淺談我國煤礦錨桿支護(hù)技術(shù)的現(xiàn)狀與發(fā)展

徐萬軍

摘要:在簡(jiǎn)單介紹國內(nèi)外發(fā)展情況的基礎(chǔ)上,分析了我國煤巷錨桿支護(hù)技術(shù)現(xiàn)存的主要問題,并結(jié)合自己的工作實(shí)際探討了今后錨桿支護(hù)技術(shù)的發(fā)展途徑和對(duì)策。

關(guān)鍵詞:煤礦錨桿支護(hù)現(xiàn)狀發(fā)展

0 引言

自1872 年英國北威爾士露天頁巖礦首次應(yīng)用錨桿加固邊坡及1912 年德國謝列茲礦最先采用錨桿支護(hù)井下巷道以來,錨桿支護(hù)技術(shù)至今已有一百多年的歷史。就目前而言,國外錨桿支護(hù)技術(shù)以澳大利亞、美國發(fā)展最為迅速,兩國錨桿支護(hù)比重已接近100%,其技術(shù)水平居于世界前列。

我國于20世紀(jì)50年代開始試用錨桿支護(hù)技術(shù),至70年代前期還處于探索階段,直到1978年才開始重點(diǎn)推廣,80年代開始向英國學(xué)習(xí)錨桿支護(hù)技術(shù)后推廣到煤巷支護(hù),90年代又向澳大利亞學(xué)習(xí)引進(jìn)成套先進(jìn)的錨桿支護(hù)技術(shù),目前已得到較廣泛的推廣和應(yīng)用。在一些礦區(qū)的錨桿支護(hù)巷道比例達(dá)到90%以上,有些礦井甚至達(dá)到了100%,取得了較好的技術(shù)與經(jīng)濟(jì)效益。國內(nèi)現(xiàn)有楔縫、漲殼、倒楔錨桿、鋼絲繩或鋼筋砂漿錨桿、木錨桿、竹錨桿、內(nèi)漲錨桿、管縫錨桿、樹脂錨桿、水泥錨桿、爆擴(kuò)錨桿、預(yù)應(yīng)力注漿大錨索等十幾個(gè)系列品種。

由于各種錨桿的構(gòu)造不同,錨桿作用機(jī)理差異甚大,國內(nèi)外大量工程實(shí)踐證明,各種不同種類錨桿,在不同的地質(zhì)條件下,有不同的“支護(hù)”效果。國內(nèi)外錨桿支護(hù)成功的經(jīng)驗(yàn)表明,合理的錨桿支護(hù)設(shè)計(jì)及詳細(xì)的監(jiān)測(cè)分析,不僅可保證回采巷道的安全可靠,而且可取得顯著的技術(shù)經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益。

1 我國錨桿支護(hù)技術(shù)發(fā)展中出現(xiàn)的問題

1.1 對(duì)錨桿支護(hù)機(jī)理的認(rèn)識(shí)亟待提高 目前,沿用錨桿的設(shè)計(jì)方法,采用懸吊、組合梁、加固拱等理論進(jìn)行計(jì)算,均是針對(duì)一般巷道提出的,還沒有能針對(duì)煤巷的特定條件建立符合其特點(diǎn)的支護(hù)原理及設(shè)計(jì)方法,尤其是全煤及軟巖條件下巷道圍巖支護(hù)設(shè)計(jì)的要求。因此,目前的技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)主要是經(jīng)驗(yàn)性的,設(shè)計(jì)和施工中還有許多盲目性。所以有必要在進(jìn)一步深入研究巷道圍巖礦壓顯現(xiàn)規(guī)律的基礎(chǔ)上,探索錨桿支護(hù)理論。

