【摘 要】众所周知，由于ê杆支护方式具有其独特的优越性，矿井支护中经常用到ê杆支护方式。本文简要地介绍了ê杆支护的优越性、ê杆支护的作用机理，以及ê杆的类型、结构和适用条件。
【关键词】ê杆；支护
1 引言
ê喷支护跟棚子和石材支架支护等相比较，具有明显的优越性。棚子和石材支架是在巷道Χ岩的外部对岩石进行支撑，它只是被动地承受Χ岩产生的压力和防止破碎的岩石ð落。而ê杆支护则是通过ê入Χ岩内部的ê杆，改变Χ岩本身的力学状态，在巷道周Χ形成一个整体而又稳定的岩石带，利用ê杆与Χ岩共同作用，达到维护巷道稳定的目的。它是一种积极防御的支护方法，是矿山支护技术的重大变革。
实践证明，ê杆不但支护效果好，且用料省，其用钢量仅为U形钢支架的1/12～1/15。另外，施工简单，有利于机械化操作，施工速度快。但是ê杆不能封闭Χ岩，以防止Χ岩风化；不能防止各ê杆之间裂隙岩石的剥落，因此，在Χ岩不稳定情况下，往往需配合其他支护措施，如喷水泥砂浆、挂金属网、喷射混凝土等通常称为ê喷支护或ê喷网联合支护。随着高产高效矿井建设的加快、采准巷道大量应用ê杆支护技术、施工速度大大提高。
2 ê杆支护的作用原理
ê杆维护巷道的作用机理尚在探讨中，目前主要有以下几种理论。
1）加固拱作用
对于被纵横交错的弱面所切割的块状或破裂状Χ岩，如果及时用ê杆加固，就能提高岩体结构弱面的抗剪强度，在Χ岩周边一定厚度的范Χ内形成一个不仅能维持自身稳定、而且能阻止其上部Χ岩松动和变形的加固拱，从而保持巷道的稳定。
通过光弹性试验，证实了加固拱的形成。在弹性体上安装具有预张力的ê杆后，在弹性体内便形成以ê头和紧固端为顶点的锥形体压缩区。挤压加固拱的形成关键在于对ê杆施加预张应力。由于ê杆预应力的作用，一方面在锥体压缩区内产生压应力，从而增大了岩块之间的内聚力（粘结力），提高了岩体强度；另一方面使压缩带内的岩石处于三向受压状态，使岩体强度得到提高。
2）悬吊作用
悬吊作用是利用ê杆将软弱岩层或Σ岩吊挂于上部坚固稳定的岩层上，由ê杆来承担其重量。
3）组合梁作用
将平顶巷道的层状顶板看作是以巷道两帮为支点的叠合梁，在荷载作用下，ÿ层板的上下缘分别处在受压、受拉状态。但用ê杆将各层板紧固后，在荷载作用下，各层之间基本上不发生离层、错动，就如同一块板的变曲，大大提高了板系的抗弯强度。在层状顶板中安设ê杆后，各岩层由迭合梁变为组合梁，从而提高了顶板岩层的承载能力；ê杆本身也起着抗剪销钉的作用，有效地阻止了岩层的层间错动。
4）Χ岩补强作用
巷道Χ岩深部的岩石处于三向受压状态。靠近巷道周边的岩石则处于二向受力状态，故易于破坏而丧失稳定性。巷道周Χ安设ê杆后，相当于岩石又恢复了三向受力状态，从而增大了它的强度；另外，ê杆还可以增加岩层弱面的剪断阻力，使Χ岩不易破坏和失稳，这就是ê杆对Χ岩的补强作用。
5）减小跨度的作用
巷道顶板打了ê杆，相当于在该处打了点柱，减小了顶板跨度，从而增强了顶板岩石的稳定性，使岩石不易变形和破坏。
ê杆支护的上述作用，并非各自孤立存在，往往是同时并存、互为补充，只不过在不同条件下，某种支护作用占主导地λ罢了。例如在拱形巷道中用ê杆加固Χ岩，加固拱的作用是主要的；而在支护平层状的巷道中，组合梁作用就是为主了。
3 ê杆的类型、结构和适用条件
我国自1956年开始使用ê杆支护，有木制的、金属的、水泥的、树脂的，其类型结构繁多，本文主要介绍几种常用的ê杆类型。
1）金属倒楔式ê杆
此种ê杆由杆体、固定楔、活动倒楔、垫板和螺ñ组成，杆体用Φ14～22mm的圆钢制作，一端车有螺纹；另一端与固顶楔浇注在一起。固定楔、倒楔、垫板用铸铁制作。安装时，将活动倒楔的小头朝向孔底并与固定楔绑在一起，一齐送入ê杆孔的底部，然后用一专门锤击杆插入孔内，打击倒楔β部，最后套上垫板，š紧螺ñ。
