高強(qiáng)預(yù)應(yīng)力讓壓錨桿在深井高應(yīng)力巷道條件下的應(yīng)用
益的探索。
關(guān)鍵詞：高強(qiáng)讓壓錨桿，深井高應(yīng)力，錨桿支護(hù)
1問題的提出
平煤十礦原為設(shè)計(jì)年產(chǎn)量180萬噸的大型礦井，經(jīng)過多年來對(duì)生產(chǎn)系統(tǒng)的技術(shù)改造，實(shí)際年產(chǎn)量已達(dá)300萬噸以上。隨著礦井向深部延深，瓦斯含量及礦山壓力顯著增大，瓦斯含量的增大，客觀上要求不斷增大巷道的通風(fēng)斷面；支護(hù)顯得尤為困難，不但傳統(tǒng)的棚式支護(hù)手段，因其被動(dòng)支護(hù)強(qiáng)度底，支架斷梁折柱，無法正常使用；就是常規(guī)的高強(qiáng)錨桿，在回采過程中因其礦壓過大，也常發(fā)生大面積拉斷，造成支護(hù)失效冒頂；支護(hù)條件的惡化，迫使我們不斷尋求增加支護(hù)強(qiáng)度的途徑。因而，我們?cè)诩?5-24080機(jī)巷試驗(yàn)新型錨桿支護(hù)。
2地質(zhì)及煤層條件
己15-24080采面位于十礦己四采區(qū)西翼第三階段，東靠己四軌道、運(yùn)輸機(jī)及瓦專，西至26勘探線；南部為己15-24060采面，北部未開采，東為己15--24090采空區(qū)；工作面布置為走向長(zhǎng)壁式開采，工作面對(duì)應(yīng)地面標(biāo)高+190~+300m，采面機(jī)巷設(shè)計(jì)走向長(zhǎng)度1952m，機(jī)巷對(duì)應(yīng)標(biāo)高-580~-660m；瓦斯絕對(duì)涌出量3.2m3/min，相對(duì)涌出量20m3/t，爆炸指數(shù)33.46~38.43%，屬典型的突出危險(xiǎn)工作面；
工作面所采煤層為己15煤層，厚度為1.6～2.3m，平均厚度在2.0m左右。己16煤厚1.2～1.4m，東部己15.16合層，工作面煤層結(jié)構(gòu)單一，厚度穩(wěn)定，煤層傾角12°～24°，一般傾角為14°左右。
3 巷道支護(hù)設(shè)計(jì)
3.1支護(hù)機(jī)理
按照巷道圍巖松動(dòng)圈支護(hù)理論，巷道的支護(hù)對(duì)象是塑性區(qū)的巖石重量，而圍巖的變形可分為峰前彈性變形區(qū)、彈塑性變形區(qū)、峰后滑移變形區(qū)、峰后無約束流動(dòng)區(qū)。支護(hù)的主要目的是控制圍巖的有害剪脹變形，尤其是將剪脹變形控制在“剪脹一期”的末段或者“剪脹二期”的初段，而讓壓錨桿就是在安裝時(shí)利用單體錨桿鉆機(jī)配扭矩放大器將錨桿的初始安裝支護(hù)阻力直接達(dá)到120Nm，然后利用桿體的彈性變形和讓壓管的變形（讓壓管讓壓點(diǎn)的起始載荷為156.8-166.6KN，讓壓長(zhǎng)度不小于15mm），在讓壓管讓壓過程中，錨桿給圍巖的支護(hù)阻力相對(duì)穩(wěn)定的保持在160KN左右，這樣，既保證了錨桿桿體不被迅速達(dá)到屈服載荷，又給圍巖保持了一個(gè)相對(duì)高值的支護(hù)阻力，從而使圍巖的變形控制在“剪脹一期”及“剪脹二期”之間，抑制了巖石間碎脹變形的發(fā)生，從而保持巷道圍巖的相對(duì)穩(wěn)定。
3.2支護(hù)設(shè)計(jì)
巷道設(shè)計(jì)凈寬4.5m，凈高3.0m，頂板根據(jù)巷道支護(hù)原理，再采用工程類比法，與原己15-24060機(jī)巷施工進(jìn)行工程類比，確定錨桿支護(hù)參數(shù)如下：
