B070208 柔性金屬桿體錨桿支護(hù)試驗(yàn)

1、柔性金屬桿體錨桿支護(hù)試驗(yàn)李冬紅 李迎超 楊永強(qiáng)金牛能源股份有限公司東龐煤礦，河北 邢臺(tái) 054201摘 要 介紹新型支護(hù)材料柔性金屬桿體錨桿的首次工業(yè)性試驗(yàn)和在應(yīng)用中需解決的一些關(guān)鍵性問(wèn)題及對(duì)策。試驗(yàn)應(yīng)用證明，該新型錨桿現(xiàn)場(chǎng)安裝方便，快捷，具備并高于錨索的錨固性能，又兼?zhèn)淞藙傂越饘贄U體錨桿簡(jiǎn)捷的安裝特點(diǎn)，有利于提高頂板支護(hù)強(qiáng)度、增大支護(hù)安全系數(shù)，實(shí)現(xiàn)掘進(jìn)工程的安全優(yōu)質(zhì)高效低耗。關(guān)鍵詞 柔性金屬桿體錨桿 井下工業(yè)性試驗(yàn)?zāi)壳?，?guó)內(nèi)各大煤礦廣泛采用等強(qiáng)螺紋鋼錨桿與錨索間隔交叉的支護(hù)工藝。這種支護(hù)存在一些問(wèn)題，等強(qiáng)螺紋鋼錨桿對(duì)于特殊地段（圍巖條件差，在受回采動(dòng)壓影響嚴(yán)重的巷道、大斷面硐室、交岔點(diǎn)以及斷

2、層處）支護(hù)強(qiáng)度低、作用范圍小，易發(fā)生冒頂事故，應(yīng)用具有局限性；采用錨索加強(qiáng)支護(hù)影響安裝速度及進(jìn)尺，且必須有一套張拉設(shè)備，占用人工較多、操作較笨重，勞動(dòng)強(qiáng)度大。為此，東龐礦組織開(kāi)發(fā)柔性金屬桿體錨桿（以下簡(jiǎn)稱柔性錨桿），并自2004年3月開(kāi)始在井下工業(yè)行進(jìn)行試驗(yàn)應(yīng)用。1 井下工業(yè)性試驗(yàn)2004年3月至2005年8月，東龐礦對(duì)柔性錨桿進(jìn)行了大面積、長(zhǎng)時(shí)間的工業(yè)性試驗(yàn)，試驗(yàn)地點(diǎn)分別在井下正在掘進(jìn)的2608工作面上、下巷及三水平通風(fēng)巷。1.1 巷道地質(zhì)條件2608工作面所在煤層傾角為1015°，垂巷為1018°。煤層平均厚度，堅(jiān)固性系數(shù)f值為12。直接頂為灰色及深灰色粉砂巖、泥質(zhì)頁(yè)巖

3、，厚度在1.8間，堅(jiān)固性系數(shù)f值為35，較脆，含植物化石，厚度變化較大，且在左右?jiàn)A泥巖薄層，遇水膨脹。老頂大部分為細(xì)砂巖或中細(xì)砂巖，層厚812m，堅(jiān)固性系數(shù)f值為610，屬于不穩(wěn)定復(fù)合頂板，極易離層、冒落。掘進(jìn)巷道寬×中高為×（m）。三水平通風(fēng)巷為永久巷道，與2608工作面地質(zhì)條件類似。所在煤層傾角為1020°，煤層平均厚度，堅(jiān)固性系數(shù)f值為12。6.0m之間，堅(jiān)固性系數(shù)f值為35；老頂大部分為細(xì)砂巖或中細(xì)砂巖，厚812m，堅(jiān)固性系數(shù)f值為610。掘進(jìn)巷道斷面尺寸同上。以上巷道在東龐礦具有普遍性和代表性，巷道頂板具備中等穩(wěn)定程度，裂隙中等發(fā)育。1.2 支護(hù)方法26

4、08工作面下巷試驗(yàn)段采取錨、梁、網(wǎng)支護(hù)。頂板采用4800mm長(zhǎng)的柔性錨桿為折線式布置，即首排的前進(jìn)方向左起第二根錨桿、相鄰的第二排的前進(jìn)方向左起第五根錨桿采用柔性錨桿，其余為普通錨桿。然后依次循環(huán)。柔性錨桿使用一卷S2360型和二卷Z2360型樹脂錨固劑卷錨固，預(yù)緊力矩不低于100N·m。三水平通風(fēng)巷的試驗(yàn)段在原錨、梁、網(wǎng)支護(hù)基礎(chǔ)上加設(shè)4800mm長(zhǎng)的柔性錨桿加強(qiáng)支護(hù)。柔性錨桿間排距為2000×2400(mm)，即每排布置兩根，距巷中各1m，使用一卷S2360型和二卷Z2360型樹脂錨固劑卷進(jìn)行錨固。錨桿采用MQT-85C型錨桿鉆機(jī)進(jìn)行預(yù)緊，預(yù)緊力矩不低于100N·

