霍繼龍

(山西煤炭運(yùn)銷集團(tuán)保安煤業(yè)有限公司，山西 陽泉 045000)

0 引言

使用多年的木支護(hù)、砌碹支護(hù)、型鋼支護(hù)等多種支護(hù)形式受限于穩(wěn)定性及支護(hù)強(qiáng)度等因素，在深埋煤層的開采中使用率逐步降低。近年內(nèi)，錨桿支護(hù)穩(wěn)定性的改善及材料性能的提升對(duì)煤礦巷道的支護(hù)起到了極大的保護(hù)作用，同時(shí)對(duì)煤礦開采的效率及經(jīng)濟(jì)效益起到了很大的提高作用。

1 煤礦巷道錨桿支護(hù)技術(shù)研究

1.1 煤礦巷道錨桿支護(hù)技術(shù)要點(diǎn)[1]

作為煤礦巷道錨桿支護(hù)的技術(shù)要點(diǎn)，以下四方面應(yīng)為錨桿選用中的重要參數(shù)著重進(jìn)行分析考量。主要的測(cè)量參數(shù)包含圍巖的地質(zhì)測(cè)量、現(xiàn)場設(shè)計(jì)情況、注漿與錨桿支護(hù)結(jié)合情況、施工質(zhì)量監(jiān)測(cè)及礦壓監(jiān)測(cè)、錨桿支護(hù)參數(shù)的選擇。

1.1.1 圍巖地質(zhì)測(cè)量

作為煤礦圍巖強(qiáng)度衡量依據(jù)，鉆孔觸深法被廣泛應(yīng)用，基于煤礦圍巖詳細(xì)賦存分布，精準(zhǔn)定位并得到礦井煤及圍巖相應(yīng)的強(qiáng)度，對(duì)于施工所需的煤巖體實(shí)際抗壓強(qiáng)度則可以得出沒有誤差的賦存強(qiáng)度。業(yè)內(nèi)使用率較高的電子鉆孔窺探儀就是對(duì)上面所說很好的驗(yàn)證，這種儀器所得到的煤巖體賦存信息。測(cè)量的操作簡便、快捷都為所得結(jié)果的準(zhǔn)確起到了保駕護(hù)航的作用，既節(jié)省了工作時(shí)間，又提高了測(cè)量的準(zhǔn)確性。

1.1.2 設(shè)計(jì)分析

受各煤礦現(xiàn)場開采技術(shù)條件的限制，錨桿支護(hù)設(shè)計(jì)面臨多重因素影響。為保證礦井生產(chǎn)過程中能夠取得較好的支護(hù)效果，因此，在進(jìn)行礦井設(shè)計(jì)之前，深入煤礦實(shí)地考察成為了前提條件，之后應(yīng)進(jìn)行相關(guān)資料的整理及匯總，方可進(jìn)行錨桿支護(hù)的科學(xué)設(shè)計(jì)。材料的優(yōu)選則對(duì)錨桿支護(hù)強(qiáng)度至關(guān)重要，強(qiáng)度較強(qiáng)的支護(hù)材料能夠有效保證后續(xù)支護(hù)效果的保證，但在支護(hù)的過程中也需要注意對(duì)于材料的搭配組合，合理的材料的選擇是設(shè)計(jì)的關(guān)鍵。

1.1.3 注漿和錨固聯(lián)合加固技術(shù)

使用多年的錨桿支護(hù)在進(jìn)行單一進(jìn)行支護(hù)時(shí)，強(qiáng)度已達(dá)不到現(xiàn)場要求。如果將注漿結(jié)合錨固，兩種技術(shù)相結(jié)合能夠有效提高整體的支護(hù)強(qiáng)度，避免由于單種支護(hù)技術(shù)下支護(hù)不到位的情況。這兩種技術(shù)聯(lián)合支護(hù)后，受益于合理利用破碎煤巖體實(shí)現(xiàn)了再次錨固，大大提升了穩(wěn)定性，并加速了巷道的成型。

1.1.4 施工質(zhì)量檢測(cè)和礦壓監(jiān)測(cè)

為保證支護(hù)后能夠取得較好的效果，需要對(duì)整體施工技術(shù)進(jìn)行定期的監(jiān)測(cè)及監(jiān)測(cè)。其中，支護(hù)施工之后便需對(duì)錨桿進(jìn)行質(zhì)量檢測(cè)。其中有較高精準(zhǔn)性及測(cè)量效果的拉拔計(jì)則應(yīng)用廣泛，這種設(shè)備能夠提供較好的監(jiān)控效果?？梢越档蜋z測(cè)時(shí)間提高速率的聲波檢測(cè)儀也是很好的設(shè)備。軟件方面，智能化礦壓監(jiān)測(cè)已廣受應(yīng)用，其自動(dòng)化及準(zhǔn)確性為支護(hù)提供了堅(jiān)實(shí)依據(jù)。

