義煤集團(tuán) 宏盛煤業(yè)有限公司 韓偉博 張紅山

煤礦井巷錨桿支護(hù)設(shè)計(jì)探討

義煤集團(tuán) 宏盛煤業(yè)有限公司 韓偉博 張紅山

煤礦錨桿支護(hù)技術(shù)是一種新型的支護(hù)技術(shù)，與其他支護(hù)技術(shù)相比，其工作強(qiáng)度低、投入成本低，因此在實(shí)際工程中得到了廣泛的應(yīng)用。在煤礦施工過程中會(huì)用到很多支護(hù)技術(shù)，本文，筆者主要探討煤礦井巷錨桿支護(hù)技術(shù)。

一、錨桿支護(hù)存在的問題

1.錨桿支護(hù)設(shè)計(jì)理論存在不足。目前，錨桿支護(hù)設(shè)計(jì)大多是以理論分析法和工程類比法為主。錨桿設(shè)計(jì)工程類比法一般都是按照經(jīng)驗(yàn)設(shè)計(jì)，缺乏科學(xué)依據(jù)。在井下的實(shí)際操作中，各種條件是不斷變化的，無論是采用類比法還是采用理論分析法，實(shí)際需要的支護(hù)參數(shù)都會(huì)與計(jì)算結(jié)果存在一定的偏差。供設(shè)計(jì)使用的基本參數(shù)都是在對(duì)地質(zhì)技術(shù)資料綜合整理之后，再借助巷道周邊幾點(diǎn)或單獨(dú)一個(gè)點(diǎn)的所得出的平均數(shù)值，所計(jì)算出的錨桿支護(hù)參數(shù)往往與實(shí)際差別較大，嚴(yán)重時(shí)會(huì)引發(fā)冒頂事故。

2.錨桿施工階段的工程質(zhì)量得不到有效保障。在煤礦巷道錨桿支護(hù)工作中，工程質(zhì)量有相對(duì)的隱藏性，通常，頂板在被破壞和失穩(wěn)的情況下沒有特別明顯的預(yù)警，容易引發(fā)規(guī)模較大的冒頂事故。在實(shí)際操作中，因?yàn)槭芟抻谑┕て餍?、安裝工藝、工作人員的技術(shù)水平等因素，要實(shí)現(xiàn)高預(yù)拉力的錨桿十分困難，錨桿初錨力預(yù)加存在很大的困難，這些問題都直接影響錨桿的支護(hù)效果。

3. 支護(hù)圍巖的地質(zhì)情況缺乏了解，支護(hù)設(shè)計(jì)缺乏實(shí)際數(shù)據(jù)的支持。在進(jìn)行支護(hù)設(shè)計(jì)和巷道布置時(shí)，需要對(duì)地質(zhì)條件進(jìn)行預(yù)測，但對(duì)于復(fù)雜的地質(zhì)體（如不全面煤礦巖體），相關(guān)部門的準(zhǔn)備工作不到位，對(duì)圍巖的地質(zhì)條件缺乏充分了解。在實(shí)際的生產(chǎn)過程中，對(duì)圍巖結(jié)構(gòu)強(qiáng)度及其錨固性的檢測缺乏有效的措施，導(dǎo)致錨桿支護(hù)設(shè)計(jì)太過理想化，再加上工作人員很難及時(shí)發(fā)現(xiàn)并采取補(bǔ)救措施來加強(qiáng)錨桿支護(hù)，很容易引發(fā)頂板事故。

