探究礦建工程巷道掘進錨桿支護設計

李 敏

（山西西山金信建筑有限公司， 山西 太原 030200）

0 引言

在礦建工程施工中，巷道掘進錨桿支護技術的有效應用可以強化巷道圍巖穩定性，避免出現坍塌等安全事故。與此同時，大量工程實踐表明，巷道掘進錨桿支護設計具有良好的經濟性，有助于企業降低施工成本，實現效益最大化。因此，出于對成本管理、安全管理以及進度管理的多重考慮，礦建工程施工單位，必須在日常作業中有效運用并合理優化巷道掘進錨桿支護設計，從而整體推動我國礦業行業的發展。

1 錨桿支護技術簡介

在礦建工程巷道掘進施工中，錨桿支護不僅主要用于加固圍巖，同時還起到減跨作用、擠壓加固拱作用、組合梁作用和懸吊作用。其中，通過加固圍巖，離巷道較近的巖石會受到二向受力，深入的巖石會受到三向受力；減跨作用是指借助錨桿減少對力拱的高度和跨度；擠壓加固則是借助錨桿連接巷道周圍巖體，使其形成一個可以有效承接拱形壓縮帶的承載結構；組合梁支護主要用于提升梁板的抗彎強度；懸吊作用則是運用錨桿支撐圍巖和軟巖質量，避免其發生墜落，使巷道保持穩定。整體來說，錨桿支護技術的基本原理是通過提升巖層的抗剪強度而達到穩定巷道的目的。

2 礦建工程巷道掘進錨桿支護技術的特點

2.1 機械化程度高

在傳統煤炭開采模式中，有關部門及施工人員往往會采用棚式支護方法開展巷道掘進施工，這種技術操作便捷，但卻不符合當前礦業行業的發展趨勢。因此，隨著機械化作業發展成為行業熱點，錨桿支護技術逐漸步入公眾視野。通過運用錨桿支護技術，不僅可以在一定程度上節省人工成本，提升作業效率，同時可以增強施工人員安全保障，這正是機械化作業為創建工程發展所帶來的重要變革[1-2]。

2.2 施工成本低

礦建工程巷道施工周期普遍較長，這意味著企業必須投入大量的人力、物力以及財力成本，成本控制難度系數較大。但是，隨著錨桿技術在航道施工中的應用愈發普及，技術人員完全可以通過分析復雜巷道頂巖應力場制定支護方案，以錨桿施工技術為重要動力，提升工程建設效率，保證施工有序開展，減少不必要的成本支出。

2.3 支護強度高

錨桿支護技術是公認的安全系數較高的巷道施工技術之一。在具體實踐應用中，技術人員可以借助錨桿支護技術加固巷道內壁巖石，避免出現塌方的事故。而且，經施工處理后，巷道的堅固性將會得到整體提升，也在一定程度為后期的施工作業筑牢了安全防線。

3 礦建工程巷道掘進

3.1 巷內支護

3.1.1 基本支護

在礦建工程巷道施工準備階段，設計人員需要以巷道掘進錨桿支護技術為著手點，制定健全的新支護方案，并從以下幾方面分析巷內基本支護情況：其一，明確支護形式。在支護施工中，出于安全和效率的雙重考慮，施工人員必須注意控制圍巖、支護局部結構收斂變形比，確保其符合工程設計標準，同時采取有效手段增加預應力和強力錨桿，避免巷道圍巖出現局部變形。其二，科學選擇材料。圍巖結構變形可能受到多種因素共同作用，一次加固并不能高枕無憂。大量實踐表明，在進行加固后，圍巖依舊可能發生整體沉降現象，其根本原因在于支護高度不夠、受力不均勻。針對這一現象，施工人員應優先選擇柔韌性、延展性良好的支護材料，通過材料在主體錨桿和錨索之間發揮輔助作用，避免圍巖沉降。其三，確定支護參數。在巷道施工中，相關人員可借助數字模擬技術對錨索和錨桿支護的參數進行分析和確定。通常情況下，直徑22 mm、長度2.5 m 左右的樹脂材料錨桿就可完成一次性加長。巷內支護示意圖，如圖1 所示。