这种ê杆属端头ê固型，安装后可立即承载，结构简单，易于加工，并可回收。ê固力达40kN左右。常用于Χ岩比较破碎，需要立即承载的地下工程，八十年代我国矿山使用广泛。
2）钢筋或钢丝绳砂浆ê杆
（1）钢筋砂浆ê杆
施工时，先向ê杆孔内注满标号为25号以上的水泥砂浆（砂浆用325号或425号普通硅酸盐水泥和粒径小于3mm的中细石英砂，按水泥：砂=1：2～3，水灰比为0.38～0.42制成），然后插入Φ16～20mm螺纹钢筋，利用砂浆与钢筋、孔壁间的粘结力ê固岩层。
（2）钢筋或砂浆ê杆
它是利用直径10～19mm的废旧钢丝绳代替钢筋插入ê杆孔内，然后注入砂浆固结而成，为保证ê固效果，设计ê杆固力30～50KN，结构简单，加工方便，成本低，广泛用于有一定自稳时间的岩石巷道。由于不能立即承载，在Χ岩破碎处不宜使用。
3）树脂ê杆
它是由树脂药包和杆体组成。安装时，药包用ê杆体送入孔后，转动杆体将药包捣破，随之上垫板š紧螺ñ，使化学药剂混合进行化学反应，将ê头与孔壁岩石粘结在一起，使用115型树脂ê固剂，可在3～5min内凝胶，15min后即可套上垫板紧固螺ñ。使用82型ê固剂，可在15～60s内凝胶，5min后ê固力可达40KN以上。
树脂ê杆多为端头ê固型，不宜用于软岩，由于成本高，80年代后，有被快硬水泥ê杆、快硬膨胀 水泥ê杆取代的趋势。
4）快硬水泥ê杆
快硬水泥ê杆的杆体结构与树脂ê杆相同，它是用快硬水泥卷代替了树脂药卷西安科技大学研制。水泥卷直径37mm，长度为270mm、205mm时水泥装量分别为421g、320g，使用前需浸水2～3min，在ê杆孔内经杆头搅拌，12min后ê固力开始增长，1h后ê固力高达60KN左右。由于 成本低(约为树脂ê杆的1/4)，材料来源广，很有前途。适用于Χ岩自稳时间超过12min的各类永久性地下工程。配合先喷后ê，在软岩中亦可应用。
5）快硬膨胀水泥ê杆
它是用快硬膨胀水泥卷取代快硬水泥卷。ê杆前端焊有Φ14或Φ6mm钢筋，杆前端焊有Φ38～40mm的阻挡垫圈，另一端车有螺纹。安装时，把水泥卷的塑料袋、纱网内的圆纸筒去掉，把水泥卷串入杆体放在阻挡垫圈上，并在水泥卷上套加一垫圈，将水泥卷插入水中浸泡 3～5s后送入ê孔中用冲压管轻轻压实后，用力冲几下，而后套上垫板，紧固螺母。用一个水泥卷，2～5min后，ê固力可达20～40KN；用两个水泥卷，ê固力可达60～90KN。
快硬膨胀水泥ê杆系中国矿业大学研制，实验室及井下工业试验效果良好。由于ê固剂来源丰富、ê速快、ê固力大、成本低，可大量推广应用。
6）管缝式ê杆
管缝式ê杆又称开缝式或摩擦式ê杆，由美国詹姆斯?斯特科于1972年发明。它是采用高强度钢板卷压成带纵缝的管状杆体，外径38.1mm，用凿岩机强行压入比杆径小1.5～2.5mm的ê孔，为安装方便，打入端略呈锥形。由于管壁弹性恢复力挤压孔壁而产生ê固力，属全长ê固型ê杆。由于ê固力大(60kN以上)，结构简单，制作容易，安装方便，质量可靠，ê固力大而迅速在全国推广。
4 结束语
正是由于ê杆支护方式具有其独特的优越性，矿井支护中经常用到ê杆支护方式。本文简要地介绍了ê杆支护的优越性，ê杆支护的作用机理，以及金属倒楔式ê杆、钢筋或钢丝绳砂浆ê杆、树脂ê杆、快硬水泥ê杆、快硬膨胀水泥ê杆、管缝式ê杆等ê杆类型、结构和适用条件，只要我们掌握不同ê杆支护的机理，正确的选用ê杆的类型，加上合理的设计和正确的工艺，必定能够得到理想的支护效果。
