采礦工程錨噴支護(hù)技術(shù)研究

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前言

在采礦工程進(jìn)行的過程中一直都存在著錨噴支護(hù)技術(shù)的質(zhì)量問題，這些問題導(dǎo)致整個(gè)工程不能順利進(jìn)行，開采質(zhì)量達(dá)不到標(biāo)準(zhǔn)。對(duì)該項(xiàng)技術(shù)的質(zhì)量因素進(jìn)行分析對(duì)于整個(gè)采礦工程具有十分重要的意義。

1使用錨桿支護(hù)的作用

當(dāng)前采礦工程中最常使用的就是錨桿支護(hù)技術(shù)，隨著實(shí)踐的不斷深入，這項(xiàng)技術(shù)在采礦工程中的作用逐漸顯現(xiàn)出來，下面我們就對(duì)這些作用分別進(jìn)行闡述。

1.1懸吊作用

懸吊作用是錨桿支護(hù)技術(shù)在采礦工程中表現(xiàn)出來的最為直接的作用。當(dāng)采礦工程中出現(xiàn)了老頂比較堅(jiān)固，新頂比較脆弱的情況下，錨桿就能夠?qū)⒌撞康膸r層懸吊到老頂上，這樣就能夠承擔(dān)起巖石的重量從而保證巷道的穩(wěn)固性。該種作用具有十分現(xiàn)實(shí)的價(jià)值。通過大量的實(shí)踐表明，巷道的上面如果沒有堅(jiān)固的頂層，錨桿也能夠起到懸吊的作用，這也表明了不論是什么情況，錨桿都能夠起到支護(hù)的作用。

1.2錨桿的組合梁作用

組合梁理論的提出主要是為了能夠和懸吊理論相結(jié)合，發(fā)揮出更好的作用。該種理論更加適合多層的有一定厚度的巖層造成的巷道頂板，工作原理則是巷道內(nèi)的巖層沒有可以懸吊的點(diǎn)，這時(shí)就可以借用錨桿的拉力實(shí)現(xiàn)把多層巖層組合起來，進(jìn)而起到支護(hù)作用。同時(shí)還可以借用錨桿本身的抗剪能力，組織層與層之間的錯(cuò)位現(xiàn)象，有效地避免在壓力作用下發(fā)生變形現(xiàn)象，提高了巷道頂板的穩(wěn)固性和強(qiáng)度。雖然這一理論得到了實(shí)踐的證實(shí)，但是工程中應(yīng)用到的情況非常少，所以也沒有進(jìn)一步提高技術(shù)水平的數(shù)據(jù)。這就使得該項(xiàng)作用在工程實(shí)踐中的應(yīng)用具有一定的局限性。

1.3錨桿的減跨作用

當(dāng)采礦工程中的巷道頂板巖層存在一定的不穩(wěn)定性，我們可以使用錨桿作為頂板的支撐點(diǎn)，這樣就等于把頂板兩端的巖層相連接，起到了一定的減跨作用，減少了頂板的撓度，同時(shí)頂板的彎曲應(yīng)力也有所降低，提高了頂板的穩(wěn)定性。這個(gè)理論的提出主要依據(jù)就是錨桿的懸吊作用，但是該種方法并不能夠提供相關(guān)的錨桿支護(hù)參數(shù)設(shè)計(jì)方法。

2影響噴錨支護(hù)效果的因素

2.1影響錨桿支護(hù)質(zhì)量的內(nèi)在因素

2.1.1樹脂錨固劑質(zhì)量的影響樹脂錨固劑是錨桿支護(hù)技術(shù)應(yīng)用中必須使用到的物質(zhì)，該種物質(zhì)的好壞直接關(guān)系到錨桿支護(hù)的質(zhì)量，下面我們就具體談?wù)勗撐镔|(zhì)。

（1）包裝紙的影響。樹脂錨固劑的外包裝大使用醋酸纖維紙，這種紙不能受潮，不能在陽光下暴曬，具有很大的脆性，同時(shí)柔韌性、抗水性能極差。這就使得在運(yùn)輸樹脂錨固劑的時(shí)候，一旦出現(xiàn)問題就會(huì)影響到錨桿支護(hù)的質(zhì)量。

