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　　我國煤礦的軟巖地層分布十分的廣泛，已初步地將錨梁網(wǎng)、錨噴網(wǎng)、錨索等一些應(yīng)用到軟巖巷道支護(hù)中，但采準(zhǔn)巷道還要經(jīng)受采動(dòng)的頻繁影響，大部分巷道服務(wù)年限內(nèi)所產(chǎn)生的圍巖變形量都很大，錨桿支護(hù)施工的安全可靠性仍是尚待解決的一個(gè)技術(shù)難題。

 

　　1我國錨桿支護(hù)理論發(fā)展歷程

 

　　目前，在我國較成熟的錨桿支護(hù)理論主要可歸納為分4大類：

 

　　1）基于錨桿的懸吊作用而提出的懸吊理論，該理論認(rèn)為把由于開挖、爆破等一些造成的松動(dòng)巖塊穩(wěn)固（懸吊）在穩(wěn)定巖層上，防止破碎巖塊的冒落，在堅(jiān)硬節(jié)理發(fā)育的巖塊處，錨桿通常起這種作用。

 

　　2）基于錨桿的擠壓作用提出的組合梁理論，其實(shí)質(zhì)是通過錨桿的徑向力作用將疊合梁的巖層擠緊，增大層間的摩擦力，同時(shí)錨桿的抗剪能力也阻止層間錯(cuò)動(dòng)，從而將疊合梁轉(zhuǎn)化為組合梁。

 

　　3）基于錨桿的加固作用提出的組合拱理論，該理論認(rèn)為錨桿能限制、約束圍巖土體變形，并向圍巖土體施加壓力，從而使處于二維應(yīng)力狀態(tài)的地層外表面巖土體保持三維應(yīng)力狀態(tài)，錨桿的組合拱作用機(jī)理是錨桿制約圍巖縱向和橫向變形的能力的組合。

 

　　4）國內(nèi)很多學(xué)者對(duì)錨桿作用機(jī)理做了大量的深入研究與探討，綜合錨桿各方面的作用而提出的松動(dòng)圈支護(hù)理論、錨固體強(qiáng)度強(qiáng)化理論、典型類比分析法、錨注理論、最大水平應(yīng)力理論以及錨桿桁架支護(hù)理論等。

 

 

　　2.1錨桿支護(hù)支中預(yù)應(yīng)力普遍偏低

 

　　雖然我國錨桿支護(hù)得到了相對(duì)廣泛的應(yīng)用，但在錨桿支護(hù)設(shè)計(jì)和現(xiàn)場(chǎng)施工中，都忽視了提高預(yù)應(yīng)力這一關(guān)鍵技術(shù)因素。主要表現(xiàn)在以下幾個(gè)方面：

 

　　1）沒有將錨桿的預(yù)應(yīng)力作為錨桿支護(hù)設(shè)計(jì)的參數(shù)。增大錨桿預(yù)應(yīng)力能顯著減少深部巷道圍巖強(qiáng)度弱化，減小圍巖破碎區(qū)范圍，提高深部巷道穩(wěn)定性。高性能高預(yù)應(yīng)力錨桿支護(hù)可以解決大量的技術(shù)難題，在很大程度上可以代替目前廣為采用的錨桿錨索支護(hù)，能夠及時(shí)主動(dòng)的加固圍巖，提高技術(shù)含量。2）現(xiàn)場(chǎng)施工中忽視高預(yù)應(yīng)力錨桿支護(hù)的重要性。通過多個(gè)煤礦井下的現(xiàn)場(chǎng)觀察發(fā)現(xiàn)，工人在安裝錨桿過程中，用錨桿鉆機(jī)安裝上錨桿即可，沒有對(duì)錨桿進(jìn)行加扭得習(xí)慣。由于我國的錨桿鉆機(jī)輸出扭矩較低，不能達(dá)到錨桿支護(hù)的高預(yù)應(yīng)力要求，在這種情況下高預(yù)應(yīng)力的錨桿支護(hù)很難達(dá)到理想的支護(hù)效果。3）忽視高預(yù)應(yīng)力的錨桿支護(hù)的滯后預(yù)緊。不論錨桿鉆機(jī)和氣扳機(jī)對(duì)錨桿螺母的扭矩多大，經(jīng)過一段時(shí)間后錨桿的預(yù)應(yīng)力都有一個(gè)急速下降期，甚至有的錨桿扭距力會(huì)下降到零。因此要求在煤巷錨桿支護(hù)設(shè)計(jì)時(shí)給出明確的二次緊固指標(biāo)，以保障高預(yù)應(yīng)力錨桿的支護(hù)效果。

