高强锚杆在深部煤矿巷道支护中的应用
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作者: 赵红涛
DOI：10.16661/j.cnki.1672-3791.2016.24.053
摘 要：随着经济的发展，工业上对煤矿的需求量也越来越大，而且开采煤矿的进度也在逐年加快，造成煤矿开采深度也越来越深，为了保证开采的安全，就需要对深部煤矿巷道实施支护。但随着深度的加深，传统的方法和经验已经不能达到安全标准的要求了。所以，我们就需要在原有支护经验的基础之上进行革新，把高强锚杆运用到深部煤矿巷道支护中去，以此来保证深部煤矿巷道的安全。
关键词：高强锚杆 煤矿 巷道支护
中图分类号：TD353.6 文献标识码：A 文章编号：1672-3791（2016）08（c）-0053-02
煤矿开采行业的危险系数较高，在开采过程中时常会遇到各种各样的安全问题，这样煤矿巷道的支护就显得至关重要，尤其是深部煤矿巷道的支护工作，这直接影响到该煤矿的安全生产性能。煤矿巷道良好的支护不仅能提高煤矿的收益，更重要的是可以给煤矿工作人员提供很好的人身安全。目前，高强锚杆在深部煤矿巷道支护中已经得到广泛的运用了，高强锚杆的运用大大降低了深部巷道围岩产生形变的可能性。接下来，该文将从高强锚杆在深部煤矿巷道支护中应用的理论依据和在深部煤矿巷道支护中运用高强锚杆的方法两方面来探讨下高强锚杆在深部煤矿巷道支护中的应用。
1 高强锚杆在深部煤矿巷道支护中应用的物理原理
通过研究可以发现高强锚杆可以在很大程度上促进巷道锚岩支护体的形成，而且还能加深其强度，以此来达到提高锚杆承载力的目的。锚杆的底下托盘与孰养段之间有一个受力区，该受力区为双锥形。其顶端角度的大小与裂隙层和岩层的摩擦角有关。这样支护体的承载能力就决定于锚杆支护区的厚度和锚杆的预拉力。锚杆在锚岩支护体所造成的应力随位置的变化而变化，应力表现最大的位置是在托盘和沿养粘养段的边缘，应力最小的位置是在椎体的底部。所以就必须使锚杆形成的双锥体相切，以此来提高锚岩支护体的承载力，而且还需适度地增加锚杆预紧力，以此来达到提高锚岩支护体的承载力的效果。
锚杆与锚固区域内的岩体间由于力的相互作用，可以形成一个稳定的锚固体。将高强锚杆运用到深部煤矿巷道支护中去可以增强锚固体的强度，改变锚固体的力学参数及受力的情况。高强锚杆的应用还可以加固锚固体，防止其变形，而且还能强化锚固区岩体的峰强度以及峰值强度方。悬吊理论中也对锚杆支护的作用机理进行相应的分析，该理论认为锚杆支护顺利进行的关键就是在锚固区完成锚杆在岩层上的固定。但在锚固过程实施前需要对固定区岩体的性质进行调查研究，保证其符合实施的条件，即固定过程中产生位移较小而且岩体要稳定具备较高的强度等。
支架与围岩之间是既相互对立、又相互统一的关系。即在没有任何支护阻挡的情况下，岩体要想实现横向位移是很困难的，因为支护会对岩体的横向位移产生很大的抑制作用。因此支架和围岩所受到的作用力以及在这种作用力下产生的位移都是由各自的力学特性所决定的，但两者在方向上所产生的位移以及承受的作用力是相同的。这样二者之间的关系就很明显了，在通常情况下，围岩所产生的位移越小，其承受的作用力也就越大。因此，我们可以通过支护加强对围岩的约束力，以此来阻止支护位移情况的发生。
2 在深部煤矿巷道支护中运用高强锚杆的方法
2.1 高强锚杆支护上的设计
在上千米的煤矿巷道中，我们通常采用锚索支护与锚杆支护相结合的方法，以此来解决高地应力巷道支护难的问题。由于深部煤矿巷道通常都在地下几千米，所以我们需要实施强力锚杆及高预应力锚杆，以此来加深对深部煤矿巷道的支护作用。在锚杆和锚索联合作用过程中，会在固岩体周围会形成很强的预应力，以此来起到支护作用。因此，我们要计算好锚索和锚杆之间的距离，让每一个锚杆产生的预应力都能得以叠加，这样最终就会产生群锚的作用，会形成巨大预应力，支护作用自然就会得以加强。另外，在设计锚索和锚杆支护方式之前，首先要先对巷道岩石的硬度和完整度进行探查，看其是否符合此支护方式的条件，如果不符合可以及时调整。除此之外，我们还要考虑锚杆使用年限和地应力使用年限及手动压的影响，这些都会影响到支护的作用。在煤矿巷道进行支护的时候，我们还要考虑到矿顶层的易碎性，所以一般我们都是采用金属网来配合锚索和锚杆的支护，以此来加强支护的效果。但如果深部煤矿巷道顶层比较平整的话，直接用锚索和锚杆对顶进行加固就行了。
2.2 高强锚杆在深部煤矿巷道应用过程中施工的步骤
高强锚杆在深部煤矿巷道支护中的应用之前我们要先对材料的质量进行检测，保证其达到安全标准；接下来就是钻孔和清孔工作，然后再考察坍孔的情况决定是否实灌浆。之后要对钻孔进行清理，在清孔以后再将锚杆进行组装。将组装好的锚杆，运用到运输和穿束工作中去，进而对内锚固段进行灌浆工作。另外，还要进行外锚头硷的制作，对其实施张拉和锁定工作，对钻好的孔洞实施观测和检查工作，以保证其达到标准。最后，实施封孔灌浆，将外锚头进行密封固定，这样就将高强锚杆运用到深部煤矿巷道中去了，支护作用也得以加强了。
2.3 对高强锚杆材质进行质量检测
高强锚杆在深部煤矿巷道支护过程中要想起到至关重要的作用，其高强度精轧螺纹钢筋的性能就必须达到支护作用的标准。所以我们要做好质量检测工作，对任何一批使用的钢筋都进行抽查工作，对其材质进行检测，判断其性能是否达到标准。如果其弹性模量和延伸率及强度等任何一方面无法达到施工的标准，或者产生锈蚀等问题，这样的材料都不能运用到支护工程中去，我们要把握好每个环节，从根本上消除安全隐患。另外，在施工的过程中，我们要采用砂轮切割机来截断高强精轧螺纹钢筋，不要使用电气切割方式，否则会对支护的效果产生影响。
3 结语
综上所述，强锚杆在深部煤矿巷道支护中的应用可以有效地防止巷道围岩发生变形，而且还可以加强锚固周围区域岩体的稳定性，同时还可以大大提高巷道在服务期间的安全程度，保证煤矿开采工作人员的人身安全和工作安全。而且高强锚杆技术的应用在很大程度上促进了巷道挖掘的高速度，有效地减少了工作量，切实地提高了企业的经济效益。因此，以后我们要将高强锚杆运用到深部煤矿巷道的支护中去。
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