（2）填料的影響。錨固劑本身是由大量填料組成的，其材料為白云粉和石英砂。在混合的時(shí)候如果不均勻就會(huì)導(dǎo)致填料表面的吸濕性不一致，所以填料的配比度以及量的多少都應(yīng)該注意，保證錨固劑的質(zhì)量。

（3）溫度的影響。溫度對(duì)于錨固劑的質(zhì)量有很大的影響，溫度越高需要的凝膠時(shí)間就越短，反之則越長(zhǎng)。因?yàn)榫虾途碌臏囟纫约安煌竟?jié)的溫度是不一樣的，都會(huì)影響到錨固劑的質(zhì)量。

2.1.2錨桿桿體質(zhì)量的影響錨桿桿體是由圓鋼或螺紋鋼加工而成。影響錨桿體質(zhì)量的因素有兩個(gè)。

（1）錨桿桿體及螺母的材質(zhì)達(dá)不到標(biāo)準(zhǔn)要求或尾部絲扣及螺母絲扣的精度和強(qiáng)度達(dá)不到標(biāo)準(zhǔn)要求；

（2）焊接桿體的焊口及左旋錨桿的圈焊口處破壞了桿體原來的韌性，使得桿體受拉時(shí)被損壞，當(dāng)巷道壓力大時(shí)，將會(huì)切斷或拉斷錨桿桿體造成冒頂事故。因此，在焊擋圈時(shí)不得燒壞桿體，同時(shí)除材質(zhì)達(dá)標(biāo)外，尾部絲扣可采用滾壓工藝。

2.2影響錨桿支護(hù)質(zhì)量的外在因素

錨桿的施工主要靠人工操作完成，不僅工序多，而且要求也非常嚴(yán)格，無論哪一環(huán)節(jié)出現(xiàn)問題都會(huì)影響錨桿的支護(hù)質(zhì)量。

2.2.1錨桿眼質(zhì)量的影響錨桿眼的眼深、角度、孔內(nèi)粉塵或積水、孔徑等都是影響錨桿支護(hù)質(zhì)量的重要因素。

（1）錨桿眼深度的影響。錨桿眼的深度是保證錨桿桿體錨固長(zhǎng)度的重要因素。當(dāng)錨桿眼超過設(shè)計(jì)眼深時(shí)，錨桿桿體插不到眼底，樹脂藥卷不能全部攪拌，降低了錨固力，不利于集中錨固。當(dāng)錨桿眼小于設(shè)計(jì)的眼深時(shí)，錨桿外露過長(zhǎng)，降低了錨桿的預(yù)緊力。所以，在實(shí)際操作中，應(yīng)嚴(yán)格控制鉆孔深度。

（2）錨桿眼角度的影響。錨桿的安設(shè)角度是保證錨桿桿體錨固深度的重要因素。若不嚴(yán)格按要求角度打錨桿眼，將不能保證錨固端錨入規(guī)定層位，不能保證錨桿懸吊作用的發(fā)揮，使錨桿的整體支護(hù)效果降低。

（3）錨桿眼內(nèi)粉塵和積水。錨桿眼內(nèi)的粉塵和積水若清洗不凈，相當(dāng)于在錨固劑配料中加入了粉塵和水，從而削弱錨固劑的強(qiáng)度。因此，安裝錨桿前應(yīng)先把打好的錨桿眼用壓風(fēng)把里面的巖粉或積水吹凈，以保證錨固劑的強(qiáng)度。

2.2.2錨桿安裝的影響錨桿桿體一般采用左旋麻花圓鋼錨桿或左旋無縱筋高強(qiáng)度螺紋鋼錨桿，在裝入錨孔內(nèi)攪拌時(shí)，應(yīng)按順時(shí)針方向攪拌，這樣錨固段密度不斷增大，錨固力也就越來越大。反之，將導(dǎo)致錨固劑向眼外推出，降低了錨固力。同時(shí)，安裝好的錨桿應(yīng)有一定的預(yù)緊力，一般預(yù)緊力矩應(yīng)在140N/m以上，這樣才能充分發(fā)揮錨桿主動(dòng)及時(shí)支護(hù)的優(yōu)點(diǎn)，所以，安裝錨桿時(shí)應(yīng)待樹脂凝固后，按要求及時(shí)擰緊螺母。

