采矿工程锚喷支护质量控制分析

摘要：锚喷支护是煤矿支护中常见的一种有效的支护方式，提高其支护的质量对于煤矿的安全生产具有重要意义。本文简要分析了煤矿开采中锚喷支护的基本原理，并分析了影响锚喷支护质量的一些因素，在此基础上提出了一些改善锚喷支护质量的措施，可以为有关的技术人员提供一定的参考。

　　关键词：煤矿开采; 锚喷支护; 支护质量; 措施;

　　在煤矿开采中,锚喷支护由于其支护的效率较高,且能对巷道进行主动支护,已经成为煤矿井巷支护的一种主要支护方式。锚喷支护是利用锚杆支护与混凝土的作用进行支护,这两种方式联合起来支护,大幅度提高了煤矿巷道的支护质量。锚杆支护作用于巷道围岩的内部,而喷浆作用于巷道的外表面。锚杆支护的作用主要是限制围岩的变形,调节煤矿巷道周围的应力分布,而喷射的混凝土可以对巷道表面的裂缝和破碎岩体进行固定,能有效地控制巷道表面的松散岩体的掉落。但是,锚喷支护并不总是可靠的,这是由于只有喷射的混凝土和锚杆也可能位形成统一的整体,即喷浆和巷道围岩可能不是紧密连接在一起。

　　因此,采取有效的措施来提高锚喷支护的质量对于煤矿的安全生产显得十分有必要。本文首先介绍了锚喷支护的工作原理,并在此基础上提出一些改进锚喷支护质量的一些措施。

　　1 锚喷支护的作用

　　1.1 围岩的悬吊作用

　　锚喷支护的支护作用主要是锚杆的作用,根据锚杆的悬吊理论可知,当老顶厚而坚硬时,锚杆能够将一定质量的不稳定的岩石悬挂在直接顶上,这部分危险的岩石的重量主要由锚杆承担,这在很大程度上保证了巷道围岩的稳定性。锚杆的悬吊理论已经为大量的工程实践所证明,具有巨大的工程实践意义。但是也有数据表明,即使在巷道上方的岩层没有稳定且坚固的岩层时,锚杆仍能很好的保证巷道围岩的稳定性。这充分说明,锚杆的作用机理目前尚不明确,需要进一步的研究。

　　1.2 减跨作用

　　在锚杆支护时,若将顶板岩层看成是一个叠合的梁,在进行锚杆支护时等同于在梁之间增加了一个支点,这个支点就可以等效的减小了顶板叠合梁的跨度。当梁的跨度减小后,在梁上形成的弯曲应力也会相应的减低,这在某种程度上促进了巷道的稳定,促使支护和围岩形成一种新的承载结构。总的来看,锚杆支护的减少梁的跨度的作用,可以视为锚杆的悬吊作用的扩展。因此,锚杆的减跨作用也具有一定的局限性,不能从理论上给出锚杆支护参数设计的具体参数。

　　1.3 组合梁作用

　　锚杆支护的另一个理论就是组合梁理论,这种理论很大程度上解释了在顶板上未出现厚而坚硬的岩层时锚杆支护也能发挥作用。该理论认为在巷道的顶板中没有厚而坚硬的岩层为悬吊提供支点时,可以使锚杆处于拉伸状态下组合成层状结构,这种结构就形成了组合梁。由于锚杆本身具有很强的抗剪能力,有效地防止了岩层之间的相对滑动,这是为了让岩层不发生弯曲变形而形成的一种组合状态。当顶板岩层之间形成这种结构时,可以有效地对围岩的变形进行控制,大幅度的提高了巷道围岩的稳定性。

　　2 锚喷支护质量的影响因素分析

　　2.1 锚杆的材质

　　现在市场上使用的锚杆的材料多是235(A3)钢,其屈服强度为240 MPa,具有良好的延展性。现场实测数据表明锚杆的尾部除受到轴向拉应力外,还承受了一定程度的弯曲力,受力状态十分复杂。当锚杆工作在极限应力状态下,锚杆很容易出现失效而丧失承载能力。这就要求锚杆所使用的螺纹钢的有效承载能力应该等效于实际杆体的强度。与此同时,应该采用更高强度的金属材料来制作锚杆,以此来满足特殊情况下锚杆的需要。

