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　　由于錨桿支護具有安全可靠，經(jīng)濟、快速等優(yōu)點，因此在我國煤礦巷道中迅速得到推廣應(yīng)用。9O年代以來，已廣泛應(yīng)用錨桿支護技術(shù)，現(xiàn)在已達到支護巷道的9O%以上。在采準巷道中，煤幫的支護是必不可少的部分，其錨桿占用量在60%左右。

 

　　為了實現(xiàn)高產(chǎn)高效，綜采工作面初采和兩巷管理在保證安全的前提下越簡單越好。多年來，綜采軌道、皮帶運輸巷道回采側(cè)一直采用金屬錨稈支護，在實踐中，尤其是工作面初采，工作面煤璧已經(jīng)施工幫錨桿，回采必須采煤機切割，在切割中金屬錨桿纏繞在采煤機滾筒上，不易清除，降低裝煤效率。而隨著向礦井深部水平進行開采，煤層瓦斯賦存含量逐漸增大，局部還有瓦斯動力現(xiàn)象，礦井也由高瓦斯礦井向高突瓦斯礦井轉(zhuǎn)變。由于金屬錨桿不能被采煤機直接截割，不僅易損壞采煤機的截齒，而且極易產(chǎn)生火花，假如有瓦斯積聚或局部異常涌出的情況可引起瓦斯燃燒、爆炸，威脅井下安全。因此，需采取爆破方式超前工作面拆除煤璧和采幫側(cè)的金屬錨桿，這樣不但增加了生產(chǎn)工序，浪費人力、物力，影響回采生產(chǎn)，而且爆破拆除本身就存在著嚴重的不安全隱患。為了消除隱患、簡化生產(chǎn)工序，該綜采一隊綜放工作面軌道巷采幫側(cè)及工作面切眼進行了可截割玻璃鋼錨桿支護應(yīng)用研究并取得了成功。

 

　　1.國內(nèi)玻璃鋼錨桿主要性能

 

　　在玻璃鋼錨桿方面的研究國外起步比較早，研制的玻璃鋼錨桿桿體一般為整體式結(jié)構(gòu)，錨桿的性能較好，但價格昂貴。如瑞士WEIDMAN公司生產(chǎn)的22mm直徑的玻璃鋼錨桿破斷強度大于270kN，錨桿頭部破斷強度為70～150kN，桿體剪切強度為100kN。國內(nèi)玻璃鋼錨桿的研究起步比較晚，8O年代后期煤炭科學(xué)研究總院建井研究所曾研究開發(fā)該類產(chǎn)品，但由于產(chǎn)品價格比較高，一般用戶承擔(dān)不起，后期工作也隨之停止。近年來，由于煤礦錨桿支護的需求，特別是高瓦斯礦井采準巷道煤幫支護對玻璃鋼錨桿桿體的需求，國內(nèi)紛紛建起了一些玻璃鋼錨桿生產(chǎn)企業(yè)。這些企業(yè)生產(chǎn)的玻璃鋼錨桿，主要為低性能低價格的產(chǎn)品。一般產(chǎn)品的破斷強度為5O～7OkN，最小的只有25kN，多數(shù)產(chǎn)品的破斷強度小于4OkN。由于桿體本身強度較低，桿尾螺紋部分一般采用金屬材質(zhì)加工，或是一段螺栓或是帶螺紋的套管，尾部螺紋部分與玻璃鋼桿體通過一定的形式連接起來，該連接部位及螺紋承載力較低。尾部承載力最低的僅達桿體最大力的40％，多數(shù)在70％以下。

 

　　玻璃鋼錨桿的錨固力不小于等于相同直徑的金屬錨桿，可以有效地控制圍巖變形和煤幫的片落，保證巷道的有效使用斷面，可有效替代煤幫金屬錨桿。在綜采工作面回風(fēng)巷采幫側(cè)應(yīng)用玻璃鋼錨桿支護，由于玻璃鋼桿體是以不飽和聚脂樹脂為基體材料，以玻璃纖維為增強材料組成的復(fù)合材料，抗拉強度高，但抗剪切能力小，采煤機可以直接切割，克服了金屬煤幫錨桿在采煤機直接切割時容易使錨桿卷入采煤機滾筒損壞截齒的難題。也避免了采煤機滾筒直接切割金屬錨桿產(chǎn)生火花，引發(fā)煤塵瓦斯爆炸，減少了不安全隱患。采煤機截割玻璃鋼錨桿，其截齒的損耗也大大地減少。簡化了生產(chǎn)工序，即保證了井下作業(yè)的安全，又解決了礦井錨固支護作用，可大幅度提高煤炭開采效率，有利于回采工作面實現(xiàn)高產(chǎn)高效。

 

 

　　綜采一隊工作面位于西一采區(qū)，煤層頂、底板情況：直接頂為厚1.8～3.7m左右粉砂巖，深灰色、較脆；老頂為厚6～8m的細砂巖，淺灰色、堅硬。直接底為厚1.3m粉砂巖，深灰色；老底為1.6m厚細砂巖，淺灰色，泥質(zhì)膠結(jié)。工作面平均煤厚4m，煤層傾角為60～1O0。