 

　　2.2錨桿及其附件加工不規(guī)范

 

　　1）錨桿桿體和螺紋不等強(qiáng)。雖然桿體強(qiáng)度高，但是由于螺紋部分加工時(shí)強(qiáng)度降低，從而降低了錨桿的整體強(qiáng)度，不能產(chǎn)生與強(qiáng)度匹配的高錨固力。在監(jiān)測(cè)錨桿錨固力時(shí)就大量的出現(xiàn)錨桿桿體與螺紋結(jié)合處的斷裂現(xiàn)象。

 

　　2）托盤加工粗糙，強(qiáng)度低。托盤加工的不規(guī)范往往造成錨桿螺帽與托盤之間，托盤與鋼帶之間不能形成面接觸而僅僅是點(diǎn)接觸，使錨桿的兩個(gè)減磨墊片不能發(fā)揮應(yīng)有的作用，既影響錨桿的受力平衡，又不能直觀的顯示錨桿的安裝質(zhì)量。

 

　　3）錨桿支護(hù)的附件剛度偏小。錨桿支護(hù)中鋼帶、托盤、金屬網(wǎng)等附件的作用不可小視，如果附件剛度過低，則圍巖作用在附件上的力不能有效的傳遞到錨桿上，導(dǎo)致錨桿受力不大，而鋼帶和托盤等附件則出現(xiàn)嚴(yán)重的變形或開裂、折斷，金屬網(wǎng)出現(xiàn)破網(wǎng)。此時(shí)往往人們總誤認(rèn)為是錨桿支護(hù)的強(qiáng)度不夠，從而采取縮小錨桿間距、增大錨桿直徑等方法進(jìn)行補(bǔ)救。

 

　　4）錨索性能差。目前煤礦錨索使用的鋼絞線直徑有15.25mm和17.80mm兩種規(guī)格，錨索直徑偏小，強(qiáng)度不夠，不能適應(yīng)圍巖的大變形。經(jīng)過大量的觀測(cè)表明，當(dāng)錨索受力很大而錨桿受力很小時(shí)是難以避免錨索破斷失效的。應(yīng)該采用新材質(zhì)、大直徑的錨索使錨索與錨桿共同作用，以適應(yīng)深部巷道圍巖的大變形。

 

　　2.3錨桿施工機(jī)具落后

 

　　我國錨桿鉆機(jī)品種較多，但性能適宜且可靠性高的產(chǎn)品不多。到目前為止，我國已開發(fā)40多種不同類型的錨桿鉆機(jī)，但適于井下且性能可靠的只有3-4種品種。隨著煤炭開采深度的逐漸增加，巷道壓力不斷加大，支護(hù)難度也越來越大，尤其在沒有進(jìn)行支護(hù)的底板破壞趨勢(shì)將會(huì)成為更加突出的問題。高性能高預(yù)應(yīng)力的錨桿支護(hù)是解決深部巷道支護(hù)的最有效途徑，但我國錨桿鉆機(jī)的輸出扭矩遠(yuǎn)不能滿足高預(yù)應(yīng)力錨桿一次性快速安裝的需要，這與國外先進(jìn)技術(shù)還有很大的差距。同時(shí)我國還沒有打底眼的錨桿施工機(jī)具，這將在很大程度上制約我國錨桿支護(hù)技術(shù)的進(jìn)一步發(fā)展。

 

　　2.4錨桿檢測(cè)儀器與檢測(cè)技術(shù)不健全

 

　　錨桿支護(hù)是一項(xiàng)隱性工程，及時(shí)有效的施工檢測(cè)是監(jiān)督施工質(zhì)量、保證錨桿支護(hù)安全可靠的重要手段。我國雖也比較重視錨桿支護(hù)的檢測(cè)工作，先后研制了一些監(jiān)測(cè)與檢測(cè)儀器但性能不高，功能不全，還未形成系列配套的綜合檢測(cè)技術(shù)。錨桿檢測(cè)是施工質(zhì)量與安全工作的重要保證，因此，加大檢測(cè)儀器儀表的研制力度是非常重要的，它將為我國煤礦錨桿支護(hù)技術(shù)的發(fā)展提供安全保證。

 

　　3提高錨桿支護(hù)的建議

 

