采礦工程錨噴支護技術研究

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前言

在采礦工程進行的過程中一直都存在著錨噴支護技術的質量問題，這些問題導致整個工程不能順利進行，開采質量達不到標準。對該項技術的質量因素進行分析對于整個采礦工程具有十分重要的意義。

1使用錨桿支護的作用

當前采礦工程中最常使用的就是錨桿支護技術，隨著實踐的不斷深入，這項技術在采礦工程中的作用逐漸顯現出來，下面我們就對這些作用分別進行闡述。

1.1懸吊作用

懸吊作用是錨桿支護技術在采礦工程中表現出來的最為直接的作用。當采礦工程中出現了老頂比較堅固，新頂比較脆弱的情況下，錨桿就能夠將底部的巖層懸吊到老頂上，這樣就能夠承擔起巖石的重量從而保證巷道的穩固性。該種作用具有十分現實的價值。通過大量的實踐表明，巷道的上面如果沒有堅固的頂層，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合，發揮出更好的作用。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的巖層沒有可以懸吊的點，這時就可以借用錨桿的拉力實現把多層巖層組合起來，進而起到支護作用。同時還可以借用錨桿本身的抗剪能力，組織層與層之間的錯位現象，有效地避免在壓力作用下發生變形現象，提高了巷道頂板的穩固性和強度。雖然這一理論得到了實踐的證實，但是工程中應用到的情況非常少，所以也沒有進一步提高技術水平的數據。這就使得該項作用在工程實踐中的應用具有一定的局限性。

1.3錨桿的減跨作用

當采礦工程中的巷道頂板巖層存在一定的不穩定性，我們可以使用錨桿作為頂板的支撐點，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，同時頂板的彎曲應力也有所降低，提高了頂板的穩定性。這個理論的提出主要依據就是錨桿的懸吊作用，但是該種方法并不能夠提供相關的錨桿支護參數設計方法。

2影響噴錨支護效果的因素

2.1影響錨桿支護質量的內在因素

2.1.1樹脂錨固劑質量的影響樹脂錨固劑是錨桿支護技術應用中必須使用到的物質，該種物質的好壞直接關系到錨桿支護的質量，下面我們就具體談談該物質。

（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，同時柔韌性、抗水性能極差。這就使得在運輸樹脂錨固劑的時候，一旦出現問題就會影響到錨桿支護的質量。

（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。在混合的時候如果不均勻就會導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該注意，保證錨固劑的質量。

（3）溫度的影響。溫度對于錨固劑的質量有很大的影響，溫度越高需要的凝膠時間就越短，反之則越長。因為井上和井下的溫度以及不同季節的溫度是不一樣的，都會影響到錨固劑的質量。

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

（1）錨桿桿體及螺母的材質達不到標準要求或尾部絲扣及螺母絲扣的精度和強度達不到標準要求；

（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，使得桿體受拉時被損壞，當巷道壓力大時，將會切斷或拉斷錨桿桿體造成冒頂事故。因此，在焊擋圈時不得燒壞桿體，同時除材質達標外，尾部絲扣可采用滾壓工藝。

2.2影響錨桿支護質量的外在因素

錨桿的施工主要靠人工操作完成，不僅工序多，而且要求也非常嚴格，無論哪一環節出現問題都會影響錨桿的支護質量。

2.2.1錨桿眼質量的影響錨桿眼的眼深、角度、孔內粉塵或積水、孔徑等都是影響錨桿支護質量的重要因素。

（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度的重要因素。當錨桿眼超過設計眼深時，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。當錨桿眼小于設計的眼深時，錨桿外露過長，降低了錨桿的預緊力。所以，在實際操作中，應嚴格控制鉆孔深度。

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

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

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度螺紋鋼錨桿，在裝入錨孔內攪拌時，應按順時針方向攪拌，這樣錨固段密度不斷增大，錨固力也就越來越大。反之，將導致錨固劑向眼外推出，降低了錨固力。同時，安裝好的錨桿應有一定的預緊力，一般預緊力矩應在140N/m以上，這樣才能充分發揮錨桿主動及時支護的優點，所以，安裝錨桿時應待樹脂凝固后，按要求及時擰緊螺母。