1.2 煤礦工作面錨桿支護(hù)參數(shù)選取原則

對(duì)于具體參數(shù)的選擇，應(yīng)綜合考量以下方面：a)錨桿預(yù)應(yīng)力。作為巷道支護(hù)效果檢驗(yàn)中最重要的參數(shù)，提供高的預(yù)應(yīng)力極有可能形成較大的應(yīng)力場，從而極大促進(jìn)巷道的支護(hù)；b)錨桿的長度。作為關(guān)鍵參數(shù)，基于高預(yù)應(yīng)力的作用，合理的長度選取可以構(gòu)成良好的體系以保證后續(xù)的支護(hù)效果；c)錨桿支護(hù)密度。對(duì)于密度的考慮，則需要結(jié)合預(yù)應(yīng)力及相應(yīng)的長度，呈逆相貫關(guān)系；d)錨固方式。合理的方式會(huì)達(dá)到事半功倍的效果，應(yīng)綜合考量影響因素，將錨索與錨桿結(jié)合，提高穩(wěn)定性，增大承載能力。

2 煤礦巷道錨桿支護(hù)應(yīng)用研究

2.1 技術(shù)概況

小保當(dāng)一號(hào)井主采2煤層，賦存角度小于8°，最大煤厚3.8m，最大煤厚為6.7m。走向長350m，開掘順槽6000m，一次采全高作業(yè)。本文所研究的112201工作面作為首采工作面，實(shí)體煤壁分布其兩側(cè)，巷道則連接2-2煤層回風(fēng)大巷。

2.2 煤礦巷道錨桿支護(hù)質(zhì)量控制要點(diǎn)

依據(jù)現(xiàn)場實(shí)際情況，對(duì)錨桿支護(hù)進(jìn)行質(zhì)量監(jiān)控，從三方面進(jìn)行把控：a)斷面大小。尺寸是支護(hù)質(zhì)量的保障。隨著巷道寬度及高度的相應(yīng)增加，錨桿所受剪力增大，結(jié)構(gòu)破壞最終導(dǎo)致破壞；受限于形狀，矩形斷面往往會(huì)因?yàn)殄^桿支護(hù)效果不盡人意，帶來巷道的支護(hù)效果嚴(yán)重降低；b)材料因素。對(duì)于支護(hù)材料的選取則會(huì)直接影響到支護(hù)的效果，其中常見材料如鋼材、螺絲、樹脂等質(zhì)量的好壞，都將直接影響到錨桿機(jī)錨索的質(zhì)量。另外一個(gè)重要的材料錨固劑，也將直接影響錨桿與煤巖層之間所形成的黏結(jié)作用，若選用不當(dāng)，將直接降低支護(hù)力，甚至支護(hù)無效，造成嚴(yán)重后果；c)錨桿安裝質(zhì)量。錨桿安裝質(zhì)量指標(biāo)內(nèi)，包含多重因素，首先，對(duì)于錨桿安裝角度的要求較為復(fù)雜，如若角度選擇不恰當(dāng)，則會(huì)導(dǎo)致錨桿的固定作用大打折扣，難以到達(dá)預(yù)期錨固設(shè)定，進(jìn)而造成錨桿懸吊效果不良。其次，對(duì)于錨桿眼的深度要求也是小于其設(shè)計(jì)深度的，錨桿眼直接影響錨桿巷道的鎖緊能力，如若實(shí)際深度未達(dá)設(shè)計(jì)深度，則鎖緊力降低，造成錨桿眼內(nèi)進(jìn)入雜物，降低錨固劑的錨固性能，影響支護(hù)強(qiáng)度，最終效率低下。

2.3 煤礦工作面錨桿支護(hù)設(shè)計(jì)

基于112201工作面生產(chǎn)技術(shù)概況，綜合考慮礦區(qū)多種影響因素，對(duì)于錨桿支護(hù)進(jìn)行合理選材，實(shí)際選取錨桿為長2.4m的編號(hào)為20的螺紋鋼筋，對(duì)于錨桿的螺紋加工，其尾部需以22mm的螺紋作為加工，長度則需設(shè)計(jì)150mm，對(duì)于鎖固定而言，則需配合高強(qiáng)度螺母實(shí)現(xiàn)緊固作用。就錨固方式的選擇而言，以長度為1300mm作為錨固的長度，合理的鉆孔直徑選取28mm。配套選取的托盤則應(yīng)滿足力學(xué)抗壓變形力與上述錨桿匹配，最終選用鋼號(hào)大于選擇樹脂加長錨固方式，鉆孔直徑選取28mm，錨固長度設(shè)置為1300mm。同時(shí)，托盤應(yīng)與錨桿相匹配，保證高強(qiáng)度抗壓，尺寸則為長寬均為150mm，厚度為10mm的鋼號(hào)大于Q235的托盤。錨索選取應(yīng)滿足以下要求，首先，托板高于60mm，厚度大于40mm，承載力大于400kN。

3 支護(hù)效果監(jiān)測(cè)與分析

通過所安測(cè)站設(shè)立綜合測(cè)點(diǎn)，監(jiān)測(cè)并得到以下各方面數(shù)據(jù)：巷道表面位移、頂板離層、錨桿、錨索受力及巷道破壞統(tǒng)計(jì)等數(shù)據(jù)，并進(jìn)項(xiàng)了相關(guān)評(píng)價(jià)。十字布點(diǎn)法是對(duì)巷道表面位移監(jiān)測(cè)常用的方法。第一步需鉆進(jìn)孔之后將木樁鉆入孔洞，所打孔徑為30mm，深為380mm，選用木樁則為直徑和長度分別為320mm和400mm。還需將彎形測(cè)釘與平頭測(cè)釘分別布置于頂板、上部木樁端部及底板、下部木樁端部。其間距沿軸線應(yīng)介于0.6m～1.0m。