圖1 巷內支護示意圖（單位：mm）

3.1.2 加強支護

加強支護結構是保障校內頂層和周邊圍巖穩定性的重要舉措。在加強支護過程中，受掘進作業區域范圍內占地基上壓力以及巷道兩側填充物強度的影響，正常掘進作業可能受阻。為攻克這一難題，礦建工程施工人員可以重點加固巷道頂板加強支護，先解決頂層沉降問題，再克服頂板巖層離層現象，使頂板結構保持完整，發揮良好的支撐作用。除此以外，結合礦建工程項目的具體要求，設計人員以及施工人員也可以嘗試運用專業的加強型支護液壓支架，實現推拉自由移動[3-4]。

3.2 巷旁支護

巷旁支護是現階段礦建工程巷道掘進作業的常見形式，同時也是一類比較具有代表性的錨桿支護技術。其中，應用最為廣泛的當屬充填式巷道支護，這一支護方式側重解決因基層屋蓋和巖層旋轉下沉而引起的變形問題，同時可以拓寬巷道內部空間，穩定性和實用性均有所保障。

3.2.1 錨索施工

結合現階段巷旁支護作業形式的應用經驗來看，只有嚴格遵循施工規范，合理運用錨索、錨桿等材料，才能使得充填式巷子旁錨索支護技術效果得到充分彰顯。具體來說，錨索施工中應注意如下要點：首先，為避免因出現松軟飽水、破碎的巖層而引發坍塌縮孔事故，在錨索施工中不宜使用鉆孔機鉆孔，而可以嘗試運用跟管鉆進技術，并對巷道巖層的分布情況展開分析，合理控制鉆孔的速度，通過技術控制避免出現鉆孔扭曲的現象，實現順利下錨。其次，選擇合適的錨具，并通過涂抹黃油，防止鋼絞線腐蝕[5-6]。

3.2.2 錨孔注漿

在將錨索束正確放入并且檢查無誤后，需要及時進行注漿作業，并且需要使用孔底注漿法對作業部位進行水泥砂漿灌注，在灌注作業過程中需要注意將壓力控制在0.6～0.8 MPa 之間，以保證灌注作業的連續性，嚴禁在注漿期間中途停止，保證結構內部密實飽滿，不存在空氣或縫隙，需要注意的是在完成初次注漿工作后，混凝土在接下來的24 h 內會逐漸發生不同程度的收縮現象，在發生收縮后應當及時進行補漿。除此之外，注漿作業所使用的水泥砂漿應當避免長期保存，配完即用，并且在灌注過程中注意攪拌，保證成分均勻。在完成灌注作業后，為避免相關設備損壞或堵塞，應當對其進行充分的清理保養。最后，進行錨索張拉的條件是錨孔內水泥砂漿強度達到設計強度的80%[7]。

3.2.3 預應力張拉

相關研究結果表明，為保證施工項目最終符合施工要求，應采用分級法進行預應力張拉與鎖定，并且在設計張拉完成7～10 d 后還需要依據施工現場的實際形況開展相應的補償張拉，在完成后進行鎖定。在大多數工程項目中在錨索完成安裝與張拉后，其受力情況不會產生較大變化，且在距離掘進面21 m 左右時，錨索的受力情況應當保持穩定。同時必須要沿著巷道長度5 cm 來確定煤壁的位置，巷道的挖掘與拓寬工作要在前者向下3 cm 的范圍內進行，以確保對錨桿的支護作用。

3 結語

錨桿支護技術在礦建工程巷道掘進中的應用可以提升向到圍巖的穩定性，對施工質量控制、進度控制以及成本控制具有重要現實意義。因此，在技術應用環節，相關部門及人員應遵循技術原理，把握技術要點，科學設計錨桿支護技術應用方案，從而提升工程建設效果。