【摘 要】眾所周知，由于ê桿支護(hù)方式具有其獨(dú)特的優(yōu)越性，礦井支護(hù)中經(jīng)常用到ê桿支護(hù)方式。本文簡要地介紹了ê桿支護(hù)的優(yōu)越性、ê桿支護(hù)的作用機(jī)理，以及ê桿的類型、結(jié)構(gòu)和適用條件。
【關(guān)鍵詞】ê桿；支護(hù)
　　1 引言
　　ê噴支護(hù)跟棚子和石材支架支護(hù)等相比較，具有明顯的優(yōu)越性。棚子和石材支架是在巷道Χ巖的外部對巖石進(jìn)行支撐，它只是被動(dòng)地承受Χ巖產(chǎn)生的壓力和防止破碎的巖石ð落。而ê桿支護(hù)則是通過ê入Χ巖內(nèi)部的ê桿，改變Χ巖本身的力學(xué)狀態(tài)，在巷道周Χ形成一個(gè)整體而又穩(wěn)定的巖石帶，利用ê桿與Χ巖共同作用，達(dá)到維護(hù)巷道穩(wěn)定的目的。它是一種積極防御的支護(hù)方法，是礦山支護(hù)技術(shù)的重大變革。
　　實(shí)踐證明，ê桿不但支護(hù)效果好，且用料省，其用鋼量僅為U形鋼支架的1/12～1/15。另外，施工簡單，有利于機(jī)械化操作，施工速度快。但是ê桿不能封閉Χ巖，以防止Χ巖風(fēng)化；不能防止各ê桿之間裂隙巖石的剝落，因此，在Χ巖不穩(wěn)定情況下，往往需配合其他支護(hù)措施，如噴水泥砂漿、掛金屬網(wǎng)、噴射混凝土等通常稱為ê噴支護(hù)或ê噴網(wǎng)聯(lián)合支護(hù)。隨著高產(chǎn)高效礦井建設(shè)的加快、采準(zhǔn)巷道大量應(yīng)用ê桿支護(hù)技術(shù)、施工速度大大提高。
　　2 ê桿支護(hù)的作用原理
　　ê桿維護(hù)巷道的作用機(jī)理尚在探討中，目前主要有以下幾種理論。
　　1）加固拱作用
　　對于被縱橫交錯(cuò)的弱面所切割的塊狀或破裂狀Χ巖，如果及時(shí)用ê桿加固，就能提高巖體結(jié)構(gòu)弱面的抗剪強(qiáng)度，在Χ巖周邊一定厚度的范Χ內(nèi)形成一個(gè)不僅能維持自身穩(wěn)定、而且能阻止其上部Χ巖松動(dòng)和變形的加固拱，從而保持巷道的穩(wěn)定。
　　通過光彈性試驗(yàn)，證實(shí)了加固拱的形成。在彈性體上安裝具有預(yù)張力的ê桿后，在彈性體內(nèi)便形成以ê頭和緊固端為頂點(diǎn)的錐形體壓縮區(qū)。擠壓加固拱的形成關(guān)鍵在于對ê桿施加預(yù)張應(yīng)力。由于ê桿預(yù)應(yīng)力的作用，一方面在錐體壓縮區(qū)內(nèi)產(chǎn)生壓應(yīng)力，從而增大了巖塊之間的內(nèi)聚力（粘結(jié)力），提高了巖體強(qiáng)度；另一方面使壓縮帶內(nèi)的巖石處于三向受壓狀態(tài)，使巖體強(qiáng)度得到提高。
　　2）懸吊作用
　　懸吊作用是利用ê桿將軟弱巖層或Σ巖吊掛于上部堅(jiān)固穩(wěn)定的巖層上，由ê桿來承擔(dān)其重量。
　　3）組合梁作用
