煤巷掘進中錨桿支護技術

   錨桿支護是在巷道掘進后圍巖鉆錨桿眼，再將錨桿安裝在錨桿眼內，使軟質的巖體得到加固，形成完整的支護結構，提供支護抗力，共同抵抗其外部圍巖的變形和位移。由于在煤巷掘進中恰當的使用錨桿支護技術既經濟又合理，因而在實際工程中得到廣泛應用。
　　
　　1 錨桿支護的優(yōu)點
　　錨桿施工機械及設備的作業(yè)空間相對較小，可以適合各種場地；通過抗拔試驗獲得錨桿的設計拉力，保證設計有足夠安全度；錨桿采用預應力可控制變位量；用錨桿做側壁支撐，可以節(jié)省大量鋼材，改善施工條件；施工量和振動比較小。
　　
　　2 地質力學評估
　　圍巖具有兩大特點：巖體含有內應力，地應力場的大小和方向可以明顯的影響圍巖的變形和破壞；巖體內部的節(jié)理、裂隙等會產生不連續(xù)面，這些不連續(xù)面在一定程度上會改變了巖體的變形特征和強度特征，致使巖塊與巖體的強度相差特別大。因此，錨桿支護前應認真研究圍巖地質力學特征，這樣可以使錨桿支護更加安全、合理、可靠。地質力學特征評估工作主要包括：調查現(xiàn)場地質條件，測定巷道圍巖力學性質，做短錨拉拔試驗。
　　
　　3 錨桿支護施工工藝
　　3.1 確定錨桿支護形式和參數選擇的原則
　　(1)一次支護原則。錨桿支護應減少支護次數，盡量做到一次支護就控制圍巖變形。(2)高強度、高剛度、高可靠性與低支護密度原則。在保證支護系統(tǒng)可靠性的條件下，可以通過提高錨桿剛度和強度，降低支護密度，減少單位面積上錨桿的數量，提高掘進速度。(3)相互匹配原則。為最大限度地發(fā)揮錨桿整體支護作用，托板、鋼帶、螺母等錨桿構件的參數與力學性能應該相匹配，錨桿與錨索的參數與力學性能也應相匹配。(4)臨界支護強度與剛度原則。如果錨桿支護系統(tǒng)的強度和剛度小于臨界值，將導致巷道長時間處于不穩(wěn)定的狀態(tài)，不能有效的控制圍巖的變形和破壞。(5)可操作性原則。錨桿支護設計應有利于工作人員操作，可以有效地提高井下掘進速度和施工管理。(6)高預應力與預應力擴散原則。預應力作為錨桿支護的重要因素，不但要采取措施提高錨桿預應力，而且要通過托板、鋼帶等構件實現(xiàn)錨桿預應力的擴散，提高錨固體的整體剛度和完整性，使錨桿支護轉變?yōu)橹鲃又ёo。
　　3.2 錨桿施工應嚴格執(zhí)行“五不準”制度
　　(1)對不符合設計要求的巷道斷面，沒有處理危巖活石，沒有消除安全隱患，班組長不準劃眼位。(2)班組長沒有劃眼位，打眼工不準打眼。(3)對不合格打眼或不按規(guī)定打眼，不準安裝錨桿。(4)對質量部不合格的錨固，不準使用。(5)對不符合規(guī)格、質量要求的錨桿桿體及附件，不準使用。
　　3.3 施工工藝過程
　　選用合適的施工機具，施工作業(yè)方式可以選用三掘一準，掘支單行，一次成巷的作業(yè)方式。
　　(1)巷道掘進與支護工藝過程：首先施工機具掘進出煤至巷道成形，其次敲幫問頂找掉危巖，然后施工機組機載式臨時支護托上金屬網或W鋼帶，再打第2、第4眼錨桿進行臨時支護，最后安裝其它錨桿及錨索。(2)錨桿施工工藝：首先利用錨桿鉆機鉆進錨桿鉆孔，其次對孔洞進行清掃干凈，然后在孔底放入樹脂藥卷，接著將錨桿鉆機升起并利用攪拌器連接錨桿尾部和錨桿鉆機，攪拌樹脂藥卷，再用氣扳機擰緊螺母至設計扭矩，最后安裝其它錨桿。(3)錨索施工工藝：首先應定位錨索孔位，其次利用錨桿鉆機鉆進錨索鉆孔，清理鉆孔后放入樹脂藥卷，將樹脂藥卷送入孔底。然后用攪拌器聯(lián)接錨索尾部和錨桿鉆機，攪拌樹脂藥卷一定時間。停止攪拌后再等待規(guī)定的時間，收縮錨桿機，卸下攪拌器，15min后安裝錨具。最后用張拉設備張拉錨索使預緊力達到設計值。
