煤礦快速掘進技術(shù)中錨桿支護研究

煤礦支護改革工作的主要方向之一就是錨桿支護技術(shù)，同時也是綜合機械化采煤技術(shù)應(yīng)用到煤礦工作后的一項新的推廣技術(shù)。在掘進煤礦巷道的過程中，提升巷道支護效果以及快速掘進的關(guān)鍵技術(shù)一直就是快速支護施工工藝。錨桿支護技術(shù)針對采準巷道支護工作來說屬于一種切實可行的手段，會在很大程度上增強巷道圍巖的強度，促進其可靠性能的全面提高。不僅如此，該技術(shù)還有著較多的優(yōu)勢，如支護成本低、優(yōu)化作業(yè)環(huán)境、簡化回采面端頭維護工藝、提高巷道斷面利用率等，可以為相關(guān)企業(yè)謀取豐厚的經(jīng)濟效益，值得大力推廣。

1  煤巷錨桿支護快速掘進技術(shù)概述

1.1  對設(shè)計方法與設(shè)計參數(shù)加以完善

就傳統(tǒng)的支護設(shè)計而言，主要是把如下理論當(dāng)作參考標準的：第一，組合拱理論；第二，懸吊理論；第三，擠壓加固理論，在充分結(jié)合這些理論的基礎(chǔ)上靈活運用計算公式法以及工程類比法。但大多情況下，地質(zhì)條件往往呈現(xiàn)出復(fù)雜的狀態(tài)，所以錨桿支護人員應(yīng)當(dāng)采取各種各樣的手段與計算公式才能得到最精準的參數(shù)。為了可以獲得最精準的參數(shù)，錨桿支護人員在把地應(yīng)力當(dāng)作基礎(chǔ)的同時還應(yīng)當(dāng)靈活運用動態(tài)設(shè)計法，繼而構(gòu)建出與之相匹配的系統(tǒng)。而 “地質(zhì)力學(xué)評估數(shù)值模擬初始設(shè)計現(xiàn)場監(jiān)測利用反饋信息修改設(shè)計”就是這一方法的主要內(nèi)容。

現(xiàn)場檢測是極為重要的，二次修改工作就需要將檢測所得數(shù)據(jù)作為依據(jù)，設(shè)計經(jīng)過修改才可以投入實踐。錨桿支護的經(jīng)濟性和合理性通常需要多次修改加以實現(xiàn)。設(shè)計方法最終確定之后，還要結(jié)合各種頂板巖性及地質(zhì)結(jié)構(gòu)的實際情況對設(shè)計參數(shù)進行優(yōu)化，以便快速掘進技術(shù)進行參考。

1.2  開發(fā)掘錨新機具

通常情況下，相關(guān)單位使用的煤巷快速掘進的施工工藝：固定皮帶機運煤敲幫問頂頂錨機打頂眼并安裝、掘進機割橋式膠帶轉(zhuǎn)載機、幫錨桿機打幫眼并安裝，從而通過一次成巷實現(xiàn)及時的支護。但這一方法的缺點在于掘進工作面的開機率不高，通常不超過30%，支護所需時間久，需要較慢的機掘速度，從而使單進水平難以提升。因此，想要實現(xiàn)對煤巷錨桿支護單進速度的提升，必要的手段就是發(fā)展掘錨聯(lián)合機組，進行“掘進支護錨桿一體化”的平行作業(yè)模式。對于現(xiàn)行的施工工藝來說，快速掘進技術(shù)研究工作的阻礙主要存在于兩個方面：首先，掘進機的割煤速度慢：再者就是錨桿機打眼和安裝的速度慢。EBZ160、EBZ180型掘進機是當(dāng)前主要使用的兩種掘進機型，我礦使用的是EBZ230（三一重工），這些機型功率較小，難以進行快速的割煤。MQT－50型風(fēng)動錨桿鉆機是當(dāng)前所使用的打眼機械，其鉆進速度較慢，且容易出現(xiàn)故障。因此，采用功率較大的掘進機，是實現(xiàn)快速掘進技術(shù)的基礎(chǔ)條件，比如S200型掘進機就是一個不錯的機型；另一方面還要對錨桿鉆機的機型進行改進和革新。