1.2 錨桿與錨固劑的產(chǎn)品質(zhì)量不過關(guān),錨桿機(jī)具不配套 錨桿的材質(zhì)、結(jié)構(gòu)與其力學(xué)性能緊密相關(guān),錨固劑的質(zhì)量指標(biāo)更是決定支護(hù)可靠性的關(guān)鍵。我國煤礦井下使用的錨桿型式很多,但其強(qiáng)度、延伸率均偏低,在不能為巷道圍巖提供較大的支護(hù)阻力的同時(shí),也不能適應(yīng)巷道圍巖的變形,易使巷道頂板產(chǎn)生離層或錯(cuò)動(dòng)。此外,因使用低性能的錨桿,不可避免地使每米巷道安裝的錨桿數(shù)量偏多,而影響巷道的掘進(jìn)進(jìn)尺。

1.3 錨桿機(jī)具不配套 錨桿機(jī)具性能是決定錨桿安裝質(zhì)量與施工速度的關(guān)鍵。澳大利亞不僅重視研制各種具體用途的錨桿結(jié)構(gòu)型式,而且極為重視錨桿鉆裝機(jī)的不斷研制更新。我國目前雖然電動(dòng)、風(fēng)動(dòng)和液壓錨桿鉆機(jī)都有,但性能結(jié)構(gòu)不盡合理,零部件質(zhì)量和整機(jī)性能都急需進(jìn)一步完善與提高,至于掘錨聯(lián)合機(jī)組,更有待進(jìn)一加緊研制與試驗(yàn),以實(shí)現(xiàn)掘支平行作業(yè),提高成巷速度。

1.4 錨桿監(jiān)測(cè)儀器與監(jiān)測(cè)技術(shù)需要提高 監(jiān)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。我國十分重視錨桿支護(hù)的監(jiān)測(cè)工作,先后研制出了一些監(jiān)測(cè)與監(jiān)測(cè)儀器(錨固力測(cè)定儀、超聲波圍巖裂縫探測(cè)儀等),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)。另外盡管監(jiān)測(cè)工作已有所開展,但其所起的反饋和指導(dǎo)作用卻難以發(fā)揮。這主要是施工和管理人員的理論水平偏低,對(duì)監(jiān)測(cè)的認(rèn)識(shí)不足,且缺少正確的指導(dǎo)方法。

2 對(duì)我國錨桿支護(hù)技術(shù)發(fā)展的展望

2.1 進(jìn)一步完善錨桿支護(hù)理論和技術(shù) 錨桿支護(hù)有諸多種理論,但這些理論與實(shí)際應(yīng)用技術(shù)的發(fā)展適應(yīng)性較差。所以有必要在進(jìn)一步深入研究巷道圍巖礦壓顯現(xiàn)規(guī)律的基礎(chǔ)上,探索錨桿支護(hù)理論。完善煤巷錨桿支護(hù)理論,提高煤巷錨桿形式和參數(shù)選擇的科學(xué)性、實(shí)用性是促進(jìn)采準(zhǔn)巷道錨桿技術(shù)發(fā)展的一個(gè)重要因素。為此,我們要學(xué)習(xí)先進(jìn)國家的煤巷錨桿支護(hù)的工程監(jiān)控設(shè)計(jì)方法,消化吸收國外先進(jìn)的錨桿支護(hù)理論和設(shè)計(jì)方法,結(jié)合我國具體情況,建立適合我國由地質(zhì)調(diào)查——初始設(shè)計(jì)——工程監(jiān)測(cè)——修改設(shè)計(jì)的設(shè)計(jì)方法,從而提高煤巷錨桿支護(hù)設(shè)計(jì)方法的科學(xué)性、實(shí)用性。

2.2 發(fā)展掘錨新機(jī)具 就目前的施工工藝而言,影響快速掘進(jìn)的主要因素有兩方面:一是掘進(jìn)機(jī)割煤速度;二是錨桿機(jī)打眼及安裝速度。當(dāng)前煤巷快速掘進(jìn)的施工方法為:掘進(jìn)機(jī)割煤——橋式膠帶轉(zhuǎn)載機(jī)和固定皮帶機(jī)運(yùn)煤——敲幫問頂——頂錨桿機(jī)打頂眼并安裝、幫錨桿機(jī)打幫眼并安裝,實(shí)現(xiàn)一次成巷,及時(shí)支護(hù)。這種方法的主要矛盾是掘進(jìn)工作面的開機(jī)率較低,一般在30%以下,支護(hù)時(shí)間過長,跟不上機(jī)掘速度,影響單進(jìn)水平的提高。因此發(fā)展掘錨聯(lián)合機(jī)組,實(shí)現(xiàn)“掘支錨一體化”平行作業(yè),將是加快煤巷錨桿支護(hù)單進(jìn)速度的必要手段。它將是我國煤巷快速掘進(jìn)的又一發(fā)展方向。

