安陽鑫龍煤業(yè)（集團）紅嶺煤礦15141上巷沿二1煤層底板掘進，為孤島工作面，上部和下部均為采空區(qū)，上巷上部有一F505斷層。這些地質(zhì)條件對采區(qū)設計及巷道掘進與維護都產(chǎn)生了不利的影響。針對這些不得因素，2010年10月，紅嶺煤礦與中國礦大決定以15141上巷作為試驗巷道進行錨桿支護技術(shù)應用研究。
技術(shù)路線
?。?）對試驗巷道頂?shù)装寮懊簩尤舆M行實驗室力學實驗；
?。?）分析采動應力分布規(guī)律及斷層對采動應力傳遞的影響規(guī)律，揭示煤柱變形失穩(wěn)機制，確定合理的保護煤柱寬度；
?。?）研究分析斷層附近采動巷道塑性區(qū)、破裂區(qū)發(fā)展過程，揭示該類巷道的變形破壞機制；
?。?）研究采動巷道非對稱大變形的控制機理與技術(shù)，確定合理技術(shù)參數(shù)；
（5）將研究成果指導工業(yè)性試驗，并通過礦壓監(jiān)測反饋修正支護參數(shù)。
錨桿支護設計原則
一次支護原則
錨桿支護為一次支護。一方面是實現(xiàn)高效、安全生產(chǎn)的要求；另一方面是錨桿支護本身的作用原理決定的。
高預應力和預應力擴散原則
高預應力是檢驗錨桿支護是否是主動支護的指標。一方面采取有效措施給錨桿施加較大的預應力；另一方面，通過構(gòu)件實現(xiàn)錨桿預應力的擴散，擴大預應力的作用范圍，提高錨固體的整體剛度與完整性。
高阻讓壓支護原則
斷層附近采動巷道初期以關(guān)鍵部位的剪切滑移變形和向巷道臨空區(qū)的擠壓變形為主，在關(guān)鍵部位實施高阻讓壓錨桿支護后，錨桿通過延伸釋放關(guān)鍵部位變形能量，調(diào)整該部位圍巖應力集中分布，同時在恒定高阻力的作用下，保持該部位錨固體釋放能量的同時并不喪失承載力，有效控制錨固區(qū)內(nèi)、外軟弱結(jié)構(gòu)面的剪切滑移破壞。
非對稱耦合支護原則
控制非對稱變形，降低支護體受偏載作用，實現(xiàn)支護結(jié)構(gòu)均勻承載。
合理錨桿支護參數(shù)確定
預緊扭矩
預緊力與預緊扭矩有如下關(guān)系：
式中：p為錨桿預緊力，kN；k0為螺母與錨桿螺紋間的滑動摩擦系數(shù)；k1為螺母與墊圈端面間的滑動摩擦系數(shù)；k2為考慮巖石完整性的修正系數(shù)；M為螺母預緊力矩，N·m；s為螺紋導程，mm；d0為墊片內(nèi)徑，mm；d2為螺紋中徑，mm；D1為螺母端部有效接觸面外接圓直徑，mm。
由煤礦支護手冊可知扭矩小于400N·m的情況下，直徑20mm的高強度讓壓錨桿的k值一般為0.1，所以為了保證有足夠的預緊力，錨桿預緊扭矩一般要在300N·m以上。
錨桿
錨桿材質(zhì)：頂板和兩幫錨桿選擇高強讓壓錨桿，其屈服強度和極限強度大，控制圍巖變形效果好，桿體表面具有凹凸紋理，能夠保證錨桿與錨固劑之間較大的粘結(jié)力。
錨桿直徑：頂錨桿和幫錨桿直徑均為20mm。
錨桿長度：依據(jù)地質(zhì)條件和數(shù)值模擬確定軌道巷頂及兩幫錨桿長度均為2400mm。
錨桿間排距：根據(jù)地質(zhì)條件和數(shù)值模擬確定錨桿布置采用554，頂錨桿和幫錨桿排距均為800mm，頂錨桿間距800mm，窄煤柱幫錨桿間距為600mm，實體煤幫錨桿間距為800mm。
錨固劑：錨固劑采用樹脂藥卷，凝結(jié)速度為超快、中速。
錨桿支護附件：包括金屬網(wǎng)、梯子梁、托盤等，頂板、兩幫配套使用金屬網(wǎng)，梯子梁采用直徑14mm的圓鋼焊接，所有托盤使用鋼托盤，托盤厚度10mm，金屬網(wǎng)聯(lián)網(wǎng)間距不大于20mm。
錨索
錨索直徑：錨索直徑為18.9mm。
錨索長度：錨索長度7300mm。
錨索間排距：間距2100mm；排距1600mm，兩排之間靠近煤柱側(cè)再打一根。
錨固劑及錨固長度：每根錨索采用CK2360一支、Z2360二支樹脂藥卷錨固，錨固長度為2100mm。
錨索支護附件：每根錨索采用一塊400€？00€？0的18號鋼板，一塊規(guī)格為100€？00€？0mm的18號鋼板，鎖具一套。
結(jié)論
該項目在安陽鑫龍煤業(yè)集團紅嶺煤礦15141上巷的成功實施后產(chǎn)生了良好的社會效益及可觀的經(jīng)濟效益。
社會效益
?。?）減小了區(qū)段煤柱寬度，提高資源采出率。
?。?）有效控制了圍巖的變形，縮短回采作業(yè)循環(huán)，加快了工作面推進速度。
?。?）巷道合理布置方式和支護技術(shù)避免了巷道在服務年限內(nèi)返修，減少了工人勞動強度，提高了人工工效，降低了噸煤成本。
·經(jīng)濟效益
（1）試驗地段共計450m，U型鋼支護成本5833元/m，錨桿支護段支護成本2100元/m。節(jié)省支護成本168萬元。
?。?）采用該技術(shù)后多回收煤炭1.46萬噸，新增產(chǎn)值1166.4萬元，新增利潤291.6萬元。
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