全螺纹等强锚杆锚杆在戊8-21160巷道中的应用

全螺纹等强锚杆锚杆在戊8-21160巷道中的应用

1架棚支护、普通锚杆支护研究随着采矿深度的增加，地应力逐渐增加，导致围岩稳定性差、维护难度增加。采用架棚支护或普通锚杆支护不能有效地保持巷道围岩的稳定,尤其在解决采深超过700m、矿压和采动影响巷道、软岩巷道、大跨度切眼及复合顶板巷道的锚杆支护问题时,必须开发新的支护形式及支护材料。全螺纹等强锚杆的研制成功及推广应用,无疑扩大了锚杆支护的应用范围。2加固围岩及支护围岩全螺纹等强锚杆是锚杆全螺纹、全长等强度的金属锚杆。通过钻孔后用树脂药卷锚固于顶板岩体中,外端用特制锚盘和螺帽固定,对围岩进行加固。全螺纹等强锚杆除了具有一般锚杆的施工简单、劳动强度小外还具有以下特点:(1)全螺纹等强锚杆全长等强度,解决了左旋钢筋锚杆螺纹及拍扁处强度降低的缺点,全螺纹等强锚杆采用20MnSi制造,其技术参数见表1。(2)比同规格的钢筋锚杆承载能力提高40%。(3)使用范围广,可实现端锚、加长锚固和全长锚固。(4)加工容易,价格低,安装方便。3高肥力猪胡同的使用，比如高破产猪胡同的所有螺钉3.1工作面形制戊8-22180机巷是位于二水平戊二采区最下部的一个工作面,南为尚未布置的戊8-22160采面,北为采区边界,工作面埋深在610～650m,地质构成应力较大,测得最大主应力达到33.02MPa。工作面设计走向长度:机巷1695m,风巷1697.8m,采长170m,可采储量79万t。采用机掘施工,巷道断面4.0m×2.4m,平均煤厚2.0m,普氏系数f=1～2,煤层无伪顶;直接顶为砂质泥岩,厚7.1～38.9m,抗压强度39.42MPa,抗拉强度22.65MPa,普氏系数f=3～5;老顶为粉细粒砂岩,厚2.7～5.3m;煤层直接底为砂质泥岩,厚2.8～4.1m;老底为中细粒砂岩,厚6.1～13.8m;抗压强度47.07MPa,抗拉强度25.69MPa,普氏系数f=3～7。3.2顶板离层观测该巷道在2002年2月开口施工,锚杆支护外段(约100m)为炮掘施工,其支护材料为顶板采用⌀20mm×2000mm高强螺纹钢筋树脂锚杆,并配用直径4mm的冷拔丝钢笆和⌀14mm×60mm、长4000mm的钢筋锚梁护顶,锚杆间排距700mm×700mm,沿巷道中心布置一根⌀15.24mm低松弛钢绞线锚索,长6.5m,排距4m。由于该工作面垂深在610～650m,地应力很大,巷道开工后,对巷道变形及顶板离层进行观测。结果表明,巷道顶板离层范围比较大,顶板下沉量已超过规定允许值(150mm),观测结果见表2。现场发现有顶部锚杆被拉(剪)断及压脱丝现象,巷道两帮位移也明显超过规定值,巷道断面远远小于设计断面的70%。基于这种支护状况,必须对巷道的支护形式及支护材料进行改革。3.3锚杆长度、锚固长度和直径确定由于采用高强螺纹钢锚杆不能有效控制围岩,经多方考察,决定选用全螺纹等强锚杆配⌀16mm钢筋特制锚梁和8号丝钢笆网进行顶板支护,两帮采用⌀20mm×2000mm钢筋树脂锚杆配合8号丝钢笆网护帮,沿巷道中部打一排高强度低松弛钢绞线锚索作为加强支护,锚索长6.5m,排距4～6m,直径15.24mm。由于巷道直接顶及老顶岩层的强度较大,故锚杆布置的具体参数可根据悬吊理论进行计算。(1)锚杆长度计算公式为L=L1+L2+L3(1)L=L1+L2+L3(1)式中L——锚杆长度;L1——外露长度,约100mm;L2——有效长度,mm。L2应不小于顶板岩层松动圈高度,是确定锚杆长度的重要参数;L3——锚固长度,取300～500mm。对于松散岩土及中硬以下岩石可以利用普氏抛物压力拱理论计算垮落带高度。当岩石普氏系数f≥3时,取安全系数为2,则理论计算的垮落拱高度hi为hi=H/f(2)hi=Η/f(2)式中H——巷道宽度,取4200mm。则hi=4200/3=1400mm,由于L2≥hi,取L2=1400mm;L3取最大值。L=L1+L2+L3=100+1400+500=2000mm(2)锚杆直径按杆体承载力与锚固力等强度选取,则有T=0.25πd2bσt(3)Τ=0.25πdb2σt(3)式中T——锚固力,由现场拉拔试验测定T≥120kN;σt——锚杆杆体材料抗拉强度,取510MPa;db——锚杆直径,mm。db=1.13(Tbf/σt)12(4)db=1.13(Τbf/σt)12(4)Tbf——锚固力由现场拉拔试验测定,不大于120kN。则db=17.33mm,为安全起见,取db=20mm。(3)间排距,锚杆间距Sc和排距S可以由每根锚杆悬吊的岩石质量确定,通常锚杆按等距排列,即有a=(Tbf/kγL2)12(5)a=(Τbf/kγL2)12(5)式中a——锚杆间排距,m;k——锚杆安全系数,一般取k=1.5～2.0,这里取k=2;γ——岩石密度,取2.5g/cm3。代入式(5)得a=1.1m。考虑到全螺纹钢锚杆初次使用,取锚杆间距750mm、排距900mm。(4)两帮支护采用⌀20mm×2000mm钢筋树脂锚杆,间排距700mm×900mm。锚索采用直径15.24mm高强度低松驰钢绞线,长6.5m距巷道中心上下帮各布置一根,排距4m,张拉预应力不小于100kN,理论破断力为260kN。支护断面如图1所示。3.4技术效果全螺纹等强锚杆使用后,通过巷道位移观测、收集数据分析来看,支护效果明显提高,巷道两帮的位移量也得到了有效控制,观测结果见表3。3.5减轻了职工的养老工伤全螺纹等强锚杆使用后,由于锚杆支护排距放大,既节省了支护时间,提高了生产进度,又减少了支护材料的投入,减少了维修所需的人力、物力的投入,减少了材料的运输量,减轻了职工的劳动强度。机巷使用全螺纹等强锚杆1595m与使用普通锚杆相比较,支护材料费节约8.1万元,月生产进度平均达380m,多进75m,工期提前1.35个月,并减少维