回收錨桿復用可行性研究

文/邸樂順

隨著錨網(wǎng)支護在巷道掘進中的廣泛應用, 工作面上下順槽煤壁側錨桿回收量不斷增加。 如何使回收錨桿通過修復發(fā)揮應有的作用，是煤礦節(jié)支降耗工作的一項重要課題。 冀中能源股份公司顯德汪礦是年產(chǎn)170 萬噸的大型現(xiàn)代化礦井， 自建礦以來一直與科研院所合作， 大力研究推廣錨網(wǎng)支護技術。 通過在礦1918 運輸巷試驗，根據(jù)觀測礦壓、巷道兩幫頂?shù)鬃冃瘟?，確定回收復用錨桿的可行性。

一、試驗巷道地質條件

在1918 工作面運輸巷進行試驗， 巷道埋深386～551m。 工作面平均走向長1569m。 1918 工作面煤厚0.3～1.8m，平均1.26m。 煤的普氏系數(shù)f＜1，煤層呈黑色，落煤成粉末狀及小碎塊狀，老頂為細砂巖厚2.19～13.44m，直接頂為粉砂巖厚0～9.3m，直接底為粉砂巖厚0～8.61m，老底為細砂巖厚0.67～8.61m。巷道頂板含有少量砂巖水，對掘進的影響不大。

二、回收復用錨桿參數(shù)要求

1.回收錨桿選樣

錨桿在使用過程中在地應力的作用下會發(fā)生部分變形和破壞,錨桿回收過程中在爆破或機械設備的作用下也會發(fā)生部分變形和破壞，故必須對回收錨桿進行選樣處理。 但以下四種情況不列入修復范圍：桿體有裂痕，桿體有凹陷嚴重變形，桿體因嚴重銹蝕而明顯變細，桿體因被拉斷而長度不夠。

2.錨桿加工要求

（1）為了達到錨固效果，加工后的錨桿必須保證直率。

（2）加工后的錨桿如出現(xiàn)局部變細等影響錨桿質量現(xiàn)象時，嚴禁使用。

（3）修復錨桿再利用時，盡量不使用在壓力較大、應力集中區(qū)或特殊地點。 經(jīng)過修復的支護材料，在生產(chǎn)中要優(yōu)先使用，充分發(fā)揮修復物資的價值。

3.錨桿復用方式

φ16mm 普通圓鋼錨桿重新壓直，一般用于1# 煤、9# 煤巷道巷幫； 回收的普通圓鋼錨桿如出現(xiàn)絲扣損壞、桿體變形嚴重等情況時，可加工制作頂錨梁，首尾焊接，要求焊接牢固，用于煤巷巷頂。

三、巷道支護參數(shù)

巷道斷面為梯形斷面，采用錨網(wǎng)、錨梁、錨索聯(lián)合支護，規(guī)格為4.2×2.2m（寬×下幫高）。 為提高巷道的整體穩(wěn)定性， 減小巷道斷面的變形， 頂錨桿采用Ф22L2400mm 螺紋鋼強力錨桿，配S2360 與Z2360 樹脂藥卷全長錨固， 幫錨桿采用Ф16L1850 普通圓鋼錨桿，配Z2360 樹脂藥卷加長錨固，錨固長度1.2m。 巷頂打雙排Ф17.84L6000mm 邁步錨索加強支護，間排距1.5×2.5m。 巷道采用修復后的圓鋼錨桿試驗段距離100m。

根據(jù)計算頂錨桿間距定為800×700mm，幫錨桿為750×700mm，頂錨桿預緊力不小于200N·m，幫錨桿預緊力不小于120N·m， 頂錨梁為Φ14mm 的Q235 圓鋼制成，長度4.0m，由一條主筋和中間的橫筋焊接而成；主筋首尾焊接長度不小于0.1m， 主筋間距為80mm。頂錨桿托盤為12mm 厚鋼板制成的規(guī)格為120×100mm 的穹型托盤。 幫錨梁為Φ12mm 的Q235 圓鋼，由一條主筋和中間的橫筋焊接而成；主筋首尾焊接長度不小于0.1m， 主筋間距為50mm。 幫錨桿托盤為12mm 厚鋼板制成的規(guī)格為100×100mm 的平托盤。頂網(wǎng)為4.2×1.1m 菱形金屬網(wǎng)，網(wǎng)間搭接不小于0.2m，用雙股不小于14# 鐵絲連接，連接間距不大于0.3m。 幫網(wǎng) 為 2.0 ×2.6m 雙 抗 塑 料 網(wǎng) 。 錨 索 采 用Φ17.8mmL6000mm 鋼絞線,配14# 槽鋼，每孔裝Z2360樹脂藥卷3 支，頂板布置雙排，間排距1.5×2.5m。 設計巷道斷面如圖。

