尹大偉

【摘 要】本文闡述了錨桿支護(hù)參數(shù)的改革與應(yīng)用。

【關(guān)鍵詞】支護(hù)；實(shí)驗(yàn)；經(jīng)濟(jì)分析；建設(shè)

1.問題提出

錨桿支護(hù)在七臺(tái)河礦區(qū)已使用多年。實(shí)踐證明，這種支護(hù)方式非常適合該區(qū)域的圍巖特點(diǎn)，深受現(xiàn)場(chǎng)歡迎。但到目前為止，錨桿支護(hù)設(shè)計(jì)理論尚不成熟，仍停留在主要根據(jù)工程類比法設(shè)計(jì)支護(hù)參數(shù)階段。如果測(cè)試工作不細(xì)致，盲目簡(jiǎn)單化支護(hù)，往往敢安全系數(shù)過大，不科學(xué)，帶來(lái)一些不必要的經(jīng)濟(jì)投入。

調(diào)查發(fā)現(xiàn)，該礦區(qū)不論巷道所處的圍巖條件如何，均采用直徑16mm、長(zhǎng)1.6m、密度1.0m×l.0m的金屬錨桿支護(hù)，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(tài)仍然保持良好，這說明原來(lái)的支護(hù)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(xué)、合理的支護(hù)設(shè)計(jì)方案，是該礦區(qū)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(gè)生產(chǎn)采區(qū)、一個(gè)開拓區(qū)，區(qū)回采7層煤×（85、87、90、92、93、94、96），煤層厚度為0.8-1.5m。礦井設(shè)計(jì)能力120萬(wàn)t/a，有8個(gè)正規(guī)采煤隊(duì)和20個(gè)掘進(jìn)隊(duì)，每年要掘進(jìn)20000m以上的巷道，才能保證采煤接續(xù)。掘進(jìn)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(hù)。

該礦煤層頂板為沉積砂巖，呈層狀構(gòu)造，比較堅(jiān)硬，個(gè)別區(qū)域也有頂板破碎現(xiàn)象。

3.支護(hù)方案設(shè)計(jì)

3.1設(shè)計(jì)依據(jù)

地下巷道開掘后，將在巷道圍巖形成松動(dòng)圈，其大小是地應(yīng)力和圍巖共同作用的結(jié)果，不同的圍巖條件，巷道的松動(dòng)圈差別很大。目前，巷道圍巖松動(dòng)圈的研究，已進(jìn)入到實(shí)際應(yīng)用階段，中國(guó)礦業(yè)大學(xué)董方庭教授提出按松動(dòng)圈大小時(shí)行圍巖分類。并以此設(shè)計(jì)巷道支護(hù)參數(shù)，具有一定的科學(xué)性和實(shí)用性，該礦就是以這套理論為基礎(chǔ)，設(shè)計(jì)錨桿支護(hù)參數(shù)的。

3.2圍巖松動(dòng)圈的測(cè)試

首先該礦千斤中層具有代表性的巷道布置測(cè)點(diǎn)，打測(cè)試鉆孱，然后利用超聲波探測(cè)儀，往復(fù)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(diǎn)，拐點(diǎn)至煤層頂板的距離即為該層頂板的松動(dòng)圈。

經(jīng)測(cè)試，各層頂板的松動(dòng)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(hù)參數(shù)的設(shè)計(jì)

在層狀巖層中開掘的巷道，錨桿支護(hù)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(shí)存在，但是，到目前為止，錨桿支護(hù)的設(shè)計(jì)還沒有形成，按懸壁由作用設(shè)計(jì)支護(hù)參數(shù)量安全，但不經(jīng)濟(jì)；按縱使梁作用設(shè)計(jì)以護(hù)參數(shù)最經(jīng)濟(jì)但不安全。

通過分析論證決定先從安全角度出發(fā)，結(jié)合松動(dòng)圈理論，以懸吊作用設(shè)計(jì)為基礎(chǔ)，再根據(jù)各層頂板的實(shí)際情況，定出合適的支護(hù)密度。最后通過試驗(yàn)，檢驗(yàn)支護(hù)參數(shù)選擇的合理性。

4.實(shí)驗(yàn)結(jié)果

支護(hù)參數(shù)確定后，該礦在一、二、四采區(qū)6個(gè)有代表性的道進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，對(duì)頂板有地質(zhì)變化的地段，仍舊采用原支護(hù)方案，在億道設(shè)2-3個(gè)觀測(cè)站，實(shí)驗(yàn)期間，各采區(qū)技術(shù)人員跟班進(jìn)行技術(shù)指導(dǎo)，發(fā)現(xiàn)問題立即采取整改措施，保證實(shí)驗(yàn)工作的順利進(jìn)行。

該礦采后備巷道均采用無(wú)煤柱沿空留巷方式，從各觀測(cè)站的實(shí)測(cè)結(jié)果，受一次采動(dòng)最響的巷道頂板下沉量及頂板狀態(tài)基本沒有變化；受二次采動(dòng)影響的巷道；頂板下沉80-150mm，頂板狀態(tài)基本完整；受三次采動(dòng)影響砌筑水泥墻的巷道，頂板下沉40-80mm，頂板狀態(tài)基本沒有變化。

5.經(jīng)濟(jì)分析

株支護(hù)采用的錨桿均為直徑16mm、長(zhǎng)1.6m雙排按1.0m×l.0m的矩形布置，每米消耗錨桿2套，費(fèi)用為2×17.8=35.60元。

新支護(hù)方案采用直徑14mm，長(zhǎng)分別為0.8m、1.2m、1.4m、1.6m共計(jì)4種規(guī)格，直徑減少2mm，長(zhǎng)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(fèi)用為1.2×13.0=15.60元，比原支護(hù)方案每米節(jié)省費(fèi)用20元。

6.建設(shè)

七臺(tái)河分公司建煤礦從本礦的實(shí)際情況出發(fā)，與科研部門合作，利用先進(jìn)的測(cè)試手段，找出一套適合該礦特點(diǎn)的錨桿地護(hù)參數(shù)設(shè)計(jì)方法。實(shí)踐證明，新的劫掠參數(shù)完全能滿足生產(chǎn)安全的需要，有效地解決了支護(hù)材料浪費(fèi)、支護(hù)工效低的問題，同時(shí)也提高了經(jīng)濟(jì)效益。

從新建礦試驗(yàn)的3000多米巷道看，支護(hù)效果比較好，但也存在一些不足之處，個(gè)別地段存在錨桿間距超大、角度不夠、預(yù)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(yīng)采取以下措施：（1）對(duì)于有構(gòu)造，頂板有好的地方仍然采用原來(lái)的支護(hù)方案，該錨桿加密的就立即加密。該設(shè)支架的就設(shè)支架措施要及時(shí)跟上。（2）雖然新支護(hù)方案用的錨桿少了介找錨桿質(zhì)量必須加強(qiáng)，不準(zhǔn)有間距超大、松動(dòng)、穿皮現(xiàn)象。（3）沿空留巷盡量采用水泥墻鋼性支護(hù)，解決石墻二次采動(dòng)后下沉量大，頂板破碎問題。