高強(qiáng)度錨桿在復(fù)合頂板掘進(jìn)工作面的應(yīng)用
滴道煤礦立井六采區(qū)18層煤平均角度為23°，純煤厚1.07m，采高平均1.5m,直接頂為1.3m的復(fù)合頂板。其組成為0.4m的碳質(zhì)頁巖和0.9m的凝灰?guī)r。傳統(tǒng)上采用木棚支護(hù)，由于木棚不具有初撐力，施工中，不利于防止直接頂早期離層，礦壓顯現(xiàn)明顯，棚子折損率高，巷道返修率45％，采掘接續(xù)日趨緊張，不能滿足安全生產(chǎn)的需要。2003年3月，引進(jìn)了高強(qiáng)度螺紋鋼樹脂錨桿對(duì)18層復(fù)合頂板掘進(jìn)工作面進(jìn)行支護(hù)試驗(yàn)，取得了顯著成效，該巷道月進(jìn)由原來100m提高到150m。
1 錨桿支護(hù)參數(shù)的選取
11路18層大巷走向長600m，凈寬3.0m，凈高2.0m，矩型斷面，凈斷面積6m2,錨桿間排距按煤礦安全規(guī)程規(guī)定選擇800mm×1 000mm，當(dāng)頂板壓力較大或破碎嚴(yán)重時(shí)縮小為800mm×800mm。錨桿長度選擇考慮鉆機(jī)機(jī)具、巷道斷面尺寸，頂板性質(zhì)及懸吊原則等因素。見圖1。
圖1 錨桿支護(hù)斷面圖
（1） 錨桿長度。按懸吊理論公式計(jì)算：
L+KH+L1+L2=1.7m
K——安全系統(tǒng)根據(jù)實(shí)際情況取1.0；
H——軟弱巖層厚度取1.3m；
L1——錨桿錨入穩(wěn)固巖層的深度0.3m；
L2——錨桿外露長取0.1m。
經(jīng)上述計(jì)算，錨桿有效長度1.7m，錨桿外露部分0.1m，所以錨桿全長為1.8m。由于軟弱巖層（頁巖）較厚，為安全起見，取錨桿長為2.0m。
（2） 錨桿直徑。選擇直徑為18mm的左旋無縱筋高強(qiáng)度螺紋鋼樹脂錨桿。
（3） 錨固劑的選擇。每孔選用2個(gè)直徑為23mm樹脂錨固劑，一個(gè)為超快速，另一
個(gè)為快速凝固。
（4）鋼筋托梁與托盤。托梁規(guī)格：托盤：250mm×250mm×10mm。鋼筋直徑16mm，加強(qiáng)筋間距0.2m，見圖2。
2 施工
施工采用7655鑿巖機(jī)掘進(jìn)。MQT-900型氣動(dòng)錨桿鉆機(jī)，配六棱形中空鉆桿和直徑28mm鉆頭鉆孔，快速安裝錨桿。要求錨桿托盤緊貼鋼筋托梁，鋼筋托梁緊貼巖面，將螺母擰在錨桿上并插入雙六方套中，用錨桿鉆機(jī)將錨桿連同藥包一起送到孔底，隨即使錨桿快速旋轉(zhuǎn)數(shù)秒后停轉(zhuǎn)，此時(shí)，繼續(xù)保持推力待藥包固結(jié)后，使機(jī)體落下。然后用錨桿鉆機(jī)將螺母擰緊。
圖2 鋼筋托梁
3 礦壓觀測及效果分析
3.1 礦壓觀測
根據(jù)井下現(xiàn)場監(jiān)測，試驗(yàn)巷道采用高強(qiáng)度螺紋鋼樹脂錨桿支護(hù)比原來的架木棚支護(hù)有明顯改善，如表1、表2。
表1 表面位移觀測結(jié)果
測點(diǎn)
Ⅰ
Ⅱ
Ⅲ
Ⅳ
Ⅴ
位置（距工作面）
20
40
60
80
100
移近量/mm
頂?shù)装?/P>
50
42
30
20
30
兩幫
26
18
16
18
13
表2 頂板離層觀測結(jié)果
測點(diǎn)
Ⅰ
Ⅱ
Ⅲ
Ⅳ
Ⅴ
位置（距工作面）
20
40
60
80
100
移近量/mm
深部基點(diǎn)
12
10
8
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4
淺部基點(diǎn)
7
6
5
3
1
從表中的數(shù)據(jù)可知，無論頂板還是兩幫位移都很穩(wěn)定，頂板沒有離層。
3.2 效果分析
?。?）徹底改變了前邊掘進(jìn)，后路冒落維修的問題。
?。?）巷道頂板及兩幫整體性好。雖然頂板有一定的下沉量，但仍然保持完整、穩(wěn)定、支護(hù)狀態(tài)好。
?。?）由于沒有用木棚支護(hù)，不會(huì)出現(xiàn)折梁斷腿，減少巷道維護(hù)量。
?。?）錨桿支護(hù)后，頂板的安全程度的明顯提高，在延伸刮板輸送機(jī)和膠帶輸送機(jī)過程中，消除了頂板事故隱患，速度明顯提高。
4 技術(shù)經(jīng)濟(jì)分析
（1）采用樹脂錨桿支護(hù)復(fù)合頂板，具有承載快，錨固力大，位移少和可靠性強(qiáng)，錨桿錨固力可達(dá)80kN。
（2）超快型樹脂錨固劑從幾十秒到幾分鐘強(qiáng)度增長快，30分鐘后可達(dá)到最終強(qiáng)度的65％～90％，最終強(qiáng)度為120MPa，安裝后能及時(shí)承載再加上配合鋼筋托梁作用，使錨桿受力狀態(tài)得以協(xié)調(diào)平衡，發(fā)揮了錨桿群共同承載作用，能與圍巖一起作用來提高圍巖承載能力主動(dòng)進(jìn)行支護(hù)，有效抑制了圍巖的變形。
（3）采用錨桿支護(hù)后，錨固范圍內(nèi)巖體的整體性得到加強(qiáng)，頂板的松動(dòng)離層受到抑制，并產(chǎn)生“組合梁作用”。
（4） 巷道頂板整體性好，說明所選擇的支護(hù)形式和參數(shù)是合理的。
（5） 采用錨桿支護(hù)，工序簡單，施工容易，在同樣情況下，相對(duì)減少了巷道斷面，也
降低了勞動(dòng)強(qiáng)度，減少巷道維修量。
（6） 采用錨桿支護(hù)后，可提高單進(jìn)，月進(jìn)度由原來100m提高到150m。
（7） 支護(hù)費(fèi)用，如表3。
表3 支護(hù)費(fèi)用對(duì)比 元/m
項(xiàng)目
錨桿支護(hù)
木棚支護(hù)
材料
148
234.9
工資
30
40
維修
18
合計(jì)
178
292.9
掘送每米巷道采用螺紋鋼錨桿支護(hù)，可節(jié)省資金：114.9元。
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