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        煤井錨桿支護的探討

        2009-07-30 05:55:12田慶志
        當代教育 2009年2期
        關鍵詞:錨桿圍巖

        田慶志

        隨著煤井支護改革工作的推進,木支護已經(jīng)不能維護礦井的安全,傳統(tǒng)的支護形式將被淘汰。傳統(tǒng)的架棚或砌碹支架只能消極地承受井巷周圍的地壓和阻止破碎冒落,而錨桿支護則是通過錨入圍巖內(nèi)的錨桿,改變圍巖的受力狀態(tài),充分發(fā)揮圍巖的自身承載作用,把圍巖從荷載變?yōu)槌休d。在巷道周圍的錨桿和圍巖的共同作用下,形成一個完整而穩(wěn)定的巖石帶,用來抵御井巷的地壓和圍巖的變形,從而保持圍巖的完整性和穩(wěn)定性。在今后的鄉(xiāng)鎮(zhèn)煤礦中,錨桿支護將會成為最重要的支護方式。

        錨桿是一種安設在巷道圍巖體內(nèi)的桿狀錨栓體系。采用錨桿支護的巷道,就是在巷道掘進后向圍巖中鉆錨桿眼,然后將錨桿安設在錨桿孔內(nèi),對巷道圍巖進行加固,以維護巷道的穩(wěn)定性。

        本文中我根據(jù)自己多年以來從事煤炭生產(chǎn)安全檢查工作的經(jīng)驗并且結合所了解的相關專業(yè)理論知識,對錨桿支護的優(yōu)點和具體施工作一些探討,以供同行參考。

        一、錨桿的支護作用原理

        ①懸吊作用。懸吊作用是指將要冒落的圍巖或者軟弱巖層,用錨桿懸吊于上部的堅硬巖體上,由錨桿來承載圍巖或者弱巖的重量。②組合梁作用??蓪⑵巾斚锏缹訝铐敯蹇醋魇怯上锏纼蓭蜑橹c的疊合梁,在荷載作用下,各層板梁都單獨彎曲,每層板梁的上下緣分別處于受壓和受拉狀態(tài)。但是用錨桿將各組合板梁壓緊之后,在荷載作用下,就如同一塊板梁的彎曲一樣,提高了板梁的抗彎強度,可以提高頂板巖層的承載能力。③擠壓加固拱作用。在巷道周圍系統(tǒng)地布置錨桿,使巷道拱部節(jié)理發(fā)育的巖體連接在一起,便在一定的范圍內(nèi)形成一個連續(xù)的、具有一定自承能力的拱形壓縮帶,使巷道圍巖由原來作用在支架上的荷載變成了承載結構,以支承其自身的重量和頂板壓力。④減跨作用。在巷道內(nèi)安設錨桿,能夠減少壓力拱的高度和跨度。如在巷道跨中打一根錨桿,相當于在該處打一根支柱,使原來的拱分為兩個小拱,小拱的跨度為原拱的一半。如果打三根錨桿,就相當于將原來的拱分成四個小拱,壓力拱的跨度為原拱的四分之一,同時壓力拱的高度也明顯降低。⑤圍巖補強加固作用。巷道深處圍巖內(nèi)的巖石處于三向受力狀態(tài),而靠近巷道周邊的巖石則處于二向受力狀態(tài),后者的強度遠遠小于前者,因此容易受破壞而喪失穩(wěn)定性。在巷道內(nèi)安設錨桿后,有些圍巖又部分地恢復為三向受力狀態(tài),增強了自身的強度。此外,錨桿還可以增強巖層弱面的抗剪強度,使巷道周邊的圍巖不易破壞和失穩(wěn)。

        二、錨桿支護參數(shù)的確定

        ①錨桿支護參數(shù)的選擇。錨桿支護參數(shù)的選擇,主要是要確定錨桿支護的間距、長度和直徑。在通常情況下,泥質(zhì)頁巖和頁巖中的錨桿長度為巷道寬度的二分之一,錨桿的密度為每平方米一點二根至一點五根;砂巖和砂質(zhì)頁巖中的錨桿長度為巷道寬度的三分之一,錨桿的密度為每平方米零點六根至一點二根;煤層中的錨桿長度為巷道寬度的三分之二,錨桿的密度為每平方米一點八根至二根。錨桿的間距在通常情況下等于排距,通常值為零點六米至一米。錨桿的直徑,在采用軟鋼或者低合金鋼時取十二毫米至十八毫米。②錨桿布置。錨桿在巷道頂、幫巖面的布置,在圍巖比較穩(wěn)固時布置成方形,在圍巖的穩(wěn)定性比較差時布置成梅花形。

        三、錨桿支護的施工與檢驗

        ①錨桿的安裝。錨桿的安裝施工包括鉆錨桿眼和安裝錨桿兩道主要工序。在錨桿安裝施工之前,應該根據(jù)錨桿布置方式設計要求,用巷道中腰線標定出錨桿的眼位。打眼時,眼位、眼深、角度都必須符合要求。錨桿眼鉆好后,就可以進行錨桿的安裝工作。為了保證錨桿的安裝質(zhì)量,應當注意以下問題:a.錨桿孔的深度要與錨桿的長度配合適當,錨桿孔過深或者過淺都會使安裝墊板和螺帽產(chǎn)生困難。金屬楔縫式錨桿孔的深度應比錨桿短50毫米至70毫米,倒楔式錨桿孔的深度應比錨桿短100毫米至120毫米。b.錨桿孔的直徑與錨桿的直徑應該配合適當。c.安裝托板時應該盡量將巖面找平,使托板和巖面全部接觸,以求托板受力均勻,增強其承載能力。d.螺帽要用扳手盡量擰緊,使桿體中產(chǎn)生較大的預應力。②錨桿質(zhì)量檢查。錨桿質(zhì)量檢查,主要注意檢查錨桿孔直徑、眼深、間距、排距以及螺帽的擰緊程度和錨固力。

        以上是筆者對煤炭安全生產(chǎn)工作中錨桿的支護原理以及具體施工的一些初步見解,隨著礦井支護體系和支護技術的發(fā)展與改進,煤井錨桿支護作用的發(fā)揮還有待進一步的深入研究。

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