　　2.2 锚固形式

　　由于在锚杆支护和喷浆支护之间存在一定的间隙,导致锚杆的抗剪切作用可能得不到有效的发挥,所以很多煤矿在锚喷施工过程中会使用锚固剂对这个间隙进行填充。这样就可以充分发挥锚杆的作用,使锚杆对巷道的支护作用能力达到最大。然而再考虑到经济方面的原因,很多煤矿企业使用操作简单的端锚锚杆,这种锚杆对围岩的锚固能力显然不如全长锚杆。在利用全长锚固的锚杆后,整个锚杆杆体的受力比较均匀,能最大程度上减轻巷道围岩的变形,有效地对巷道起着支护作用。

　　2.3 混凝土的材料及喷射厚度

　　锚喷支护中使用的喷浆材料的主要成分是保水性好凝结速度快的硅酸盐水泥。随着化工工业的发展,水泥的性能也得到了显著的改善,目前已经研发出了速凝、快硬、高强度的水泥。在锚喷支护中,喷射的混凝土的作用主要有两个方面:一个方面使喷射的混凝土凝固在巷道表面与锚杆支护形成组合拱;另一方面,就是要保护巷道不被腐蚀性气体所侵蚀。需要注意的是,若在巷道表面喷射的混凝土厚度过大,则会导致混凝土的刚度过大,使内部的围岩出现裂缝。为此,这就要求在喷射混凝土时需要分层喷射,以降低经济成本。

　　3 提高锚喷支护质量的措施

　　3.1 选择合理的锚喷支护结构

　　在煤矿开采过程中,整个施工阶段都在狭小恶劣的环境中进行,而且在施工时还需要面对复杂的地质条件以及岩体,这就要求进行巷道锚喷支护时应该根据岩体的实际做出相应的调整。每种锚喷支护结构只能适用于特定的岩体,若选择的锚喷支护结构不合适,不仅会导致大量的返工,而且还容易引起巷道的安全事故。所以,应该根据岩体的情况,研制适于不同岩体的通用型锚喷支护形式,这样不仅能节省大量的时间,还能大幅度降低由于选择不当引起的巷道支护失败引起的安全事故。

　　3.2 完善对锚喷支护的检测工作

　　锚喷支护在施工完成后,煤矿企业应该采取相应的措施对锚喷支护的支护强度进行监测。这是由于在支护完成后,巷道在复杂应力,主要是采动应力作用下可能会导致锚杆支护失效。若不能发现巷道支护失效,很容易出现巷道的大面积破坏,此外更为严重的是导致冒顶对工人的生命安全造成威胁。此外,目前锚喷支护的技术和理论还存在许多不完善的地方,主要是支护的长期强度和短期强度的关系无法确定。因此,应该采用有效的措施多支护结构的强度进行监测,若发现支护失效时应该立即采取补救措施,以期将巷道失效引发的破坏降到最低。

　　3.3 培养与引进高水平人才

　　由于煤矿企业属于高危行业,存在着留不住人和引进不来人才的问题,这在很大程度上困扰了煤矿企业的进一步发展。高素质人才不仅有助于施工技术的进步,还有助于煤矿企业实现高效率的管理。因此,煤矿企业应该重视技术人才的培养和引进。在很多情况下,要想从外面引进一些高水平人才非常困难,一方面由于待遇差,另一方面没有相应的技术团队来支持高水平人才的工作。这从另一个方面给予了煤矿企业的启示,要想引进高水平人才,必须有一个较高水平的团队。为了建设高水平的团队,煤矿企业应该注重对那些有潜力上进的技术员进行培养。

　　4 结语

　　在煤矿开采中,锚喷支护由于其支护的效率较高,且能对巷道进行主动支护,已经成为煤矿井巷支护的一种主要支护方式。锚喷支护是锚杆支护与混凝土的作用进行支护,这两种方式联合起来支护,大幅度提高了煤矿巷道的支护质量。锚喷支护是煤矿支护中常见的一种有效的支护方式,提高其支护的质量对于煤矿的安全生产具有重要意义。

　　参考文献
　　[1] 晋建.采矿工程锚喷支护质量控制分析[J].机械管理开发，2017,32(03):61~62.
　　[2] 李华健.采矿工程锚喷支护质量控制探讨[J].黑龙江科技信息，2013(29):134.