1.3  增大安裝預(yù)緊力

錨桿組合梁是當(dāng)前應(yīng)用的主要方式，其原理為：安裝預(yù)緊力的加大可以顯著的增強頂板內(nèi)的組合巖梁的強度，從而讓頂板巖梁能夠承受更強的整體彎力。通常情況下，安裝扭矩與安裝預(yù)緊力之間存在著現(xiàn)行比例的關(guān)系，安裝預(yù)緊力可通過安裝扭矩的增大而得到增強。從而使頂板內(nèi)的組合巖梁的強度得到提升，進而使頂板的整體強度得到增強。

1.4  錨桿聯(lián)合支護

針對單一的錨桿支護來說，其在圍巖中比較適用，但是動壓對其的影響也不可忽視，當(dāng)圍巖處于軟巖層中時，其更容易變形并且極為不穩(wěn)定，這是就需要采用其他的錨桿進行聯(lián)合使用。在穩(wěn)定性較低的巷道環(huán)境中，巷道的圍巖變形量以及破壞的范圍較大，僅僅錨桿支護配錨梁網(wǎng)組合支護是不夠的，還要進行縮小錨桿間排距、錨索加固、錨桿長度加長、頂板注漿等手段對支護進行加強。解決了上述的問題后，錨桿支護就可以成為頂板支護最為有效的方式了，而這種巷道支護錨桿化的實現(xiàn)，也使得巷道的掘進速度能夠得到顯著的提升。

1.5  二次支護

在設(shè)計施工的過程中，出于對圍巖承受能力的考慮，并將現(xiàn)場檢測所得的數(shù)據(jù)作為依據(jù)，錨桿支護人員采取針對性的手段拓寬錨桿之間的距離，并在此基礎(chǔ)上對密度不高的錨桿進行科學(xué)布置，在第一時間對后路做好二次支護作業(yè)，隨之再進行迎頭支護平行作業(yè)，盡可能促使支護強度和支護密度保持一致的狀態(tài)。在具體施工期間，錨桿支護人員還應(yīng)當(dāng)對迎頭支護平行作業(yè)和二次支護作業(yè)產(chǎn)生的距離加以明確。通過運用小孔徑柔性錨桿或錨索進行二次支護，從而妥善處理錨桿支護存在的不足之處，并在此基礎(chǔ)上對深層堅硬巖石做好錨固工作，為增強支護的穩(wěn)固性提供應(yīng)有的保障。

2  煤巷錨桿支護快速掘進技術(shù)的影響因素

就目前的情況來看，錨桿支護技術(shù)在煤礦生產(chǎn)工作中已經(jīng)被廣泛的應(yīng)用，且效果顯著。但我國錨桿支護技術(shù)事實上并不成熟，讓然存在許多的問題，本部分進行簡要的總結(jié)。

2.1  錨桿支護設(shè)計方法不科學(xué)

錨桿支護設(shè)計方法科學(xué)性不足，設(shè)計單一，實踐設(shè)計方法也僅有兩種，分別為理論分析法和工程類比法。而這兩種方法存在著較大的缺陷：首先，工程類比法由于設(shè)計依據(jù)不充足，其科學(xué)性較低，設(shè)計實踐過程也大多依靠經(jīng)驗進行。而就采用理論分析法進行的錨桿支護設(shè)計而言，礦井的實際情況的變化頻率較快，從而也就造成了理論分析的結(jié)果往往與實際情況不相符，存在差距相對較大。運用上述兩種方法設(shè)計得出的支護參數(shù)往往無法為實踐工作提供有效的依據(jù)，難以適應(yīng)工程實際的施工環(huán)境。

2.2  錨桿支護工作人員技術(shù)水平有待提高

錨桿支護人員的技術(shù)水平與工程項目的整體質(zhì)量存在著密切的聯(lián)系。但是從當(dāng)前的發(fā)展趨勢來看，很多錨桿支護人員不具備較高的綜合能力，還有一些人員根本沒有進行崗前培訓(xùn)就直接上崗，顯然無法勝任錨桿支護的各項工作。除此之外，在具體施工期間對施工人員缺乏監(jiān)督，各種違規(guī)操作難以及時發(fā)現(xiàn)和控制，工程的質(zhì)量也就存在一定的不穩(wěn)定性。

