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我國錨桿拉力計技術(shù)發(fā)展的展望

我國于20世紀50年代開始試用錨桿拉力計技術(shù)，至70年代前期還處于探索階段，直到1978年才開始重點推廣，80年代開始向英國學(xué)習(xí)錨桿拉力計技術(shù)后推廣到煤巷拉力計，90年代又向澳大利亞學(xué)習(xí)引進成套先進的錨桿拉力計技術(shù)，目前已得到較廣泛的推廣和應(yīng)用。在一些礦區(qū)的錨桿拉力計巷道比例達到90%以上，有些礦井甚至達到了100%，取得了較好的技術(shù)與經(jīng)濟效益。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、、預(yù)應(yīng)力注漿大錨索等十幾個系列品種。

        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拉力計井下巷道以來，錨桿拉力計技術(shù)至今已有一百多年的歷史。就目前而言，國外錨桿拉力計技術(shù)以澳大利亞、美國發(fā)展最為迅速，兩國錨桿拉力計比重已接近100%，其技術(shù)水平居于世界前列。

一、 對我國錨桿拉力計技術(shù)發(fā)展的展望

        2.1 進一步完善錨桿拉力計理論和技術(shù) 錨桿拉力計有諸多種理論，但這些理論與實際應(yīng)用技術(shù)的發(fā)展適應(yīng)性較差。所以有必要在進一步深入研究巷道圍巖礦壓顯現(xiàn)規(guī)律的基礎(chǔ)上，探索錨桿拉力計理論。完善煤巷錨桿拉力計理論，提高煤巷錨桿形式和參數(shù)選擇的科學(xué)性、實用性是促進采準巷道錨桿技術(shù)發(fā)展的一個重要因素。為此，我們要學(xué)習(xí)先進國家的煤巷錨桿拉力計的工程監(jiān)控設(shè)計方法，消化吸收國外先進的錨桿拉力計理論和設(shè)計方法，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——工程監(jiān)測——修改設(shè)計的設(shè)計方法，從而提高煤巷錨桿拉力計設(shè)計方法的科學(xué)性、實用性。

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

        2.3 錨桿拉力計監(jiān)測技術(shù)及設(shè)計方法的研究 錨桿拉力計實施于井下后，要進行綜合監(jiān)測，以驗證初始設(shè)計的合理性和可靠性，并為修正初始設(shè)計提供依據(jù)。目前錨桿拉力計的綜合監(jiān)測內(nèi)容有：采用十字布點法監(jiān)測表面位移、采用頂板離層指示儀測試頂板巖層錨固范圍內(nèi)外位移值、錨桿測力計測量錨桿(索)錨固端部和全長的工作阻力。日常監(jiān)測的內(nèi)容有：錨桿錨固力抽檢、頂板離層、錨桿預(yù)緊力矩檢測。

        但在日常生產(chǎn)中，一些必要的監(jiān)測工作沒有很好開展，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，進行必要的強制約束，進一步加強這方面的研究工作，以保證安全生產(chǎn)。

        2.4 礦使用錨桿的經(jīng)錯桿拉力計人員培訓(xùn) 人是一切工作計劃的制定者和執(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具到靈敏精密的監(jiān)測儀器儀表，都需要人來操作。我國煤礦施工隊伍人員素質(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，重視和加強錨桿拉力計技術(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拉力計技術(shù)的發(fā)展和錨桿拉力計的普及。

二、我國錨桿拉力計技術(shù)發(fā)展中出現(xiàn)的問題

        1.1 對錨桿拉力計機理的認識亟待提高 目前，沿用錨桿的設(shè)計方法，采用懸吊、組合梁、加固拱等理論進行計算，均是針對一般巷道提出的，還沒有能針對煤巷的特定條件建立符合其特點的拉力計原理及設(shè)計方法，尤其是全煤及軟巖條件下巷道圍巖拉力計設(shè)計的要求。因此，目前的技術(shù)標準主要是經(jīng)驗性的，設(shè)計和施工中還有許多盲目性。所以有必要在進一步深入研究巷道圍巖礦壓顯現(xiàn)規(guī)律的基礎(chǔ)上，探索錨桿拉力計理論。

        1.2 錨桿與錨固劑的產(chǎn)品質(zhì)量不過關(guān)，錨桿機具不配套 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)量指標更是決定拉力計可靠性的關(guān)鍵。我國煤礦井下使用的錨桿型式很多，但其強度、延伸率均偏低，在不能為巷道圍巖提供較大的拉力計阻力的同時，也不能適應(yīng)巷道圍巖的變形，易使巷道頂板產(chǎn)生離層或錯動。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，而影響巷道的掘進進尺。

        1.3 錨桿機具不配套 錨桿機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的不斷研制更新。我國目前雖然電動、風(fēng)動和液壓錨桿鉆機都有，但性能結(jié)構(gòu)不盡合理，零部件質(zhì)量和整機性能都急需進一步完善與提高，至于掘錨聯(lián)合機組，更有待進一加緊研制與試驗，以實現(xiàn)掘支平行作業(yè)，提高成巷速度。

        1.4 錨桿監(jiān)測儀器與監(jiān)測技術(shù)需要提高 監(jiān)測是監(jiān)督施工質(zhì)量、保證錨桿拉力計安全可靠的重要手段。我國十分重視錨桿拉力計的監(jiān)測工作，先后研制出了一些監(jiān)測與監(jiān)測儀器(錨固力測定儀、超聲波圍巖裂縫探測儀等)，但性能不高、功能不全，還未形成系列配套的綜合檢測技術(shù)。另外盡管監(jiān)測工作已有所開展，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，對監(jiān)測的認識不足，且缺少正確的指導(dǎo)方法。

     由于各種錨桿的構(gòu)造不同，錨桿作用機理差異甚大，國內(nèi)外大量工程實踐證明，各種不同種類錨桿，在不同的地質(zhì)條件下，有不同的“拉力計”效果。國內(nèi)外錨桿拉力計成功的經(jīng)驗表明，合理的錨桿拉力計設(shè)計及詳細的監(jiān)測分析，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)濟效益和社會效益。