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　　由于錨桿支護(hù)具有安全可靠，經(jīng)濟(jì)、快速等優(yōu)點(diǎn)，因此在我國煤礦巷道中迅速得到推廣應(yīng)用。9O年代以來，已廣泛應(yīng)用錨桿支護(hù)技術(shù)，現(xiàn)在已達(dá)到支護(hù)巷道的9O%以上。在采準(zhǔn)巷道中，煤幫的支護(hù)是必不可少的部分，其錨桿占用量在60%左右。

 

　　為了實(shí)現(xiàn)高產(chǎn)高效，綜采工作面初采和兩巷管理在保證安全的前提下越簡單越好。多年來，綜采軌道、皮帶運(yùn)輸巷道回采側(cè)一直采用金屬錨稈支護(hù)，在實(shí)踐中，尤其是工作面初采，工作面煤璧已經(jīng)施工幫錨桿，回采必須采煤機(jī)切割，在切割中金屬錨桿纏繞在采煤機(jī)滾筒上，不易清除，降低裝煤效率。而隨著向礦井深部水平進(jìn)行開采，煤層瓦斯賦存含量逐漸增大，局部還有瓦斯動(dòng)力現(xiàn)象，礦井也由高瓦斯礦井向高突瓦斯礦井轉(zhuǎn)變。由于金屬錨桿不能被采煤機(jī)直接截割，不僅易損壞采煤機(jī)的截齒，而且極易產(chǎn)生火花，假如有瓦斯積聚或局部異常涌出的情況可引起瓦斯燃燒、爆炸，威脅井下安全。因此，需采取爆破方式超前工作面拆除煤璧和采幫側(cè)的金屬錨桿，這樣不但增加了生產(chǎn)工序，浪費(fèi)人力、物力，影響回采生產(chǎn)，而且爆破拆除本身就存在著嚴(yán)重的不安全隱患。為了消除隱患、簡化生產(chǎn)工序，該綜采一隊(duì)綜放工作面軌道巷采幫側(cè)及工作面切眼進(jìn)行了可截割玻璃鋼錨桿支護(hù)應(yīng)用研究并取得了成功。

 

　　1.國內(nèi)玻璃鋼錨桿主要性能

 

　　在玻璃鋼錨桿方面的研究國外起步比較早，研制的玻璃鋼錨桿桿體一般為整體式結(jié)構(gòu)，錨桿的性能較好，但價(jià)格昂貴。如瑞士WEIDMAN公司生產(chǎn)的22mm直徑的玻璃鋼錨桿破斷強(qiáng)度大于270kN，錨桿頭部破斷強(qiáng)度為70～150kN，桿體剪切強(qiáng)度為100kN。國內(nèi)玻璃鋼錨桿的研究起步比較晚，8O年代后期煤炭科學(xué)研究總院建井研究所曾研究開發(fā)該類產(chǎn)品，但由于產(chǎn)品價(jià)格比較高，一般用戶承擔(dān)不起，后期工作也隨之停止。近年來，由于煤礦錨桿支護(hù)的需求，特別是高瓦斯礦井采準(zhǔn)巷道煤幫支護(hù)對(duì)玻璃鋼錨桿桿體的需求，國內(nèi)紛紛建起了一些玻璃鋼錨桿生產(chǎn)企業(yè)。這些企業(yè)生產(chǎn)的玻璃鋼錨桿，主要為低性能低價(jià)格的產(chǎn)品。一般產(chǎn)品的破斷強(qiáng)度為5O～7OkN，最小的只有25kN，多數(shù)產(chǎn)品的破斷強(qiáng)度小于4OkN。由于桿體本身強(qiáng)度較低，桿尾螺紋部分一般采用金屬材質(zhì)加工，或是一段螺栓或是帶螺紋的套管，尾部螺紋部分與玻璃鋼桿體通過一定的形式連接起來，該連接部位及螺紋承載力較低。尾部承載力最低的僅達(dá)桿體最大力的40％，多數(shù)在70％以下。