3  針對如何提升煤巷錨桿支護快速掘進技術(shù)提出的有效對策

3.1  對錨桿支護方法進行合理設(shè)計

從當(dāng)前的發(fā)展趨勢來看，錨桿支護技術(shù)在國外某些國家已經(jīng)逐漸成熟，水平較高且發(fā)展速度很快，我國應(yīng)積極引進先進的技術(shù)。并結(jié)合煤礦的實際情況對國外先進技術(shù)進行合理應(yīng)用，將現(xiàn)場事實測定的地應(yīng)力數(shù)值作為依據(jù)，進行動態(tài)設(shè)計方法的建立，從而有機的結(jié)合初始支護設(shè)計、信息反饋、地應(yīng)力學(xué)評估、現(xiàn)場檢測、設(shè)計的修正和完善等，實現(xiàn)具有針對性的煤礦區(qū)錨桿支護技術(shù)，從而實現(xiàn)工程質(zhì)量的提升，進行科學(xué)、可靠的錨桿支護工作。同時，在進行支護設(shè)計的過程中，還要積極的運用現(xiàn)代化的設(shè)備和技術(shù)，為可以對圍巖結(jié)構(gòu)進行詳細檢測提供應(yīng)有的便利，準確把握巖石的具體狀況，對礦區(qū)存在的物理學(xué)特性進行全面的掌握，從而提升錨桿支護設(shè)計的科學(xué)性。

3.2  靈活運用組合式錨桿支護體系

首先，積極使用抗破斷強度的錨桿。從當(dāng)前的發(fā)展趨勢來看，通常應(yīng)用的螺紋鋼錨桿沒有較大的桿體強度，并不適用于高強度的施工，因此，應(yīng)提升錨桿的整體性能，只有這樣才能從根本上促進錨桿支護強度的全面提升。其次，錨桿支護人員可以采取預(yù)應(yīng)力錨桿和錨索、桁架的組合支護。之所以這樣說是因為圍巖沒有較強的穩(wěn)定性，很容易受到地層壓力、軟巖層等方面的干擾，所以有必要使用該支護體系。該支護體系的有效運用，不但可以大大降低巷道出現(xiàn)變形的情況，而且還能起到支護的作用。最后，加大監(jiān)測工作開展的力度，在第一時間對巷道頂板下沉和離層情況做到熟練掌握，為增強錨桿支護的穩(wěn)固性提供應(yīng)有的保障。

3.3  對錨桿支護人員培訓(xùn)工作予以高度重視

眾所周知，設(shè)計與施工是有效保障錨桿支護水平的關(guān)鍵所在，所以一定要在指定的時間內(nèi)對錨桿支護人員進行專業(yè)性的培訓(xùn)，只有這樣才能促進他們綜合能力的全面提升。一方面，應(yīng)當(dāng)將目光放在錨桿支護人員崗前培訓(xùn)的上面，這樣做的目的是為了促使他們可以對相關(guān)施工技術(shù)做到了如指掌，在實際工作期間可以依據(jù)相關(guān)要求進行操作；從另一個方面來講，應(yīng)當(dāng)定期開展專業(yè)知識培訓(xùn)工作，只有這樣才能促使他們?nèi)媪私庀嚓P(guān)知識，降低出錯情況發(fā)生的概率，為工程施工水平的提高打下扎實的基礎(chǔ)。

4  結(jié)語

從上述分析可知，在煤礦快速掘進技術(shù)中，錨桿支護技術(shù)的作用是十分重要的，在實際運用過程中也顯現(xiàn)了不俗的效果。該技術(shù)可通過對巷道圍巖強度的強化實現(xiàn)圍巖穩(wěn)定性的提升，并且支護的成本低、速度快，作業(yè)的環(huán)境也能夠得到改善，作業(yè)安全性得到保障，也能為煤礦開采工作帶了更高的經(jīng)濟社會效益，是未來煤礦快速掘進技術(shù)的主要發(fā)展方向。

本文來源：《企業(yè)科技與發(fā)展》：http://m.12-baidu.cn/w/qk/21223.html