預(yù)應(yīng)力錨桿支護(hù)的實(shí)踐與認(rèn)識(shí)

摘 要：文章介紹了預(yù)應(yīng)力錨桿支護(hù)在阜新市地方弘霖煤礦9#煤層應(yīng)用，針對(duì)煤層巷道的情況，拋舊推新地及時(shí)采取了錨桿設(shè)計(jì)支護(hù)方式，使原有的被動(dòng)支護(hù)轉(zhuǎn)變?yōu)榉e極的主動(dòng)支護(hù)，結(jié)合實(shí)踐的經(jīng)驗(yàn)和理論的計(jì)算，最終達(dá)到了支護(hù)設(shè)計(jì)的成功，保證了安全生產(chǎn)。

關(guān)鍵詞：預(yù)應(yīng)力錨桿，支護(hù)設(shè)計(jì)，成功

1 概況

弘霖煤礦地質(zhì)條件復(fù)雜，隨著開采深度的增加和地質(zhì)條件的復(fù)雜變化，巷道煤質(zhì)松軟破碎，節(jié)理裂隙比較發(fā)育，圍巖不穩(wěn)定，礦壓顯現(xiàn)比較明顯，圍巖變形大，同時(shí)又受到采動(dòng)的影響，自掘之日起到現(xiàn)在已經(jīng)大面積的翻修了幾次，特別9#煤層屬不穩(wěn)定煤層，局部地段與8下煤層合并，局部分開，直接頂板平均厚度0.75～1.85米，為灰色泥巖與泥質(zhì)粉砂巖，具菱鐵質(zhì)條帶，堅(jiān)固性系數(shù)為2.5～2.9，質(zhì)軟，屬軟巖，易垮落，因此還未使用過錨桿進(jìn)行支護(hù)，為了保證礦井的正常安全生產(chǎn)，應(yīng)拋舊推新及時(shí)采取先進(jìn)的巷道支護(hù)方式，同時(shí)降低支護(hù)成本。

2 預(yù)應(yīng)力錨桿的提出

錨桿支護(hù)就是以維護(hù)和利用圍巖的自承能力為基點(diǎn)，及時(shí)地進(jìn)行支護(hù)，控制圍巖的變形和松弛，使圍巖成為支護(hù)體系的組成部分。通過錨入圍巖內(nèi)部的桿體，改變巷道圍巖的本身的力學(xué)狀態(tài)，在巷道周圍形成一個(gè)整體而又穩(wěn)定的承載環(huán)，和圍巖共同作用，達(dá)到維護(hù)巷道的目的。

3 工程設(shè)計(jì)

基于以上理論，我礦對(duì)9#煤層頂板采取預(yù)應(yīng)力錨桿進(jìn)行支護(hù)。錨桿參數(shù)設(shè)計(jì)：

3.1 錨桿長(zhǎng)度L計(jì)算

L=L1+L2+L3

L1：錨桿外露長(zhǎng)度，取0.1m

軟巖分類見下表

根據(jù)上表及弘霖煤礦提供的地質(zhì)資料，圍巖松動(dòng)圈L2取中松動(dòng)圈值1500mm可滿足要求。

L3：錨桿端部錨固長(zhǎng)度一般取300-400mm，這里取400mm，L=0.1+1.5+0.4=2.0m。增加安全系數(shù)L取2.2m。

3.2 錨桿間排距的確定

設(shè)計(jì)采用等距離布置，每根錨桿所負(fù)擔(dān)的巖體重量為其所承受的荷載，按下式計(jì)算：

Q≥KγLpα2

α≤■

式中：Q-錨固力KN，取67KN；

γ-巖石容重；

K-安全系數(shù)K=1.5～2，取2； α-錨桿間排距；

LP-有效錨固長(zhǎng)度1.5m。

α≤■= ■=0.85m

錨桿間排距均取800mm，能滿足要求。

3.3 錨桿直徑的確定

根據(jù)桿體承載力與錨固力等強(qiáng)度確定，按下式計(jì)算：

d=1.13×■

Q錨固力取65KN，Qt錨體抗拉強(qiáng)度510Mpa（A3鋼）.

d=1.13×（65××103/510×106）1/2=1.25mm

取d=20mm.能滿足要求。

根據(jù)以上計(jì)算，錨桿間排距均為800mm，錨桿采用？準(zhǔn)20×2200mm左旋高強(qiáng)樹脂錨桿（每排共計(jì)3根），材質(zhì)為A4鋼。由于9#煤層頂板巖質(zhì)松軟，裂隙發(fā)育，自穩(wěn)時(shí)間短，易風(fēng)化，遇水膨脹，諸多因素導(dǎo)致頂板易出現(xiàn)淺部放線，近而誘發(fā)塊狀冒落，致使錨桿外端配置松動(dòng)，失去支護(hù)效果，為此采取加設(shè)280×300mm（寬×長(zhǎng)）的小鋼帶，鋪設(shè)菱形鐵絲網(wǎng)措施，解決掉矸現(xiàn)象。由于該巷服務(wù)年限短，斷面設(shè)計(jì)為2.5×2m（寬×中高），巷幫沒有采取任何支護(hù)。

4 工程類比及結(jié)論

此巷施工500m完畢后，在頂板每隔50米安裝了頂板離層儀，經(jīng)一個(gè)月的觀測(cè)，巷道頂板均無垮落、離層現(xiàn)象，但是里塊段的巷道采用原先木棚進(jìn)行支護(hù)，結(jié)果有2/3的支護(hù)被壓折，出現(xiàn)翻修現(xiàn)象。兩巷進(jìn)行類比，充分體現(xiàn)了錨桿支護(hù)的優(yōu)越性，也打破了錨桿支護(hù)僅在穩(wěn)定巖層中使用的局面，對(duì)推廣錨桿支護(hù)起到了舉足輕重的作用。

參考文獻(xiàn)

[1]徐永忻.采礦學(xué)[M].徐州：中國(guó)礦業(yè)大學(xué)出版社，2003.

[2]錢鳴高，石平五.礦山壓力及巖層控制[M].徐州：中國(guó)礦業(yè)大學(xué)出版社，2003.

[3]楊夢(mèng)達(dá).煤礦地質(zhì)學(xué)[M].北京：煤炭工業(yè)出版社，2000.

作者簡(jiǎn)介：姓名：陶凱，性別：男 民族：漢，籍貫：遼寧省阜新市人，職稱：工程師，單位：遼寧省阜新市煤炭工業(yè)管理局.