 

　　玻璃鋼錨桿的錨固力不小于等于相同直徑的金屬錨桿，可以有效地控制圍巖變形和煤幫的片落，保證巷道的有效使用斷面，可有效替代煤幫金屬錨桿。在綜采工作面回風(fēng)巷采幫側(cè)應(yīng)用玻璃鋼錨桿支護(hù)，由于玻璃鋼桿體是以不飽和聚脂樹脂為基體材料，以玻璃纖維為增強(qiáng)材料組成的復(fù)合材料，抗拉強(qiáng)度高，但抗剪切能力小，采煤機(jī)可以直接切割，克服了金屬煤幫錨桿在采煤機(jī)直接切割時(shí)容易使錨桿卷入采煤機(jī)滾筒損壞截齒的難題。也避免了采煤機(jī)滾筒直接切割金屬錨桿產(chǎn)生火花，引發(fā)煤塵瓦斯爆炸，減少了不安全隱患。采煤機(jī)截割玻璃鋼錨桿，其截齒的損耗也大大地減少。簡化了生產(chǎn)工序，即保證了井下作業(yè)的安全，又解決了礦井錨固支護(hù)作用，可大幅度提高煤炭開采效率，有利于回采工作面實(shí)現(xiàn)高產(chǎn)高效。

 

 

　　綜采一隊(duì)工作面位于西一采區(qū)，煤層頂、底板情況：直接頂為厚1.8～3.7m左右粉砂巖，深灰色、較脆；老頂為厚6～8m的細(xì)砂巖，淺灰色、堅(jiān)硬。直接底為厚1.3m粉砂巖，深灰色；老底為1.6m厚細(xì)砂巖，淺灰色，泥質(zhì)膠結(jié)。工作面平均煤厚4m，煤層傾角為60～1O0。

 

　　3.支護(hù)形式及其參數(shù)確定

 

　　3.1巷道斷面形狀及支護(hù)形式

 

　　綜采一隊(duì)工作面兩道巷均為矩形斷面，規(guī)格為巷寬×巷高為4.5m×3.5m，頂板用螺紋鋼錨桿與W型鋼帶配錨索聯(lián)合支護(hù)，巷道采幫側(cè)改用可截割玻璃鋼錨桿支護(hù)。另一幫用金屬錨桿與金屬網(wǎng)支護(hù)。工作面切眼為矩形斷面，巷寬×巷高為6m×3.5m，頂板用螺紋鋼錨桿與W型鋼帶同時(shí)配錨索聯(lián)合支護(hù)，回采側(cè)煤璧采用可截割玻璃鋼錨桿支護(hù)。

 

　　3.2玻璃鋼錨桿參數(shù)

 

　　本次試驗(yàn)的玻璃鋼錨桿規(guī)格為：直徑為16mm、長1800mm，其錨固深度1800mm。

 

　　3.3支護(hù)形式及支護(hù)參數(shù)

 

　　兩巷頂板使用直徑為22mm、長2400mm的左旋螺紋鋼錨桿與W鋼帶配錨索支護(hù)。錨桿為矩形布置錨桿間排距均為800mm每孔注入2～3支Φ23×350mm樹脂藥卷全長錨固，錨固力不低于15OkN；幫錨桿間排距為800×800mm，使用直徑為l6mm、長l800mm的玻璃鋼錨桿，每孔配1卷Φ23×350mm樹脂藥卷端頭錨固，錨固力不低于5OkN頂及上幫鋪金屬菱形網(wǎng)。錨索長43OOmm，間距2000mm，用2支Φ23×350mm端頭錨固。

 

 

