梁雪飛

摘? 要：近幾年來，隨著我國煤炭開采規(guī)模的不斷擴大，開采深度的持續(xù)增加，沖擊地壓已經(jīng)成為影響礦井安全的主要因素之一?；诖?，本文章主要針對深部沖擊地壓巷道錨桿支護作用展開了充分的研究與實踐，以便進一步降低煤礦開采過程中深部巷道沖擊的危險性。

關鍵詞：深部巷道;沖擊地壓;錨桿支護;作用;實踐

中圖分類號：TD324? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?文獻標識碼：A? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?DOI：10.12296/j.2096-3475.2021.05.035

現(xiàn)階段，沖擊地壓不僅是多數(shù)煤礦企業(yè)在持續(xù)發(fā)展過程中所面臨的問題之一，同時也會在一定程度上影響到煤礦企業(yè)的安全生產(chǎn)與健康發(fā)展。特別是井工礦未被開采之前，巷道的圍巖均處于平衡狀態(tài)，但當開采作業(yè)達到一定的深度與強度時，圍巖的平衡狀態(tài)就會被破壞，嚴重的情況下還會出現(xiàn)變形、斷裂與垮落等多種現(xiàn)象，甚至還會引發(fā)瓦斯突出等嚴重事故災害。為此，對現(xiàn)有的巷道支護方法進行優(yōu)化，合理設置參數(shù)是十分有必要的。

一、影響沖擊地壓的主要因素

1.工作面回采深度

當煤礦開采的深度達到400m時，就極易發(fā)生沖擊地壓的風險。同時，隨著煤礦開采深度的不斷增加，沖擊地壓的危險性系數(shù)就會隨之呈現(xiàn)出上升趨勢。特別是當?shù)V井開采深度達到600m～800m之間時，沖擊地壓的發(fā)生率就明顯增加。

2.工作面殘留煤柱

在工作面回采的過程中，殘留煤柱的四周就會逐步形成孤島工作面，并且會產(chǎn)生應力高度集中現(xiàn)象。在這種情況下，若要對鄰近工作面進行開采，孤島工作面的高集中應力就會受到一定程度上的干擾，干擾強烈時就極易發(fā)生沖擊地壓事故。

3.回采工作面頂板特性

隨著工作面開采活動的持續(xù)進行，彈性勢能就會在工作面堅硬頂板上部集聚?；诖耍坏﹫杂岔敯宓膽翼旈L度超出巖體極限跨距，頂板就會出現(xiàn)周期來壓的情況，此時積聚在堅硬頂板中的彈性勢能就會被突然的釋放出來，進而形成沖擊地壓。

二、深部沖擊地壓巷道錨桿支護作用研究

1.錨桿支護深部沖擊地壓巷道原理

在具體的開采活動當中，巷道因受到深部沖擊地壓的影響，其周邊煤巖體的弱結構面就會被破壞，甚至是發(fā)生垮落現(xiàn)象。在這種情況下，利用錨桿支護不僅可以有效避免巷道周圍圍巖在地沖壓力的強烈干擾后回轉失穩(wěn)定，同時也能夠防止其發(fā)生滑落失穩(wěn)的情況。這主要是因為錨桿桿體是一個良好的承力構件[1]，具有一定的完整性，因此在桿體受到拉力與剪力作用的雙重作用時，可以有效削弱沖擊地壓的干擾。

另外，在巖體內置入錨桿桿體，再使用螺母施加扭矩，就可以讓拖板裝置更加的貼合巷道表面。同時，利用托板裝置與螺母還可以確保錨桿達到預先設定好的預緊力，并隨著托板與巷道表面的緊密貼合來進行進一步的擴散。當錨桿桿體被螺母與托板裝置固定好后，不僅可以防止巷道圍巖體離層，同時也能夠讓圍巖體內的結構面與裂隙更好的壓緊閉合[2]。在此基礎上，鋼帶與托板的連接，還可以進一步強化錨桿支護的整體性，擴大托板裝置的面積，進而進一步提升錨桿的支護能力。最后，要想有效防止頂板圍巖與巷幫發(fā)生垮落現(xiàn)象，就要將金屬網(wǎng)鋪設在巷道表面，以此來進一步增強巷道表面的穩(wěn)定性。