二、錨桿支護(hù)設(shè)計(jì)方法

1.錨桿支護(hù)科學(xué)的設(shè)計(jì)方法。近年來，我國在錨桿支護(hù)技術(shù)上已初步摸索出一套新理論和新方法。但缺乏統(tǒng)一的相關(guān)規(guī)范和標(biāo)準(zhǔn)，在煤礦井巷錨桿支護(hù)的實(shí)際設(shè)計(jì)和施工方法方面仍有待提高。土壓力分布還是以庫倫或朗肯理論為基礎(chǔ)，支護(hù)樁仍用等值梁法進(jìn)行計(jì)算。這些理論在安全性和經(jīng)濟(jì)性方面較差。因此，在煤礦井巷錨桿支護(hù)設(shè)計(jì)中，應(yīng)逐步建立健全一套以施工監(jiān)測為主導(dǎo)的信息反饋動(dòng)態(tài)設(shè)計(jì)體系。如動(dòng)態(tài)設(shè)計(jì)方法，該方法針對(duì)性強(qiáng)，不但施工可靠，還能夠提前測出巷道頂板圍巖的穩(wěn)固性能，利于科學(xué)化管理；該設(shè)計(jì)方法通過分析煤巷井下的地質(zhì)生產(chǎn)資料，為錨桿支護(hù)的設(shè)計(jì)提供了行之有效的科學(xué)根據(jù)，保證了錨桿支護(hù)的施工質(zhì)量。

2. 高預(yù)應(yīng)力、高強(qiáng)度組合式錨桿支護(hù)體系。

（1）桁架、錨索和錨桿的聯(lián)合支護(hù)。對(duì)于地應(yīng)力高的厚煤層，在符合頂板條件下，該技術(shù)可以有效避免巷道變形，預(yù)防頂板離層，這種聯(lián)合支護(hù)最關(guān)鍵的地方就是桁架、錨索和錨桿承受能力和強(qiáng)度的匹配問題。從當(dāng)前的技術(shù)水平來講，高的性能的錨桿拉力在20 ～ 30 kN，所以錨索和桁架的預(yù)拉力一般情況下在60 ～ 80 kN，這樣才能形成同步承載。

（2）等強(qiáng)錨桿的開發(fā)與推廣。一般情況下，在加工階段，錨桿螺紋鋼大都采用先車再滾絲的技術(shù)，這就導(dǎo)致螺紋鋼螺紋的地方桿體的強(qiáng)度降低了約20%。一旦煤礦巷道頂板處受到動(dòng)壓或沖擊地壓，錨桿構(gòu)件在螺紋部位就會(huì)發(fā)生斷裂，從而導(dǎo)致錨桿體支護(hù)功能失效。為了提高螺紋鋼螺紋強(qiáng)度，需要借助一些有效手段，使錨桿在整體上擁有相等的強(qiáng)度，以避免螺紋斷裂事故的發(fā)生。

（3）實(shí)用性、可靠性強(qiáng)的礦壓檢測技術(shù)。錨桿支護(hù)屬于隱蔽性工程，在施工的質(zhì)量不符合規(guī)范的情況下，錨桿支護(hù)系統(tǒng)很容易出現(xiàn)頂板冒落與離層現(xiàn)象?？偟膩碚f，錨桿支護(hù)的礦壓檢測可以分為3種：支護(hù)構(gòu)件受力的監(jiān)測，比如說GYS–300型錨桿測力計(jì)；用于安設(shè)質(zhì)量以及錨桿性能的監(jiān)測，包括錨固劑質(zhì)量、錨桿施工質(zhì)量和桿體性能質(zhì)量，如錨桿拉力計(jì)。針對(duì)煤礦巷道圍巖位移的檢測，如多點(diǎn)位移計(jì)和LBY–3型頂板離層指示儀。煤礦錨桿巷道的設(shè)計(jì)、檢測工作和工程的施工質(zhì)量同等重要，要盡可能早地規(guī)范煤礦檢測手段，檢測的內(nèi)容是規(guī)范的重中之重。要實(shí)時(shí)了解煤礦巷道頂板的離層及下沉情況，及時(shí)發(fā)現(xiàn)問題，積極高效地采取補(bǔ)救措施，保證錨桿支護(hù)的安全性和可靠性，從而保證支護(hù)的效果。

（4）積極完善研究錨桿機(jī)具的配套設(shè)備。如，施工階段應(yīng)盡可能保持結(jié)構(gòu)的平衡，偏差應(yīng)控制在允許誤差范圍之內(nèi)，對(duì)于機(jī)具出現(xiàn)鉆頭、零部件質(zhì)量不合格、安裝速度過慢等問題必須從嚴(yán)把握，從而保證錨桿支護(hù)技術(shù)的迅速崛起。