礦建工程巷道掘進錨桿支護技術研究

引言
　　礦建工程是我們煤礦安全生產的前提，而巷道掘進又是礦建工程中重要的一環。在巷道掘進中，錨桿支護技術由于其很多獨有的優勢而受到了廣泛的應用。但是，由于這一技術中所涉及的要點比較多，而忽視任一環節都有可能給我們帶來安全隱患。基于此，對于礦建工程巷道掘進錨桿支護技術的研究有著較強實踐指導意義。
　　2、作用原理
　　所謂錨桿主要是指在巷道圍巖體內安置的桿狀錨栓體系。在我們巷道掘進之后，會在圍巖中鉆錨桿眼，并把錨桿安置到錨桿孔之中，這樣就很好的起到了加固圍巖的作用，進而對巷道的穩定起到維持的效果。一般來說，錨桿支護的作用原理可以分為以下幾個方面：
　　（1）懸吊作用，這主要是指利用錨桿將快于冒落的軟弱巖層及圍巖懸吊到巖體之上，進而利用錨桿來承載弱巖和圍巖的重量。
　　（2）組合梁作用，這主要是把平頂巷道層狀頂板當做疊合梁，而這種疊合梁是以巷道兩幫當作支點的，由于荷載的作用，每一層板梁都會各自彎曲，其上下緣將分別處在受壓及受拉的狀態。我們通過使用錨桿把板梁壓緊以后，由于荷載的作用，則類似于一塊板梁的彎曲，這就很好的提升了板梁的抗彎強度。
　　（3）擠壓加固拱作用，通過在巷道周圍進行錨桿的布置，可以很好的將巷道拱部節理發育的巖體進行連接，這樣就在形成了一個具有很好自承能力的拱形壓縮帶，進而使圍巖作用在支架上的荷載轉變為了承載結構，最終對頂板壓力級自身重量起到了很好的支承作用。
　　（4）減跨作用，這主要是指通過錨桿能夠對力拱的跨度及高度進行有效地減小。舉例來說，我們在巷道跨中安置一根錨桿，這就類似安裝了一根支柱，這樣就把以前的一個拱分成了兩個。如果我們安置三根錨桿就相當于將以前的拱分成了四個。
　　（5）圍巖補強加固作用
　　一般來說，位于巷道深處圍巖中的巖石會處在三向受力的狀態，靠近巷道周邊的巖石會處在二向受力的狀態。而前者的強度會比后者大很多，所以，后者特別容易出現喪失穩定性的問題。我們利用錨桿的安裝，可以將圍巖部分變為三向受力的狀態，這就很好的提升了強度。另外，通過錨桿我們還可以對巖層弱面的抗剪強度進行有效的提升，進而增強周邊圍巖的穩定性。
　　3、參數確定
　　在我們當前的工作中，對于錨桿支護的參數確定，一般來說，主要方法有以下幾種：
　　（1）懸吊機制和其圍巖條件，錨桿的主要作用是把下面不是很穩定的巖層機型懸吊進而起到穩定的作用，這在個過程中，下部不穩定巖層的重量是其承受的主要荷載。其中，最有代表性的為頂板上部 1 —1. 8m 位置存在著一厚層的較為堅固的巖層，而下部則是層狀的、比較弱的巖層。
　　（2）組合梁機制和其圍巖條件，如果巖層是不存在堅硬厚層的薄狀巖層，利用錨桿可以擠緊疊合梁的各薄層，這樣就很好的提升了其自撐能力。而組合梁相較于疊合梁而言，應力每降低（ n —1）倍，其撓度則會降低（ n?—1） 倍。
　　（3） 三鉸拱機制和其圍巖條件，在塊狀圍巖之中，錨桿可以用來懸吊危石，并將其擠緊，這樣就產生了和三鉸拱穩定結構類似的情況，對于將其加固為承載荷載能力較強的整體架構比較有利。
　　（4）組合拱機制和其圍巖條件，這主要是對點錨固形式的錨桿的預拉應力加以利用，然后產生一種以錨桿兩邊最為頂點的算盤珠式壓縮區。假如將錨桿依照合理的距離并沿著拱形斷面進行安裝，就可以形成一個很好的壓縮帶，進而可以很好的幫助應力往兩幫傳遞。