巷道斷面設計圖

3.工藝要求

（1）打錨桿眼。 采用Φ28mm 鉆頭打眼，中線角度要準確，深度與錨桿長度相匹配，打眼要按由外向里、先頂后幫的順序依次進行，頂部按先中間后兩幫的順序進行，兩幫錨桿由外向里、由上向下逐個布置。

（2）錨桿安裝。 安裝前先將孔內巖（煤）粉用壓風吹凈，然后用錨桿將樹脂藥卷輕輕推入眼底；上錨桿機進行攪拌，隨頂隨攪，整個時間35s，停止15s 后方可慢慢撤出錨桿機， 然后上網(wǎng)，10 分鐘后用錨桿機進行2 次緊固，確保頂錨桿鈕距不小于200N·M，幫錨桿120N·M，保證托盤壓緊、壓正錨梁并緊貼巖面。

四、測站布置及支護效果檢測分析

1.測站布置

自1918 運輸巷開口200m 處開始每隔20m 布置一個測點，共布置6 個測點，其中測站1、測站2 和測站3 為復用錨桿使用段，測站4、測站5 和測站6 為新錨桿使用段。

巷道表面位移觀測采用“十字測量法”。 采用鋼尺進行量測，主要觀測內容包括頂板下沉量OD、底鼓量OC、煤幫移近量OA 和OB。 要求測站所設的點必須保證牢固，觀測數(shù)據(jù)準確可靠。

2.支護效果分析

（1）回收復用的錨桿支護段測站。 測站1：在掘進后的第25 天巷道趨于穩(wěn)定， 此時巷道兩幫總移近量90mm，頂?shù)卓傄平?03mm。 測站2：在掘進后的第22天巷道趨于穩(wěn)定，此時巷道兩幫總移近量51mm，頂?shù)卓傄平?8mm。 測站3：在掘進后的第27 天巷道趨于穩(wěn)定， 此時巷道兩幫總移近量55mm， 頂?shù)卓傄平?2mm。

（2）新錨桿支護段測站。 測站4：在掘進后的第24天巷道趨于穩(wěn)定，此時巷道兩幫總移近量為42mm，頂?shù)卓傄平繛?6mm。 測站5：在掘進后的第16 天巷道趨于穩(wěn)定，此時巷道兩幫總移近量為20mm，頂?shù)卓傄平繛?4mm。 測站6：在掘進后的第16 天巷道趨于穩(wěn)定，此時巷道兩幫總移近量為39mm，頂?shù)卓傄平繛?8mm。

（3）數(shù)據(jù)對比分析。 測站1 兩幫和頂?shù)滓平勘葴y站2、測站3 大。 復用錨桿支護段兩幫移近量較大，頂?shù)滓平颗c新錨桿支護段大致相同。 新錨桿支護段巷道變形趨于穩(wěn)定期時間較短。

測站1 巷道頂?shù)滓平枯^大的原因是：此處巷道錨桿初始預緊力較低。 因回收的錨桿尾部絲扣經(jīng)過處理重新車扣后， 封幫上螺母時錨桿尾部絲扣容易滑絲，使得錨桿預緊力達不到設計值，這樣錨桿對巷幫的初始支護強度大大降低。 為了解決初始預緊力問題。 經(jīng)試驗錨桿尾部絲扣加雙螺母后，預緊力可以滿足設計要求。 測站2、3 段巷道錨桿尾部絲扣均采用雙螺母。

五、結論

采用回收修復的錨桿支護能較好地將巷幫圍巖變形控制在允許范圍內，可以滿足安全生產(chǎn)需要，大大降低了材料支護成本，應大力推廣應用。 加大初始預緊力能有效地控制巷道頂?shù)住蓭偷囊平俊?/p>