B090303 让压锚杆在深井煤巷支护中的应用

1、让压锚杆在深井煤巷支护中的应用吕国臣 卜照龙 张文秀阜新矿业集团公司生产技术处 辽宁 阜新 123000摘 要 通过5326回顺巷道采用让压锚杆支护的实践，证明了让压锚杆的使用，因其具有恒阻力支护阶段，与围岩相互作用协调稳定，解决了普通锚杆预紧力差别大、锚杆整体支护效果不佳的难题。使用让压锚杆支护取得了较好的支护效果。关键词深井 煤巷 让压锚杆 支护-1 概 况5326工作面位于恒大公司156下山区，开采太下层3、4层煤。太下3、4煤层含多层夹石，平均煤厚3.5m，硬度系数f值为1.8。该面上部为已采的5322综放面，下部为规划的5328工作面，工作面左侧为可采边界原生煤体，右侧为156下山区

2、三条下山，地表标高+170.4m，工作面标高为-805.0m，采深975.9m。工作面煤层顶板岩性分别为页岩、砂砾岩，煤层底板岩性为粉砂岩、页岩。煤层及顶底板岩性如图1所示。图1 煤层及顶、底板柱状图工作面上部的5322综放面于2007年3月开采，2008年3月结束。5326回风顺槽与5322运输顺槽平距30m，5322运、回顺断面分别为11.76m2、11.2m2，采用锚、网、带+锚索方式联合支护，共施工2870m。巷道前后累计翻修长度超过6000m，最严重的运顺中间段共翻修五次，其中开采后翻修3次，巷道两帮移近量最大2.8m，最小1.0m，平均1.6m，顶底板移近量1.01.4m，特别是巷

3、道底臌相当严重，施工期间就拉底两次，个别地方拉底3次，顶板离层，网兜情况随处可见，翻修投入了大量的人力、物力、财力。2 让压锚杆的使用由于5322综放面运、回顺支护上的深刻教训，在设计5326工作面施工时，充分考虑了巷道布置、施工断面、支护方式，支护材料、支护参数选择。矿区与山东（济宁）揵马矿山支护设备有限公司合作，设计使用高强度、高预应力让压均压锚杆。高强度、高预应力让压均压锚杆与普通螺纹钢锚杆相比，除在材料强度上有所增加外，更主要的是在托盘与螺母之间增加一个长40mm的让压环、两个平垫、一个减摩垫圈。研究表明，巷道挖掘后，为了防止巷道围岩变形破坏，保持最大可利用空间，可采取的方法是一让、二

4、抗，最理想的状态是实现让压与抗压的有机结合。高强度、高预应力让压均压锚杆既有让压的柔性支护系统，又有抗压的刚性支护能力。在巷道挖掘后锚杆支护的初期，巷道的围岩会发生塑性变形，巨大的塑性变形能量须得到一定得释放，因此要求支护系统能提供能量释放的时间和空间，允许围岩有一定量的变形，巨大变形能量得到一定释放后，支护与围岩取得相对稳定。高强度、高预应力让压均压锚杆的让压功能首先就是让压，通过让压，将围岩巨大的变形能量得到一定的释放，当围岩相对稳定后，锚杆又恢复刚性支护的性能，从而实现了柔与刚的有机结合，有效地控制了围岩破坏变形。应该指出，高强度、高预应力让压均压锚杆在让压阶段克服了锚杆间因预紧力不同而

5、受力不均的问题，从而解决个别锚杆由于受力过大而发生崩坏的现象。3 支护参数的设计5326回顺设计长度1238m，巷道断面为斜矩形，净宽4.6m，净高2.8m。巷道支护如图2所示。图2 巷道支护断面图巷道顶板使用6根直径22mm、长2400mm的Q500型矿用高强度螺纹钢让压锚杆，配合使用规格为130×130×12（mm）托盘，锚杆间排距为800×1000（mm），每根锚杆使用1卷CK2350型树脂锚固剂卷锚固，锚杆预紧力为60kN（以减摩垫圈被破坏为标记），让压环让压距离为40mm，让压点为170kN。金属网为5000×1200(mm)菱形网，钢带规格为

6、4200×80(mm)。顶板中间安设3根直径17.8mm、长8000mm的锚索加强支护，两肩各安设1根直径17.8mm、长5000mm的短锚索，锚索的间排距为1200×2000（mm），用3卷CK2350型树脂锚固剂卷锚固。锚索托盘为200×200×12（mm）的碟形托盘，锚索安装预紧力为100 Nm，锚固力为150kN。 两帮使用直径20mm、长2000mm的普通左旋螺纹钢锚杆，高帮每排布置5根锚杆，矮帮布置4根锚杆，间排距800×1000（mm），用1卷CK2350型树脂锚固剂卷锚固。锚杆配合规格为3000×80(mm)钢带和规格

7、为5000×1200(mm)菱形金属网进行支护。锚杆托盘规格为130×130×10（mm）。锚杆的预紧力要求150Nm。4 监测4.1测站布置从巷道设计拉门口开始，每50m设一个观测站，观测顶板离层、两帮移近量，顶板离层浅部基点为2.4m，深部基点6.0m，锚杆锚固力每个测站检测4根，其中：顶锚杆2根、帮锚杆2根，巷道位移用十字观测法。4.2观测结果分析从巷道拉门施工开始，连续观测50天，监测结果如图3所示。图3 巷道位移与时间关系由图3可以看出，当巷道掘出一段时间后，顶底板开始移近、两帮收敛，1015天开始有明显变形，25天以后变形趋于稳定。两帮变形量远大于顶底

8、板移近量，且变形时间长，两帮最大变形量为365mm，平均263mm；顶底最大移近量216mm，平均175mm。5 结 论 通过5326回顺采用让压锚杆支护的实践，巷道两帮位移量、顶底板移近量明显低于同等条件下施工的5322综放面。现5326工作面运、回顺已贯通，使用让压锚杆支护段的巷道状态良好，只需做简单的拉底、调道就可以进行设备安装，少翻修巷道3000m，节约资金300万元。提前工期25天，而且有利于工作面回采，减少采面回采期间的翻修量。阜矿集团先后在五龙矿刘家区-536轨道石门、八道壕矿N119运顺、艾友矿6615回顺使用了让压锚杆，都收到了良好的支护效果。 让压锚杆的使用，因其具有恒阻力支护阶段，与围岩相互作用协调稳定，解决了普通锚杆预紧