　　4、設計方法
　　4.1當前錨桿支護設計方法的不足
　　在當前的工作中，我們常使用的錨桿支護設計方法主要可以分為理論分析法及工程類比法，這兩種方法在我們的工作中尚存在著很多不足之處，這些不足主要體現在一下兩個方面：
　　首先，我們在設計錨桿的時候，所使用的基礎參數取自于巷道周邊的一些點的平均值，但是所設計出來錨桿的適用范圍確實整個巷道。這就必然存在一些巷道和設計參數不符的情況，比如過高或者過低，不僅會在一定程度上造成了浪費，也會在一定程度上導致局部的冒頂事故。
　　其次，在我們設計錨桿支護的時候，由于所使用的參數缺少一個很好的量化評定指標，這就使得這一參數缺乏科學性。
　　這兩種問題導致了錨桿的設計及使用存在著一些弊端，基于此，我們需要一種更加可靠的錨桿支護設計方法以保證錨桿使用時的可靠性。
　　4.2全線信息跟蹤設計方法
　　這種方法具有很多當前方法中不具備的優點，它是現代信息技術與設計理念的完美結合。一般來說，這種設計方法的步驟如下：
　　首先，對各種地質數據進行全面的分析，而不是簡單地取平均值，然后把這些數據分為最差條件及最佳條件。
　　其次，采取工程類比法對錨桿的初始參數進行確定。
　　第三，進行多次現場實測，以獲取支護、應力以及同巖相互作用的結果。
　　第四，結合實測信息，對支護效果進行評價。
　　最后，根據評價，利用計算機對錨桿的支護參數進行重新設計，并對已支護部分的設參數進行合理的調整。
　　相較于當前使用的設計，方法全線信息跟蹤設計方法具有很強的針對性，而且其設計的可靠性要高很多。另外，這一方法能夠對巷道頂板圍巖穩定性進行很好的預測，不僅對于實現科學管理和保證工程質量比較有利，也很好的簡化了設計基礎的采集工作。
　　5、施工與檢驗
　　5.1錨桿支護的安裝
　　對于錨桿支護的安裝工作，主要可以分為鉆錨桿眼及安裝錨桿這兩個部分。在錨桿支護安裝之前，我們要依照其布置設計的要求，利用巷道中腰線將錨桿的眼位進行標出；在打眼的過程中，要注意眼位、眼深以及角度等，確保他們符合我們的施工要求；打眼工作完成會后，我們就可以進行錨桿的安裝。
　　5.2錨桿支護的檢驗
　　我們進行這一試驗主要是確保錨桿安裝的質量，一般來說，在這個過程中，要注意做好以下幾個細節：
　　（ 1） 錨桿的長度和錨桿孔深度應該是一致的，如果錨桿孔比較淺或者比較深都會給我們墊板及螺冒的安裝產生困難。一般情況下，錨桿最好比金屬楔縫式錨桿孔的深度長50 mm到70，而對于倒楔式錨桿孔，則要長100mm到120mm。
　　（ 2） 在錨桿孔直徑確定的過程中，要保證其和錨桿直徑一致。
　　（ 3） 對托板進行安裝的過程中，做好把巖面找平，這樣對于巖棉及托板的全部接觸比較有利，進而使托板的受力比較均勻，能夠很好地提升其承載能力。
　　（ 4） 對于螺帽的安裝，我們要用扳手將其擰緊，這有助于桿體產生比較大的預應力。
　　（ 5） 做好對錨桿質量的檢查工作。這一工作主要是指對錨桿孔直徑、間距、眼深、螺帽的擰緊程度、排距以及錨固力做好檢查工作。
　　6、結語
　　錨桿支護是一種有效地且發展前景很大的技術，在礦建工程巷道掘進中必將會有更寬廣的應用。本文只是對這一技術進行了簡要的分析，要想做好這一工作還需要我們不斷地研究和探索。筆者相信，隨著這一技術的不斷發展，它也將會給我們的礦建工程提供更大的助力。