3煤礦巷道錨桿支護(hù)技術(shù)的關(guān)鍵性影響因素分析

3.1巷道圍巖的強(qiáng)度

通常而言，軟弱圍巖易發(fā)生變形并受到破壞，因此想要維持其穩(wěn)定性相對(duì)困難一些。隨著圍巖強(qiáng)度的不斷增大，其承載能力隨之增強(qiáng)，但是當(dāng)圍巖的強(qiáng)度超過某一定值后，隨著圍巖強(qiáng)度的改變，其頂板的移近率的變化很小，這主要是由于圍巖的自承力可以將部分及所有荷載進(jìn)行承擔(dān)。

3.2地應(yīng)力

地應(yīng)力主要包括自重應(yīng)力以及地質(zhì)構(gòu)造應(yīng)力等等。地應(yīng)力大小也直接影響著巷道圍巖的變形及破壞程度，因此也是巷道錨桿支護(hù)技術(shù)施工過程的主要影響因素之一。自重應(yīng)力的大小同巖層的容重及其埋藏深度有關(guān)，若埋深增加，則圍巖的變形量也隨之增加，因而其穩(wěn)定程度會(huì)逐步減弱。對(duì)于地質(zhì)構(gòu)造應(yīng)力而言，其地質(zhì)構(gòu)造越發(fā)育，圍巖完整性則越差，因而穩(wěn)定性也越差。

3.3采動(dòng)集中壓力

對(duì)于回采工作面壓力而言，其前后的采動(dòng)壓力同直接頂、老頂強(qiáng)度密切相關(guān)。直接頂厚度同采高比越大，其老頂?shù)膲簭?qiáng)越小，對(duì)于鄰近巷道的影響也越小。若其比值大于某值之后，老頂垮落錯(cuò)動(dòng)將不會(huì)對(duì)巷道造成太大影響。煤層的超前壓力會(huì)對(duì)巷道的圍巖產(chǎn)生較大影響，再加上采動(dòng)壓力的疊加，因而兩側(cè)的采空巷道所受影響遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過一側(cè)的巷道。

3.4巷道斷面的形狀及其尺寸

當(dāng)在原始巖層中開鑿巷道時(shí)，由于，圍巖的應(yīng)力會(huì)隨著開鑿的進(jìn)行不斷發(fā)生改變，這就使得巷道的斷面形狀也在不斷變化。在這種情況下，我們可以使用錨桿支護(hù)及時(shí)來適應(yīng)不斷變化的斷面形狀，這樣就能夠保證巷道頂板的穩(wěn)固性。在采用錨桿支護(hù)及時(shí)的時(shí)候如果頂部和底部的巖石強(qiáng)度不大可能形成一些受到應(yīng)力作用而產(chǎn)生的小裂紋。通過大量的工程實(shí)踐，我們發(fā)現(xiàn)巷道的寬度不斷增加，那么頂部和底部也會(huì)隨著不斷增大，而隨著巷道高度的增加，兩邊的距離也會(huì)不斷減小。針對(duì)平頂型的巷道，圍巖只要會(huì)受到剪切力的作用，而且通常對(duì)巷道兩邊的上下部位作用明顯而且這種作用的強(qiáng)弱和巷道的高度和寬度有很大關(guān)系，寬度也大，剪切力的破壞就越大，高度的增加也會(huì)造成破壞增大。為了保證采礦工程的質(zhì)量以及施工效率的增加，就必須深入了解錨桿支護(hù)技術(shù)在工程中的重要性，不僅需要對(duì)相關(guān)理論進(jìn)行深入分析同時(shí)還應(yīng)該使其在工程實(shí)踐中被應(yīng)用。在工程實(shí)踐中不斷地總結(jié)出新的理論，找到影響其發(fā)揮的關(guān)鍵因素，并針對(duì)該種因素進(jìn)行深入分析，這樣才能夠在發(fā)現(xiàn)問題的時(shí)候盡快地找到解決的辦法。該種技術(shù)主要被應(yīng)用在采礦工程中的巷道建設(shè)，為了能夠促進(jìn)煤礦企業(yè)的發(fā)展，應(yīng)該不斷的進(jìn)行創(chuàng)新，學(xué)習(xí)先進(jìn)的理論知識(shí)，進(jìn)而促進(jìn)礦產(chǎn)事業(yè)的不斷進(jìn)步。