2.3 錨桿支護(hù)監(jiān)測(cè)技術(shù)及設(shè)計(jì)方法的研究 錨桿支護(hù)實(shí)施于井下后,要進(jìn)行綜合監(jiān)測(cè),以驗(yàn)證初始設(shè)計(jì)的合理性和可靠性,并為修正初始設(shè)計(jì)提供依據(jù)。目前錨桿支護(hù)的綜合監(jiān)測(cè)內(nèi)容有:采用十字布點(diǎn)法監(jiān)測(cè)表面位移、采用頂板離層指示儀測(cè)試頂板巖層錨固范圍內(nèi)外位移值、錨桿測(cè)力計(jì)測(cè)量錨桿(索)錨固端部和全長的工作阻力。日常監(jiān)測(cè)的內(nèi)容有:錨桿錨固力抽檢、頂板離層、錨桿預(yù)緊力矩檢測(cè)。

但在日常生產(chǎn)中,一些必要的監(jiān)測(cè)工作沒有很好開展,使其應(yīng)有的作用沒有得到很好的發(fā)揮。因此,應(yīng)在大力宣傳的基礎(chǔ)上,進(jìn)行必要的強(qiáng)制約束,進(jìn)一步加強(qiáng)這方面的研究工作,以保證安全生產(chǎn)。

2.4 礦使用錨桿的經(jīng)錯(cuò)桿支護(hù)人員培訓(xùn) 人是一切工作計(jì)劃的制定者和執(zhí)行者,無論從結(jié)構(gòu)合理、質(zhì)量上乘的錨桿到性能優(yōu)良的錨固劑,還是從靈活高效的錨桿鉆裝機(jī)具到靈敏精密的監(jiān)測(cè)儀器儀表,都需要人來操作。我國煤礦施工隊(duì)伍人員素質(zhì)偏低,加上監(jiān)督管理不到位,往往施工質(zhì)量難以保證。因此,重視和加強(qiáng)錨桿支護(hù)技術(shù)人員和施工工人的技術(shù)培訓(xùn)和崗位訓(xùn)練,必然有助于我國煤礦錨桿支護(hù)技術(shù)的發(fā)展和錨桿支護(hù)的普及。

3 結(jié)束語

我國煤礦錨桿支護(hù)經(jīng)歷了50年的努力探索,錨桿支護(hù)應(yīng)用范圍已擴(kuò)展到受動(dòng)壓影響的回采巷道、軟巖巷道、破碎或復(fù)合頂板巷道及工作面開切眼和大斷面銅室錨桿支護(hù)。錨桿支護(hù)技術(shù)是一項(xiàng)貌似簡(jiǎn)單,實(shí)則復(fù)雜的系統(tǒng)工程,影響支護(hù)效果與成敗的因素很多。所以我們應(yīng)積極開展地應(yīng)力測(cè)量工作完善我國煤巷錨桿支護(hù)理論,形成科學(xué)的實(shí)用設(shè)計(jì)方法,根據(jù)不同的巷道圍巖類別,采用不同的錨桿支護(hù)形式完善錨桿監(jiān)測(cè)技術(shù),經(jīng)濟(jì)實(shí)用的錨桿鉆機(jī),提高錨桿支護(hù)的安全可靠性。只要我們認(rèn)真對(duì)待,注重研究,錨桿支護(hù)將會(huì)迎來更加迅速發(fā)展的時(shí)期。

參考文獻(xiàn):

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