　　3.4 錨桿和錨索的安裝
　　(1)錨桿安裝;錨桿支護要及時，應緊跟掘進進行，一次掘雙排最大空頂距不應大于2.6m；如果頂板比較破碎，一次掘單排最大空頂距不應大于1.6m。開動錨桿鉆機前應將錨桿機升起，鉆頭要插入對應的W鋼帶孔內，應保證鉆孔角度且鉆孔深度在2290mm與2320mm之間，待達到預定孔深后回縮錨桿鉆機，清除泥漿和煤粉。放入樹脂藥卷，在錨桿桿體套上托板和帶上螺母，桿端插入樹脂藥卷得鉆孔中，桿尾聯(lián)接錨桿機機頭和安裝器，將藥卷送入孔底。用錨桿鉆機攪拌樹脂藥卷，擰緊螺母，至錨桿有一定的預緊力，力矩應達到500N?m，錨桿排距誤差范圍在設計值的±100mm內。(2)錨索安裝;錨索應緊跟掘進工作面安裝，錨索下端要用專門錨索鉆機和錨索相連。攪拌速度應先慢后快，在錨索全部插入鉆孔后，用全速旋轉攪拌一定時間，停止攪拌后等待一定時間，收縮錨桿機，卸下攪拌機，錨索外露長度不超過350mm。采用張拉千斤頂張拉錨索到設計預緊力，之后卸下千斤頂。錨索間距誤差范圍應在設計值的±150mm內。
　　3.5 施工注意事項
　　(1)成孔質量的要求;孔直度要高，在接換鉆桿時，確保鉆機位置不動，保持在一條中心線；孔深應準確，鉆孔用的鉆桿應與錨桿等長，誤差不應超過2cm；孔壁應用水反復沖刷，直到孔內出清水，不要留有煤巖粉。(2)錨桿應保持較高的初錨力;攪拌應及時均勻，整個攪拌時間應達到30s；掉頂處可以采用木楔調節(jié)，木楔應放置在金屬網和鋼帶之間，使金屬網緊貼巖面；為使錨桿的預緊力達到設計值，專業(yè)工作人員應對錨桿進行二次加扭。(3)錨桿安裝合格標志塑料減摩墊圈應有明顯變形或擠出；絲扣外露≤40mm，在錨桿上緊后還應留有絲扣；金屬網應封閉頂幫巖煤體，金屬網搭接長度100mm，接扣間距≤50mm。(4)錨索安裝注意事項;錨索鉆孔施工過程中應保證鉆孔直徑、錨索直徑、藥卷直徑合理匹配；鉆頭直徑Ф27mm，鉆孔時不要晃動，保持鉆孔直立，以免鉆孔擴張；孔深不宜過淺或過深，鋼絞線外露150mm～350mm。藥卷安裝應在錨索鉆孔施工之后立即進行，1節(jié)K2550藥卷加3節(jié)或4節(jié)Z2550藥卷；對效果比較差的錨索錨固，可用細鐵絲做成毛刺，在錨固段底部加擋環(huán)，同時攪拌藥卷，確保藥卷攪拌均勻。(5)錨桿支護快速掘進的對策;加強割煤和支護這兩個主要工序的管理工作，以免在出現(xiàn)停水、停電等情況時造成施工混亂。優(yōu)化錨桿支護參數，根據巷道圍巖條件可以及時調整支護參數，縮短支護作業(yè)時間，提高掘進效率。配套優(yōu)良的設備，比如采用大功率掘錨機組，改善掘進機裝、運煤部件，采用安裝順槽單軌吊車運輸和膠帶運輸機底膠帶輔助運輸。應重視錨桿鉆機扭轉及鉆頭抗磨、錨固劑凝固時間與攪拌時間的匹配、錨桿彎曲度等環(huán)節(jié)，這些環(huán)節(jié)直接影響單機作業(yè)效率。
　　結語
　　錨桿支護技術具有支架和加固作用，同時可以加快施工速度、降低成本，因而在煤巷掘進中得到廣泛應用。在實際工程中，應認真做好地質力學評估、支護形式和參數的選擇、施工工藝過程、錨桿和錨索安裝等工作，同時應根據實際情況提出加快掘進的對策。