　　3.1要科學(xué)合理的對(duì)錨桿支護(hù)進(jìn)行設(shè)計(jì)，結(jié)合我國的具體實(shí)際情況，以地應(yīng)力現(xiàn)場(chǎng)實(shí)測(cè)值為基礎(chǔ)，總結(jié)出“地應(yīng)力學(xué)評(píng)估→初始支護(hù)設(shè)計(jì)→現(xiàn)場(chǎng)監(jiān)測(cè)→信息反饋及設(shè)計(jì)的修正完善”的動(dòng)態(tài)設(shè)計(jì)方法，該設(shè)計(jì)方法的針對(duì)性強(qiáng)，可靠性比較高，可以預(yù)測(cè)巷道頂板圍巖的穩(wěn)定性，工程質(zhì)量上容易于保證，有利于科學(xué)化地管理，從而簡(jiǎn)化了設(shè)計(jì)基礎(chǔ)數(shù)據(jù)的采集工作。另外在進(jìn)行地應(yīng)力學(xué)評(píng)估時(shí)，生產(chǎn)部門應(yīng)運(yùn)用先進(jìn)的設(shè)備和技術(shù)，對(duì)地應(yīng)力大小、圍巖強(qiáng)度和結(jié)構(gòu)、圍巖位移及破壞范圍進(jìn)行測(cè)試，要弄清煤層圍巖體物理力學(xué)性質(zhì)，認(rèn)真的分析井下生產(chǎn)地質(zhì)資料，為合理支護(hù)設(shè)計(jì)提供科學(xué)依據(jù)。

 

　　3.2高強(qiáng)度、高預(yù)應(yīng)力組合式錨桿支護(hù)體系

 

　　1）開發(fā)推廣等強(qiáng)錨桿。在一般地螺紋鋼錨桿加工時(shí)采用先車后滾絲的工藝，螺紋處的桿體強(qiáng)度損失了20%左右。當(dāng)巷道頂板受動(dòng)壓或沖擊地壓影響時(shí)，往往在螺紋部位突然斷裂而使錨桿體失效。因此，應(yīng)采取措施提高螺紋部位的強(qiáng)度，使的錨桿在整體上具有等強(qiáng)性。

 

　　2）預(yù)應(yīng)力錨桿和錨索、桁架的組合支護(hù)。在高地應(yīng)力厚層復(fù)合頂板條件下控制巷道變形和防止頂板離層方面顯示出其巨大的優(yōu)越性，組合支護(hù)的關(guān)鍵就是同步承載和剛度匹配問題，按照目前的技術(shù)水平，高性能錨桿預(yù)拉力僅不超過20～30kN，因而錨索和桁架的預(yù)拉力一般不應(yīng)超過60～80kN，才能夠形成同步承載。

 

　　3）完善和發(fā)展配套的錨桿機(jī)具。在我國目前所使用的錨桿鉆機(jī)存在鉆頭、釬桿的零部件質(zhì)量不可靠、打眼及藥卷和擰螺母安裝速度慢等一些主要問題。因此，要實(shí)現(xiàn)快速掘進(jìn)，一定要研制新型錨桿鉆機(jī)及其配套的系統(tǒng)零部件。當(dāng)前由煤炭科學(xué)研究總院上海分院設(shè)計(jì)、中國礦業(yè)大學(xué)機(jī)械廠生產(chǎn)的MDS3型電動(dòng)錨桿鉆機(jī)性能較好，有良好的應(yīng)用前景。另外現(xiàn)有掘進(jìn)機(jī)不帶錨桿鉆機(jī)，不能實(shí)現(xiàn)切割與錨桿支護(hù)平行作業(yè)，嚴(yán)重影響掘進(jìn)速度?，F(xiàn)在澳大利亞液壓工程公司生產(chǎn)的機(jī)載錨桿機(jī)，擁有ARO4000系列頂錨桿鉆機(jī)、ARO5500系列幫錨桿鉆機(jī)等型號(hào)，可安裝在任何型號(hào)掘進(jìn)機(jī)上，能夠?qū)崿F(xiàn)頂幫錨桿的快速安裝。

 

　　4）加強(qiáng)施工人員的技術(shù)施工管理，要求工人嚴(yán)格按施工組織設(shè)計(jì)施工。在錨桿的安裝時(shí)，要嚴(yán)格按照施工順序和操作程序施工，無論是幫部錨桿或者頂部錨桿，在合理使用打眼錨桿機(jī)的同時(shí).

 

　　要做到如下幾點(diǎn)很重要：

       第一，杜絕干打眼，保證在風(fēng)水電正常情況下工作。第二，在裝樹脂藥卷時(shí)，一定要把藥卷的順序搞對(duì)，快速和中速的不能搞混。第三，按要求安裝完錨桿后，必須用預(yù)應(yīng)力扳手將錨桿托盤螺絲擰緊，使其緊貼巖面，達(dá)到預(yù)應(yīng)力值。