個(gè)點(diǎn)的平均值，但是錨桿支護(hù)要用于整個(gè)煤礦礦井的使用，所以這樣就會導(dǎo)致有的地方的錨桿支護(hù)的參數(shù)或大或小，是不正確的。這樣不僅會增加材料的使用成本，還會造成巷道的安全隱患，影響井下礦工的生命安全。第二，錨桿支護(hù)的參數(shù)設(shè)計(jì)缺乏合理性和科學(xué)性。如果錨桿支護(hù)參數(shù)缺乏合理性和科學(xué)性，所確定的參數(shù)就是不正確的，就會影響煤礦建井的施工，進(jìn)而影響巷道的安全。
　　隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，傳統(tǒng)的錨桿支護(hù)參數(shù)的設(shè)計(jì)方法已經(jīng)不再適應(yīng)建井施工的需要，遭到許多施工單位的摒棄。現(xiàn)在建井施工的研究人員已經(jīng)研究出一種新的設(shè)計(jì)方法，即全線信息跟蹤錨桿支護(hù)設(shè)計(jì)方法。這種方法已經(jīng)消除了以前設(shè)計(jì)方法的弊端，采用全面綜合分析地質(zhì)數(shù)據(jù)，對數(shù)據(jù)進(jìn)行實(shí)地測試和效果評價(jià)的方式，對個(gè)別不符合標(biāo)準(zhǔn)的錨桿支護(hù)參數(shù)進(jìn)行調(diào)整，使整個(gè)礦井下的錨桿支護(hù)參數(shù)都符合科學(xué)標(biāo)準(zhǔn)。全線信息跟蹤錨桿支護(hù)設(shè)計(jì)方法的優(yōu)勢就在于所設(shè)計(jì)出來的錨桿支護(hù)參數(shù)是科學(xué)的，具有可靠性強(qiáng)、安全系數(shù)高、穩(wěn)定性強(qiáng)等特點(diǎn)。所以，這種方法有利于保證工程質(zhì)量，有利于科學(xué)化的管理，同時(shí)還簡化了設(shè)計(jì)基礎(chǔ)的地質(zhì)數(shù)據(jù)采集工作。
　　三、煤礦建井錨桿支護(hù)的施工要點(diǎn)
　　在完成對煤礦礦井的支護(hù)參數(shù)以及支護(hù)形式的設(shè)計(jì)之后，應(yīng)隨之繼續(xù)進(jìn)行錨桿支護(hù)的工程實(shí)施項(xiàng)目。在完成這一項(xiàng)目之后，將其交由相關(guān)工作人員進(jìn)行檢驗(yàn)，確認(rèn)施工項(xiàng)目建設(shè)合格，再將其運(yùn)用到實(shí)際建設(shè)生產(chǎn)中經(jīng)受實(shí)踐的檢驗(yàn)。因此，錨桿支護(hù)的施工過程中所要注意的地方應(yīng)當(dāng)受到相關(guān)工作人員的重視，而對其進(jìn)行檢驗(yàn)則是決定是否將其投入生產(chǎn)建設(shè)實(shí)踐的關(guān)鍵所在，下面將對此進(jìn)行相關(guān)探討。
　　1、錨桿支護(hù)的施工要點(diǎn)
　　一般來說，錨桿支護(hù)的施工過程可以分為兩個(gè)環(huán)節(jié)，那就是錨桿的鉆孔以及安裝。但是這兩個(gè)環(huán)節(jié)要實(shí)施起來不是很容易的。首先要注意的是，要對錨桿的位置設(shè)計(jì)形式有一定的了解和相關(guān)的準(zhǔn)備，根據(jù)這種設(shè)計(jì)將錨桿鉆孔的方位在安裝通道中用腰線標(biāo)記下來，以便施工人員確認(rèn)后再進(jìn)行安裝，可以有效避免施工出現(xiàn)錯(cuò)誤鉆孔現(xiàn)象。其次，還應(yīng)注意鉆孔的方式和步驟要嚴(yán)格遵循有關(guān)技術(shù)的規(guī)定以及錨桿支護(hù)的要求來進(jìn)行，鉆孔完畢并確認(rèn)無誤后即可進(jìn)行安裝。
　　2、錨桿支護(hù)的施工檢驗(yàn)
　　錨桿支護(hù)作為煤礦建井施工過程中的環(huán)節(jié)之一，也要接受專業(yè)的施工項(xiàng)目檢驗(yàn)，只有經(jīng)由檢驗(yàn)確定合格之后才能確定投入使用。因此，在錨桿支護(hù)工程完成后要對其安裝效果進(jìn)行全方面的檢驗(yàn)。檢驗(yàn)內(nèi)容主要包括幾個(gè)方面。首先是錨桿的長度與孔的深度的契合度，這是由于錨桿孔的規(guī)格有一定的適用范圍，超過這個(gè)范圍都會造成螺帽和墊板的安裝障礙。普遍來說，錨桿孔的金屬楔縫式深度較之于錨桿要短5cm-7cm，而倒楔式錨桿孔則要短10cm-12cm。其次是錨桿與其孔的直徑要恰好合配，孔徑過小則無法進(jìn)行錨桿安裝，孔徑過大又無法保證錨桿安裝的穩(wěn)定性。除此以外，安裝過程中巖石與托板的觸及面越大就越能保證托板的均受力程度，進(jìn)而就能保證其載重性能，因而在托板安裝前要整平其板面等等。
　　結(jié)束語
　　錨桿支護(hù)在煤礦建井施工過程中所起到的作用就是堅(jiān)實(shí)礦井通道附近的巖層強(qiáng)度，并以此來保證通道周圍巖石的穩(wěn)固，從而確保采礦全程中的作業(yè)安全。就錨桿支護(hù)的形式而言，在煤礦礦井施工中可以表現(xiàn)為很多種，但是最為常用的支護(hù)方式就是錨桿支護(hù)，其優(yōu)勢在于高效經(jīng)濟(jì)和安全保障等特點(diǎn)，主要表現(xiàn)在降低勞動強(qiáng)度、減少成本浪費(fèi)、提高通道截面的利用效率以及成巷速度等。