　　在采用玻璃鋼錨桿支護(hù)的巷道段，該礦進(jìn)行了圍巖表面位移及玻璃鋼錨桿載荷觀測(cè)。巷道段內(nèi)共設(shè)置3個(gè)測(cè)站，每個(gè)測(cè)站分別對(duì)采幫側(cè)上、中、下3排玻璃鋼錨桿安裝YGS～l6型錨桿測(cè)力計(jì)，并設(shè)置頂、底板和兩幫位移觀測(cè)點(diǎn)。

 

　　4.1圍巖表面位移

 

　　由巷道圍巖表面位移觀測(cè)結(jié)果分析可知，兩幫移近量大于頂?shù)装逡平?。在掘進(jìn)觀測(cè)期間，頂?shù)装逡平孔畲鬄?32mm、最小為63mm；兩幫移近量最大為352mm、最小為208mm。

 

　　4.2錨桿載荷

 

　　建立4個(gè)測(cè)站，對(duì)每個(gè)測(cè)站的第1、2、3、4排錨桿載荷觀測(cè)得初始值和最大值。由統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)可知，采幫玻璃鋼錨桿的載荷值最小為10kN、最大為35kN，而且上、中2排錨桿的載荷比下排錨桿大，這反映了巷幫中上部即巷道的肩窩部位集中應(yīng)力較大。

 

　　4.3錨桿預(yù)緊力矩與錨固力

 

　　對(duì)4個(gè)測(cè)站采幫側(cè)的玻璃鋼錨桿的預(yù)緊力矩、拉拔力破壞試驗(yàn)抽查，由統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)可知，玻璃鋼錨桿的錨固力最小為為48.4kN，滿足支護(hù)要求。對(duì)于工作面切眼初采，以前采用金屬幫錨桿支護(hù)時(shí)，由于錨桿的影響，初采需要用3～5d的時(shí)間才能完全進(jìn)入正?；夭桑F(xiàn)在縮短到只需要1d就可以，大大提高了回采效率和速度，減輕了工人勞動(dòng)強(qiáng)度。

 

 

　　玻璃鋼錨桿具有良好的可切割性，優(yōu)良的耐化學(xué)腐蝕性，良好的表面性能，結(jié)全力強(qiáng)，與樹脂錨固劑、混凝土結(jié)合力強(qiáng)，熱膨脹系數(shù)接近水泥，同時(shí)還有抗拉強(qiáng)度高。重量輕，可設(shè)計(jì)性和成型工藝性好等優(yōu)點(diǎn)，可彌補(bǔ)其它材料的缺陷。

 

　　由于玻璃鋼錨桿延伸率小、抗剪切和抗彎、抗扭方面的強(qiáng)度均比較低，在使用過程中應(yīng)進(jìn)行如下技術(shù)控制。

 

　　(1)在玻璃鋼錨桿安裝時(shí)既要保證樹脂錨固劑被攪拌充分，又不能過度攪拌，以防桿體受較大扭矩，導(dǎo)致破斷現(xiàn)象發(fā)生，一般要求盡量采用低粘度樹脂錨固劑進(jìn)行錨固。同時(shí)在安裝玻璃鋼錨桿時(shí)應(yīng)對(duì)煤墻作一定處理，盡量保證煤墻平整，防止托板受點(diǎn)載荷，增大托板與煤墻的摩擦力，也是防止桿體受扭的途徑之一。

 

　　(2)在進(jìn)行錨桿預(yù)緊時(shí)，預(yù)緊扭矩定為30m比較合適，以防錨桿在施加預(yù)緊時(shí)被扭斷。

 

　　(3)玻璃鋼錨桿除配戴金屬托板外，必須加戴可吸收變形的特種托板(如木托板)，以克服玻璃鋼桿體延伸率小的缺點(diǎn)。

 

　　(4)玻璃鋼錨桿一般用于壓力不大、煤層比較完整的巷道幫支護(hù)，為防止錨桿破斷崩出傷人，在巷道幫掛設(shè)防護(hù)網(wǎng)也是必要的安全措施。