 

　　3.支護形式及其參數(shù)確定

 

　　3.1巷道斷面形狀及支護形式

 

　　綜采一隊工作面兩道巷均為矩形斷面，規(guī)格為巷寬×巷高為4.5m×3.5m，頂板用螺紋鋼錨桿與W型鋼帶配錨索聯(lián)合支護，巷道采幫側(cè)改用可截割玻璃鋼錨桿支護。另一幫用金屬錨桿與金屬網(wǎng)支護。工作面切眼為矩形斷面，巷寬×巷高為6m×3.5m，頂板用螺紋鋼錨桿與W型鋼帶同時配錨索聯(lián)合支護，回采側(cè)煤璧采用可截割玻璃鋼錨桿支護。

 

　　3.2玻璃鋼錨桿參數(shù)

 

　　本次試驗的玻璃鋼錨桿規(guī)格為：直徑為16mm、長1800mm，其錨固深度1800mm。

 

　　3.3支護形式及支護參數(shù)

 

　　兩巷頂板使用直徑為22mm、長2400mm的左旋螺紋鋼錨桿與W鋼帶配錨索支護。錨桿為矩形布置錨桿間排距均為800mm每孔注入2～3支Φ23×350mm樹脂藥卷全長錨固，錨固力不低于15OkN；幫錨桿間排距為800×800mm，使用直徑為l6mm、長l800mm的玻璃鋼錨桿，每孔配1卷Φ23×350mm樹脂藥卷端頭錨固，錨固力不低于5OkN頂及上幫鋪金屬菱形網(wǎng)。錨索長43OOmm，間距2000mm，用2支Φ23×350mm端頭錨固。

 

 

　　在采用玻璃鋼錨桿支護的巷道段，該礦進行了圍巖表面位移及玻璃鋼錨桿載荷觀測。巷道段內(nèi)共設(shè)置3個測站，每個測站分別對采幫側(cè)上、中、下3排玻璃鋼錨桿安裝YGS～l6型錨桿測力計，并設(shè)置頂、底板和兩幫位移觀測點。

 

　　4.1圍巖表面位移

 

　　由巷道圍巖表面位移觀測結(jié)果分析可知，兩幫移近量大于頂?shù)装逡平?。在掘進觀測期間，頂?shù)装逡平孔畲鬄?32mm、最小為63mm；兩幫移近量最大為352mm、最小為208mm。

 

　　4.2錨桿載荷

 

　　建立4個測站，對每個測站的第1、2、3、4排錨桿載荷觀測得初始值和最大值。由統(tǒng)計數(shù)據(jù)可知，采幫玻璃鋼錨桿的載荷值最小為10kN、最大為35kN，而且上、中2排錨桿的載荷比下排錨桿大，這反映了巷幫中上部即巷道的肩窩部位集中應(yīng)力較大。

 

　　4.3錨桿預(yù)緊力矩與錨固力

 

　　對4個測站采幫側(cè)的玻璃鋼錨桿的預(yù)緊力矩、拉拔力破壞試驗抽查，由統(tǒng)計數(shù)據(jù)可知，玻璃鋼錨桿的錨固力最小為為48.4kN，滿足支護要求。對于工作面切眼初采，以前采用金屬幫錨桿支護時，由于錨桿的影響，初采需要用3～5d的時間才能完全進入正?；夭桑F(xiàn)在縮短到只需要1d就可以，大大提高了回采效率和速度，減輕了工人勞動強度。

 

 

　　玻璃鋼錨桿具有良好的可切割性，優(yōu)良的耐化學(xué)腐蝕性，良好的表面性能，結(jié)全力強，與樹脂錨固劑、混凝土結(jié)合力強，熱膨脹系數(shù)接近水泥，同時還有抗拉強度高。重量輕，可設(shè)計性和成型工藝性好等優(yōu)點，可彌補其它材料的缺陷。

 

　　由于玻璃鋼錨桿延伸率小、抗剪切和抗彎、抗扭方面的強度均比較低，在使用過程中應(yīng)進行如下技術(shù)控制。

 

　　(1)在玻璃鋼錨桿安裝時既要保證樹脂錨固劑被攪拌充分，又不能過度攪拌，以防桿體受較大扭矩，導(dǎo)致破斷現(xiàn)象發(fā)生，一般要求盡量采用低粘度樹脂錨固劑進行錨固。同時在安裝玻璃鋼錨桿時應(yīng)對煤墻作一定處理，盡量保證煤墻平整，防止托板受點載荷，增大托板與煤墻的摩擦力，也是防止桿體受扭的途徑之一。

 

　　(2)在進行錨桿預(yù)緊時，預(yù)緊扭矩定為30m比較合適，以防錨桿在施加預(yù)緊時被扭斷。

 

　　(3)玻璃鋼錨桿除配戴金屬托板外，必須加戴可吸收變形的特種托板(如木托板)，以克服玻璃鋼桿體延伸率小的缺點。

 

　　(4)玻璃鋼錨桿一般用于壓力不大、煤層比較完整的巷道幫支護，為防止錨桿破斷崩出傷人，在巷道幫掛設(shè)防護網(wǎng)也是必要的安全措施。