5、;m。1.3 施工工藝1.3.1 正規(guī)作業(yè)循環(huán)掘進(jìn)機(jī)進(jìn)行割煤敲幫問(wèn)頂臨時(shí)支護(hù)鉆錨桿孔安裝樹脂錨固劑卷和頂板錨桿 鋪網(wǎng)、安設(shè)鋼帶梁安裝其他頂板錨桿兩幫支護(hù)下一循環(huán)。 錨桿支護(hù)完畢且達(dá)到錨索規(guī)定排距時(shí)，開(kāi)始進(jìn)行頂板錨索支護(hù)。1.3.2 柔性錨桿安裝工藝將大托盤（在上）、小托盤（在下）及防松螺母按順序安裝到柔性錨桿尾段組裝。用28mm鉆頭開(kāi)孔，鉆孔深度4800mm。將一卷S2360型和二卷Z2360型樹脂錨固劑卷送入孔內(nèi)，用柔性錨桿將樹脂卷推至孔底。啟動(dòng)錨桿鉆機(jī)均勻頂推柔性錨桿并進(jìn)行攪拌。均勻攪拌30秒，使托盤接頂，停止旋轉(zhuǎn)。等待5分鐘后，旋轉(zhuǎn)套筒使螺母預(yù)緊。1.4 礦壓觀測(cè)在2608工作面下巷設(shè)置

6、了4個(gè)圍巖位移觀測(cè)站，并對(duì)巷道用等強(qiáng)螺紋鋼錨桿、錨索支護(hù)段與上述試驗(yàn)段的巷道表面收斂進(jìn)行了觀測(cè)，其結(jié)果進(jìn)行對(duì)比，見(jiàn)下表。 巷道表面位移量統(tǒng)計(jì) （單位：mm）巷道段觀測(cè)時(shí)間頂、底板移近量?jī)蓭鸵平宽敯宓装搴嫌?jì)頂板底板合計(jì)錨桿、錨索支護(hù)段3.3187421291151072229250142110114224試驗(yàn)段75451201019719880431231011042082 應(yīng)用效果分析試驗(yàn)段巷道共掘進(jìn)了400m，期間未發(fā)生過(guò)任何片幫、冒頂事故，日平均單進(jìn)為15m。采用錨桿、錨索支護(hù)段日平均單進(jìn)為12m。2.1 技術(shù)效果柔性錨桿能對(duì)煤（巖）層形成很強(qiáng)的錨固力,以控制頂板來(lái)壓,達(dá)到強(qiáng)化支護(hù)目的。

7、它使用安全，自鎖性強(qiáng)，現(xiàn)場(chǎng)安裝方便、快捷，既具備錨索的深度錨固性能，又有剛性金屬桿體錨桿簡(jiǎn)便、快捷的安裝特點(diǎn)。特別是在煤巷頂部使用，更能突顯出其優(yōu)越性。2.2 經(jīng)濟(jì)效益在東龐礦掘進(jìn)工作面現(xiàn)場(chǎng)施工中，由于錨索不易及時(shí)跟頭，不能對(duì)頂板及時(shí)進(jìn)行大厚度支護(hù)，容易發(fā)生冒頂事故，柔性錨桿的研制成功可以改變這種現(xiàn)象。柔性錨桿對(duì)頂板進(jìn)行大厚度及時(shí)支護(hù)，減少了迎頭冒頂事故的發(fā)生。在中等穩(wěn)定的地質(zhì)條件下可不再采用補(bǔ)設(shè)錨索的方法來(lái)加強(qiáng)支護(hù)，減少了材料消耗，提高了掘進(jìn)速度，確保了安全生產(chǎn)。由于使用了柔性錨桿，每100m巷道鉆孔總長(zhǎng)度減少480m，節(jié)省鉆孔時(shí)間800分鐘，總鉆孔時(shí)間減少9.3%，同時(shí)省去了安設(shè)錨索的等待

8、時(shí)間，可使掘進(jìn)速度提高10%左右。東龐礦2608下巷每100m使用100套錨索和750根頂板錨桿，材料費(fèi)用59750元。每100m巷道使用柔性錨桿125根和普通錨桿500根，材料費(fèi)用44375元。由此每100m巷道節(jié)約材料費(fèi)用15375元。全礦年進(jìn)尺約為13000m，其中煤巷11500m，80%巷道（9200m）適于用柔性錨桿支護(hù)，可節(jié)約材料費(fèi)用141.45萬(wàn)元。結(jié) 論幾個(gè)月的井下工業(yè)性試驗(yàn)表明，復(fù)合頂板采用等強(qiáng)錨桿、柔性錨桿聯(lián)合支護(hù)，不僅顯著改善了巷道維護(hù)效果，提高了巷道安全可靠性，而且降低了巷道支護(hù)成本。采用柔性錨桿及時(shí)對(duì)頂板進(jìn)行支護(hù)，減少圍巖暴露時(shí)間，減少頂板早期離層，工作效率高，支護(hù)效果好，從而提高了施工速度。柔性錨桿兼有錨桿和錨索的優(yōu)點(diǎn)，安裝工藝簡(jiǎn)單，實(shí)現(xiàn)了支護(hù)平行作業(yè)，提高了工作效率，同時(shí)增大了掘進(jìn)施工安全系數(shù)。采用柔性錨桿能改變巷道支護(hù)狀況，有利于巷道支護(hù)參數(shù)的優(yōu)化設(shè)計(jì)，對(duì)于提高單產(chǎn)、單進(jìn)、平衡采掘關(guān)系具有重大意義。柔性錨桿的使用將為礦區(qū)軟弱圍巖治理開(kāi)辟新的途徑，進(jìn)一步提高巷道圍巖加固效果，促進(jìn)礦區(qū)軟巖控制技術(shù)進(jìn)步，降低巷道支護(hù)和維護(hù)費(fèi)用，提高安全狀況和掘進(jìn)效率，降低勞動(dòng)強(qiáng)度，提高礦井經(jīng)濟(jì)效益。該項(xiàng)目成果不