3煤礦巷道錨桿支護技術的關鍵性影響因素分析

3.1巷道圍巖的強度

通常而言，軟弱圍巖易發生變形并受到破壞，因此想要維持其穩定性相對困難一些。隨著圍巖強度的不斷增大，其承載能力隨之增強，但是當圍巖的強度超過某一定值后，隨著圍巖強度的改變，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行承擔。

3.2地應力

地應力主要包括自重應力以及地質構造應力等等。地應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技術施工過程的主要影響因素之一。自重應力的大小同巖層的容重及其埋藏深度有關，若埋深增加，則圍巖的變形量也隨之增加，因而其穩定程度會逐步減弱。對于地質構造應力而言，其地質構造越發育，圍巖完整性則越差，因而穩定性也越差。

3.3采動集中壓力

對于回采工作面壓力而言，其前后的采動壓力同直接頂、老頂強度密切相關。直接頂厚度同采高比越大，其老頂的壓強越小，對于鄰近巷道的影響也越小。若其比值大于某值之后，老頂垮落錯動將不會對巷道造成太大影響。煤層的超前壓力會對巷道的圍巖產生較大影響，再加上采動壓力的疊加，因而兩側的采空巷道所受影響遠遠超過一側的巷道。

3.4巷道斷面的形狀及其尺寸

當在原始巖層中開鑿巷道時，由于，圍巖的應力會隨著開鑿的進行不斷發生改變，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及時來適應不斷變化的斷面形狀，這樣就能夠保證巷道頂板的穩固性。在采用錨桿支護及時的時候如果頂部和底部的巖石強度不大可能形成一些受到應力作用而產生的小裂紋。通過大量的工程實踐，我們發現巷道的寬度不斷增加，那么頂部和底部也會隨著不斷增大，而隨著巷道高度的增加，兩邊的距離也會不斷減小。針對平頂型的巷道，圍巖只要會受到剪切力的作用，而且通常對巷道兩邊的上下部位作用明顯而且這種作用的強弱和巷道的高度和寬度有很大關系，寬度也大，剪切力的破壞就越大，高度的增加也會造成破壞增大。為了保證采礦工程的質量以及施工效率的增加，就必須深入了解錨桿支護技術在工程中的重要性，不僅需要對相關理論進行深入分析同時還應該使其在工程實踐中被應用。在工程實踐中不斷地總結出新的理論，找到影響其發揮的關鍵因素，并針對該種因素進行深入分析，這樣才能夠在發現問題的時候盡快地找到解決的辦法。該種技術主要被應用在采礦工程中的巷道建設，為了能夠促進煤礦企業的發展，應該不斷的進行創新，學習先進的理論知識，進而促進礦產事業的不斷進步。

4提高煤礦錨噴支護質量的措施

（1）建立一套合理的錨桿支護設計方法。當前全世界都在關注錨桿支護技術的設計方法，特別是近幾年采礦工程的不斷發展，更是需要先進的設計理念和方法。我們應該積極地學習國內外先進的技術和經驗，不斷完善我國的錨桿支護設計方法。

（2）選擇合理的錨噴支護結構。由于地下巖層構造十分復雜，有時地質條件和人們預想的并不一致，所以針對不同的地質條件應該選擇最佳的錨噴支護技術，實現因地制宜的制定出支護結構。在實踐經驗的基礎上不斷開發出性能強的支護結構，滿足不同地質形態的需要。

（3）只有深入了解錨噴技術的原理才能夠不斷進行完善。通過研究高強度的錨噴支護相關的材料，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合支護進行補強。當前采礦巷道出現了斷面很大的現象，而且圍巖因為松軟而容易變形，如果只是采用單一的支護技術并不能夠達到相關規定，所以我們可以使用錨桿和錨索相結合的支護方式，這種方法能夠最大程度地發揮出二者的支護能力，同時還能夠取長補短，實現最佳的支護效果。

（5）完善錨噴支護的監測工作。為了能夠進一步保證錨噴支護技術的質量，在工程后期應該做好相應的監測工作，保證地下巷道的安全性。由于當前對錨噴支護技術的理論研究和實踐經驗還不是很深入，這就使得該技術存在著一定的缺陷，通過對該項技術的監測能夠更好地發現問題，這也是避免事故發生的重要方面。5結束語總而言之，錨噴支護技術對采礦工程的重要性是不言而喻的，在實際工程中，應該善于發現問題，不斷深入地研究問題產生的原因并提出相應的解決辦法，提高工程質量。

作者：趙小云 單位：煤炭工業神華建設工程質量監督站