4提高煤礦錨噴支護(hù)質(zhì)量的措施

（1）建立一套合理的錨桿支護(hù)設(shè)計(jì)方法。當(dāng)前全世界都在關(guān)注錨桿支護(hù)技術(shù)的設(shè)計(jì)方法，特別是近幾年采礦工程的不斷發(fā)展，更是需要先進(jìn)的設(shè)計(jì)理念和方法。我們應(yīng)該積極地學(xué)習(xí)國(guó)內(nèi)外先進(jìn)的技術(shù)和經(jīng)驗(yàn)，不斷完善我國(guó)的錨桿支護(hù)設(shè)計(jì)方法。

（2）選擇合理的錨噴支護(hù)結(jié)構(gòu)。由于地下巖層構(gòu)造十分復(fù)雜，有時(shí)地質(zhì)條件和人們預(yù)想的并不一致，所以針對(duì)不同的地質(zhì)條件應(yīng)該選擇最佳的錨噴支護(hù)技術(shù)，實(shí)現(xiàn)因地制宜的制定出支護(hù)結(jié)構(gòu)。在實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)的基礎(chǔ)上不斷開發(fā)出性能強(qiáng)的支護(hù)結(jié)構(gòu)，滿足不同地質(zhì)形態(tài)的需要。

（3）只有深入了解錨噴技術(shù)的原理才能夠不斷進(jìn)行完善。通過研究高強(qiáng)度的錨噴支護(hù)相關(guān)的材料，找到其中存在的問題，并找到最佳解決方法。

（4）煤層巷道中采用錨桿與錨索聯(lián)合支護(hù)進(jìn)行補(bǔ)強(qiáng)。當(dāng)前采礦巷道出現(xiàn)了斷面很大的現(xiàn)象，而且圍巖因?yàn)樗绍浂菀鬃冃?，如果只是采用單一的支護(hù)技術(shù)并不能夠達(dá)到相關(guān)規(guī)定，所以我們可以使用錨桿和錨索相結(jié)合的支護(hù)方式，這種方法能夠最大程度地發(fā)揮出二者的支護(hù)能力，同時(shí)還能夠取長(zhǎng)補(bǔ)短，實(shí)現(xiàn)最佳的支護(hù)效果。

（5）完善錨噴支護(hù)的監(jiān)測(cè)工作。為了能夠進(jìn)一步保證錨噴支護(hù)技術(shù)的質(zhì)量，在工程后期應(yīng)該做好相應(yīng)的監(jiān)測(cè)工作，保證地下巷道的安全性。由于當(dāng)前對(duì)錨噴支護(hù)技術(shù)的理論研究和實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)還不是很深入，這就使得該技術(shù)存在著一定的缺陷，通過對(duì)該項(xiàng)技術(shù)的監(jiān)測(cè)能夠更好地發(fā)現(xiàn)問題，這也是避免事故發(fā)生的重要方面。5結(jié)束語總而言之，錨噴支護(hù)技術(shù)對(duì)采礦工程的重要性是不言而喻的，在實(shí)際工程中，應(yīng)該善于發(fā)現(xiàn)問題，不斷深入地研究問題產(chǎn)生的原因并提出相應(yīng)的解決辦法，提高工程質(zhì)量。

作者：趙小云 單位：煤炭工業(yè)神華建設(shè)工程質(zhì)量監(jiān)督站