2.基于損傷模型的錨固體沖擊危險性分析

由錨桿體與煤體共用組成的錨固體，其極限抗拉強度可以得到最大程度上的提高，同時其抗沖擊地壓破壞的能力也會明顯增強，進而有效控制煤巖體內的弱結構面[3]。在這種情況下，由錨桿與煤巖體共同構成的系統(tǒng)極限抗拉強度則為：A2μξE2ε/A1。其中，A1與A2分別錨桿支護的煤體面積與錨桿斷面的橫截面積，μ表示泊松比，ε表示煤體在沖擊地壓擾動情況所發(fā)生的縱向變形，E2則表示錨桿體的彈性模量。由此可知，錨桿的橫截面積與彈性模量越大，錨桿的極限抗拉強度就越大。因此，在現(xiàn)場試驗中，大多情況下都會選擇大斷面錨桿，以此來增加錨桿的抵抗力，更加準確的分析錨固體沖擊的危險性[4]。

三、錨桿支護參數(shù)及效果監(jiān)測

1.錨桿支護參數(shù)設計

要想大大提升巷道的穩(wěn)定性與安全性，煤礦企業(yè)就要對當前所選用的巷道支護方式以及相關參數(shù)進行合理的優(yōu)化與設計。其中，巷道支護參數(shù)通過優(yōu)化后，具體情況如下：（1）巷道頂板要選擇24號左旋無縱筋鋼筋，錨桿之間的排距為900mm×900mm，錨桿錨固力設置為160kN，預緊力要≧160N·m。頂板錨索要選擇直徑為22mm的（使用1×21股冷軋鋼絞線編制而成）錨索，其長度為6300mm，錨索之間的排距為2700mm×1800mm，錨索預緊力要≧245kN。巷幫要選用錨桿22號左旋無縱筋鋼筋，其長度為2.4m，錨桿之間的排距為900mm×900mm，預緊力≧300N·m，錨桿錨固力設置為160kN，底角的錨桿要向下呈25°施工[5]。巷幫錨索要選擇由1×19股冷軋鋼絞線編制而成的錨索，長度為4300mm，排距設置為1800mm，錨索預緊力≧210kN。

2.現(xiàn)場支護效果監(jiān)測

對錨桿支護參數(shù)進行優(yōu)化設計后，要對巷道變形量與礦壓進行監(jiān)測，監(jiān)測數(shù)據(jù)顯示，該工程巷道兩幫移近速度為15mm/d，而底鼓速度與頂板下沉速度分別為5mm/d、3mm/d。同時，據(jù)監(jiān)測數(shù)據(jù)顯示，巷道頂?shù)装迮c兩幫的最大移近量分別為500mm、420mm。其中，錨桿初期的受力相對較大，但隨著開采作業(yè)的不斷進行，錨桿的受力也越來越平穩(wěn)，最大受力為180kN，錨索受力的波動范圍則在170kN～390kN之間。

四、結語

綜上所述，在當前背景下，煤礦企業(yè)要想早日實現(xiàn)健康可持續(xù)發(fā)展的發(fā)展目標，就要充分認識到深部巷道沖擊地壓的危險性，并要在此基礎上對影響沖擊地壓的相關因素進行全面的分析，科學設計錨桿支護參數(shù)，以此來明顯減少沖擊地壓對巷道所造成的不良影響，大大提升深部巷道的穩(wěn)定性與安全性，推動我國煤礦企業(yè)的高效發(fā)展。

參考文獻：

[1]吳琛.深部巷道錨桿支護失效機制及支護對策[J].當代化工研究，2020，（8）：33-34.

[2]王濤，漆寒冬，張德飛，等.考慮應變軟化的超千米深井巷道錨桿支護機理研究[J].煤炭技術，2020，39（7）：18-20.

[3]張紅武.錨桿配錨索交替支護技術在深部巷道支護中的應用[J].技術與市場，2020，27（7）：119-120.

[4]張帥義.基于錨桿強度深度優(yōu)化的大斷面巷道支護技術[J].當代化工研究，2020，（12）：104-105.

[5]袁兵.錨桿支護技術在煤礦掘進巷道中的應用探討[J].百科論壇電子雜志，2020，（14）：1295.

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