頂板：頂采用ф22mm長(zhǎng)度2200mm的左旋高強(qiáng)度螺紋鋼讓錨桿，8#冷拔絲金屬網(wǎng)，采用ф16mm螺紋鋼焊接的對(duì)接鋼筋梯子梁，規(guī)格為長(zhǎng)(2800mm+1800)*孔840mm，錨桿間排距850mm*800mm。錨索采用ф17.8mm*6.3m長(zhǎng)高強(qiáng)度底松馳粘結(jié)式鋼絞線，大五花布置，間距2.2m，排距1.6m。頂錨桿采用28500中速樹脂錨固劑2卷，錨索采用4卷。
幫：采用ф20mm,長(zhǎng)度2000mm的等強(qiáng)螺紋鋼錨桿，機(jī)織網(wǎng)，錨桿間排距850*800mm,每眼兩卷28500樹脂錨固劑2卷。
4錨桿安裝及檢驗(yàn)方法
4.1安裝步驟
打孔，用錨桿機(jī)打2140mm（頂）的鉆孔，把樹脂藥卷和錨桿推入規(guī)定的孔位。利用錨桿和錨桿攪拌器通過錨桿機(jī)的上推力把樹脂推入孔中直到錨桿離頂板400mm左右。注意在上推樹脂時(shí)嚴(yán)禁旋轉(zhuǎn)，嚴(yán)禁把托盤死死壓在頂板上，③完成第2步后，迅速旋轉(zhuǎn)錨桿攪拌15-40秒（旋轉(zhuǎn)攪拌時(shí)不要施加上推力，然后順勢(shì)上推錨桿使托盤貼近頂板（托盤離頂板的間隙5mm左右），④完成攪拌后停止30-40秒鐘左右讓樹脂充分凝固，⑤上緊螺母，旋轉(zhuǎn)攪拌器上緊螺母，在緊螺母時(shí)應(yīng)給最大扭矩而不要施加上推力以最大限度的上緊螺母，⑥用扭矩放大器，進(jìn)一步上緊螺母，達(dá)到規(guī)定的安裝應(yīng)力。
錨桿安裝可以總結(jié)為：一推（推樹脂入孔到規(guī)定位置），二轉(zhuǎn)（旋轉(zhuǎn)攪拌樹脂），三停（停，樹脂完成初凝），四緊（緊固螺母）。在安裝過程中要嚴(yán)格按安裝步驟。否則會(huì)出現(xiàn)“長(zhǎng)尾錨桿”或打不開阻尼現(xiàn)象。這會(huì)大大影響錨桿支護(hù)效果甚至失效。
4.2錨桿安裝質(zhì)量檢查標(biāo)準(zhǔn)
合格的錨桿安裝應(yīng)該滿足的標(biāo)準(zhǔn)：①充填阻尼必須全部脫落，否則錨桿無法達(dá)到安裝載荷，②塑料墊圈必須溶化掉，③錨桿外露長(zhǎng)度控制在30~50mm，④用扭矩扳手檢驗(yàn)，扭矩不能低于120N•m。
5巷道支護(hù)效果
為了掌握錨桿支護(hù)巷道圍巖活動(dòng)規(guī)律、支護(hù)效果，為今后進(jìn)一步改進(jìn)和優(yōu)化錨桿支護(hù)參數(shù)提供第一手資料，在巷道掘進(jìn)過程中對(duì)圍巖表面位移、頂板離層情況進(jìn)行監(jiān)測(cè)，監(jiān)測(cè)發(fā)現(xiàn)掘進(jìn)120d后通過巷道加裝的離層儀觀測(cè)，下沉量為33mm，兩幫相對(duì)移近量小于240mm,巷道基本不需維修。因此，采用讓壓錨桿+錨索聯(lián)合支護(hù)能有效的阻止巷道離層、控制圍巖變形。
6結(jié)束語
�。�1）、新型讓壓錨桿在己15-24080機(jī)巷應(yīng)用的成功，為大埋深（900m）高應(yīng)力支護(hù)技術(shù)研究提供了成功的范例，具有一定借鑒意義。
�。�2）、采用讓壓錨桿、讓壓錨索、鋼帶、網(wǎng)聯(lián)合支護(hù)，既加固了圍巖，又給錨桿提供了可靠的著力基礎(chǔ)，提高了巖層的自承和承載能力，有效地控制了巷道圍巖的早期離層和動(dòng)壓的劇烈影響，可滿足圍巖變形激烈、松動(dòng)范圍大、受動(dòng)壓影響巷道的支護(hù)要求，是剛?cè)岵?jì)的主動(dòng)支護(hù)形式。
(3)、新型讓壓錨桿加錨索組合支護(hù)，打破以往頂板差、錨桿間排距加密布置的慣例，取得比加密錨桿更為明顯的效果，改變了一種“錨桿越密支護(hù)越可靠”的觀念具有很強(qiáng)的變革意義。
參考文獻(xiàn)
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