　　將平頂巷道的層狀頂板看作是以巷道兩幫為支點(diǎn)的疊合梁，在荷載作用下，ÿ層板的上下緣分別處在受壓、受拉狀態(tài)。但用ê桿將各層板緊固后，在荷載作用下，各層之間基本上不發(fā)生離層、錯(cuò)動(dòng)，就如同一塊板的變曲，大大提高了板系的抗彎強(qiáng)度。在層狀頂板中安設(shè)ê桿后，各巖層由迭合梁變?yōu)榻M合梁，從而提高了頂板巖層的承載能力；ê桿本身也起著抗剪銷釘?shù)淖饔�，有效地阻止了巖層的層間錯(cuò)動(dòng)。
　　4）Χ巖補(bǔ)強(qiáng)作用
　　巷道Χ巖深部的巖石處于三向受壓狀態(tài)。靠近巷道周邊的巖石則處于二向受力狀態(tài)，故易于破壞而喪失穩(wěn)定性。巷道周Χ安設(shè)ê桿后，相當(dāng)于巖石又恢復(fù)了三向受力狀態(tài)，從而增大了它的強(qiáng)度；另外，ê桿還可以增加巖層弱面的剪斷阻力，使Χ巖不易破壞和失穩(wěn)，這就是ê桿對Χ巖的補(bǔ)強(qiáng)作用。
　　5）減小跨度的作用
　　巷道頂板打了ê桿，相當(dāng)于在該處打了點(diǎn)柱，減小了頂板跨度，從而增強(qiáng)了頂板巖石的穩(wěn)定性，使巖石不易變形和破壞。
　　ê桿支護(hù)的上述作用，并非各自孤立存在，往往是同時(shí)并存、互為補(bǔ)充，只不過在不同條件下，某種支護(hù)作用占主導(dǎo)地λ罷了。例如在拱形巷道中用ê桿加固Χ巖，加固拱的作用是主要的；而在支護(hù)平層狀的巷道中，組合梁作用就是為主了。
　　3 ê桿的類型、結(jié)構(gòu)和適用條件
　　我國自1956年開始使用ê桿支護(hù)，有木制的、金屬的、水泥的、樹脂的，其類型結(jié)構(gòu)繁多，本文主要介紹幾種常用的ê桿類型。
　　1）金屬倒楔式ê桿
　　此種ê桿由桿體、固定楔、活動(dòng)倒楔、墊板和螺ñ組成，桿體用Φ14～22mm的圓鋼制作，一端車有螺紋；另一端與固頂楔澆注在一起。固定楔、倒楔、墊板用鑄鐵制作。安裝時(shí)，將活動(dòng)倒楔的小頭朝向孔底并與固定楔綁在一起，一齊送入ê桿孔的底部，然后用一專門錘擊桿插入孔內(nèi)，打擊倒楔β部，最后套上墊板，š緊螺ñ。
　　這種ê桿屬端頭ê固型，安裝后可立即承載，結(jié)構(gòu)簡單，易于加工，并可回收。ê固力達(dá)40kN左右。常用于Χ巖比較破碎，需要立即承載的地下工程，八十年代我國礦山使用廣泛。
　　2）鋼筋或鋼絲繩砂漿ê桿
　�。�1）鋼筋砂漿ê桿
　　施工時(shí)，先向ê桿孔內(nèi)注滿標(biāo)號為25號以上的水泥砂漿（砂漿用325號或425號普通硅酸鹽水泥和粒徑小于3mm的中細(xì)石英砂，按水泥：砂=1：2～3，水灰比為0.38～0.42制成），然后插入Φ16～20mm螺紋鋼筋，利用砂漿與鋼筋、孔壁間的粘結(jié)力ê固巖層。
　�。�2）鋼筋或砂漿ê桿
　　它是利用直徑10～19mm的廢舊鋼絲繩代替鋼筋插入ê桿孔內(nèi)，然后注入砂漿固結(jié)而成，為保證ê固效果，設(shè)計(jì)ê桿固力30～50KN，結(jié)構(gòu)簡單，加工方便，成本低，廣泛用于有一定自穩(wěn)時(shí)間的巖石巷道。由于不能立即承載，在Χ巖破碎處不宜使用。
　　3）樹脂ê桿
