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(guò)程中一直都存在著錨噴支護(hù)技術(shù)的質(zhì)量問(wèn)題，這些問(wèn)題導(dǎo)致整個(gè)工程不能順利進(jìn)行，開(kāi)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(lái)，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(lái)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(guò)大量的實(shí)踐表明，巷道的上面如果沒(méi)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(méi)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(lái)，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(méi)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(shù)脂錨固劑質(zhì)量的影響樹(shù)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(shù)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(yáng)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(shù)脂錨固劑的時(shí)候，一旦出現(xiàn)問(wèn)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(lái)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(wú)論哪一環(huán)節(jié)出現(xiàn)問(wèn)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(guò)設(shè)計(jì)眼深時(shí)，錨桿桿體插不到眼底，樹(shù)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(guò)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(wú)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?lè)较驍嚢?，這樣錨固段密度不斷增大，錨固力也就越來(lái)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(shù)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(guò)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(guò)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(guò)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(kāi)鑿巷道時(shí)，由于，圍巖的應(yīng)力會(huì)隨著開(kāi)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(lái)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(guò)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(wèn)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(kāi)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(guò)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(wèn)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(guò)對(duì)該項(xiàng)技術(shù)的監(jiān)測(cè)能夠更好地發(fā)現(xiàn)問(wèn)題，這也是避免事故發(fā)生的重要方面。5結(jié)束語(yǔ)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(wèn)題，不斷深入地研究問(wèn)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