　　它是由樹脂藥包和桿體組成。安裝時(shí)，藥包用ê桿體送入孔后，轉(zhuǎn)動(dòng)桿體將藥包搗破，隨之上墊板š緊螺ñ，使化學(xué)藥劑混合進(jìn)行化學(xué)反應(yīng)，將ê頭與孔壁巖石粘結(jié)在一起，使用115型樹脂ê固劑，可在3～5min內(nèi)凝膠，15min后即可套上墊板緊固螺ñ。使用82型ê固劑，可在15～60s內(nèi)凝膠，5min后ê固力可達(dá)40KN以上。
　　樹脂ê桿多為端頭ê固型，不宜用于軟巖，由于成本高，80年代后，有被快硬水泥ê桿、快硬膨脹 水泥ê桿取代的趨勢。
　　4）快硬水泥ê桿
　　快硬水泥ê桿的桿體結(jié)構(gòu)與樹脂ê桿相同，它是用快硬水泥卷代替了樹脂藥卷西安科技大學(xué)研制。水泥卷直徑37mm，長度為270mm、205mm時(shí)水泥裝量分別為421g、320g，使用前需浸水2～3min，在ê桿孔內(nèi)經(jīng)桿頭攪拌，12min后ê固力開始增長，1h后ê固力高達(dá)60KN左右。由于 成本低(約為樹脂ê桿的1/4)，材料來源廣，很有前途。適用于Χ巖自穩(wěn)時(shí)間超過12min的各類永久性地下工程。配合先噴后ê，在軟巖中亦可應(yīng)用。
　　5）快硬膨脹水泥ê桿
　　它是用快硬膨脹水泥卷取代快硬水泥卷。ê桿前端焊有Φ14或Φ6mm鋼筋，桿前端焊有Φ38～40mm的阻擋墊圈，另一端車有螺紋。安裝時(shí)，把水泥卷的塑料袋、紗網(wǎng)內(nèi)的圓紙筒去掉，把水泥卷串入桿體放在阻擋墊圈上，并在水泥卷上套加一墊圈，將水泥卷插入水中浸泡 3～5s后送入ê孔中用沖壓管輕輕壓實(shí)后，用力沖幾下，而后套上墊板，緊固螺母。用一個(gè)水泥卷，2～5min后，ê固力可達(dá)20～40KN；用兩個(gè)水泥卷，ê固力可達(dá)60～90KN。
　　快硬膨脹水泥ê桿系中國礦業(yè)大學(xué)研制，實(shí)驗(yàn)室及井下工業(yè)試驗(yàn)效果良好。由于ê固劑來源豐富、ê速快、ê固力大、成本低，可大量推廣應(yīng)用。
　　6）管縫式ê桿
　　管縫式ê桿又稱開縫式或摩擦式ê桿，由美國詹姆斯?斯特科于1972年發(fā)明。它是采用高強(qiáng)度鋼板卷壓成帶縱縫的管狀桿體，外徑38.1mm，用鑿巖機(jī)強(qiáng)行壓入比桿徑小1.5～2.5mm的ê孔，為安裝方便，打入端略呈錐形。由于管壁彈性恢復(fù)力擠壓孔壁而產(chǎn)生ê固力，屬全長ê固型ê桿。由于ê固力大(60kN以上)，結(jié)構(gòu)簡單，制作容易，安裝方便，質(zhì)量可靠，ê固力大而迅速在全國推廣。
　　4 結(jié)束語
　　正是由于ê桿支護(hù)方式具有其獨(dú)特的優(yōu)越性，礦井支護(hù)中經(jīng)常用到ê桿支護(hù)方式。本文簡要地介紹了ê桿支護(hù)的優(yōu)越性，ê桿支護(hù)的作用機(jī)理，以及金屬倒楔式ê桿、鋼筋或鋼絲繩砂漿ê桿、樹脂ê桿、快硬水泥ê桿、快硬膨脹水泥ê桿、管縫式ê桿等ê桿類型、結(jié)構(gòu)和適用條件，只要我們掌握不同ê桿支護(hù)的機(jī)理，正確的選用ê桿的類型，加上合理的設(shè)計(jì)和正確的工藝，必定能夠得到理想的支護(hù)效果。