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　　引言

 

　　某礦區(qū)平均開采深度已達到了-800m以上，其中部分礦已達-900m左右，是我國開采深度較大的礦區(qū)之一。該礦區(qū)不僅采深大，而且地質(zhì)構(gòu)造復(fù)雜、礦井災(zāi)害性現(xiàn)象多，使開采支護極為困難。在這種條件下，礦區(qū)不斷加強支護改革及資金投入，開發(fā)應(yīng)用支護新設(shè)備、新材料、新技術(shù)，并大力推廣錨桿支護。在該礦區(qū)，錨桿的種類從木錨桿發(fā)展成現(xiàn)在各式各樣的金屬錨桿；錨桿支護形式由單一的錨桿支護發(fā)展到現(xiàn)在的錨網(wǎng)帶及錨索等多種方式聯(lián)合支護，巖巷采用了錨網(wǎng)噴二次支護形式；錨桿支護應(yīng)用范圍從穩(wěn)定巖層發(fā)展到了松軟破碎巖層工程，由全巖巷道發(fā)展到了采區(qū)煤巷，從靜壓巷道發(fā)展到動壓巷道。

 

　　但隨著開采深度的增加，取得的研究成果對現(xiàn)場的指導作用仍存在局限性，特別是對深部支護缺乏指導性，出現(xiàn)前掘后修、巷道維修量增大等問題。從2005年以來，該礦區(qū)加強與科研院校合作，不斷加強深部巷道支護研究，取得了較好的支護效果。

 

　　該礦區(qū)以前使用的錨桿絕大部分為20MnSi全螺紋右旋等強錨桿，桿體直徑以￠20、￠18mm為主，長度以1800mm、2000mm、2200mm、2500mm為主。其中￠20mm直徑的錨桿破斷力在156kN，這種全螺紋等強錨桿對頂板及煤幫的適應(yīng)性強，特別是圍巖破碎，出現(xiàn)局部凸凹不平時，可順利實現(xiàn)貼幫貼頂。同時在巷修時，將錨桿截斷后，仍可上托盤螺母護幫，而且錨桿的加工也比較方便。由于這些優(yōu)點，使得全螺紋等強錨桿得到大面積推廣。但這種錨桿同時也存在嚴重的缺陷，主要表現(xiàn)在以下幾點：

 

　?。?）全螺紋等強錨桿的螺距較大，雖然上螺母速度快，但錨桿的預(yù)緊力偏小。根據(jù)現(xiàn)場實測，扭矩為300N·m時，預(yù)緊力僅為10kN左右，預(yù)緊力偏低，極易導致對圍巖的加固效果差，特別是強度低的層狀復(fù)合頂板，致使巖層出現(xiàn)破碎現(xiàn)象，加大了支護難度。

 

　?。?）從煤層巷道兩幫煤體的變形情況看，除錨桿預(yù)緊力不夠外，錨桿間煤體鼓出現(xiàn)象普遍存在，說明護幫構(gòu)件面積不夠。

 

　?。?）從巷道支護情況看，各礦均出現(xiàn)不同程度的錨桿被拉斷或剪斷的現(xiàn)象，說明錨桿強度偏低。

 

　?。?）等強錨桿螺母為鑄造件，由于鑄造精度不夠，經(jīng)常造成錨桿出現(xiàn)“退帽”現(xiàn)象；另外在炮掘施工巷道，由于放炮震動，普遍發(fā)生錨桿螺帽被震松的現(xiàn)象，嚴重影響支護效果。

 

　　從以上幾點可以看出，等強錨桿很難適應(yīng)高應(yīng)力、大變形的巷道支護需要，特別是巖層

 

　　強度較低的復(fù)合頂條件下巷道支護的需要，單純靠加密支護參數(shù)也難以解決。

 

　　2深部支護新技術(shù)的研究與應(yīng)用

 

　　2.1采用高預(yù)緊力注漿錨索

 

　　高強度預(yù)應(yīng)力注漿錨索，由預(yù)應(yīng)力錨頭、支撐骨架、攪拌頭、中空注漿管等部分組成，最小直徑32mm，最大直徑36mm，長6～8m，預(yù)應(yīng)力可達250kN，破斷載荷600kN，并配有專門特制的高強注漿托盤。該產(chǎn)品適用于深部大斷面交岔點、硐室等巷道的永久支護，具有預(yù)應(yīng)力高、承載力大、防腐蝕等特點。’。

 

　　2.2開發(fā)應(yīng)用高強錨桿及錨固劑

 

　　隨著開采深度的增加，即使巖石抗壓強度再高，在超深井的高應(yīng)力作用下，也已經(jīng)進入軟巖巖性狀態(tài)，巖石的蠕變速度、蠕變時間都在增大。為適應(yīng)深部巷道支護的需要，該礦區(qū)研制了KMG600型無縱肋左旋螺紋鋼高強錨桿及新型樹脂錨固劑，無縱肋螺紋鋼錨桿采用高強度優(yōu)質(zhì)鋼材，桿體屈服強度達到635MPa，抗拉強度達到840MPa，采用滾壓工藝制造，強度比全螺紋等強錨桿提高了30%以上。其設(shè)計結(jié)構(gòu)合理，非常適用于地應(yīng)力大的深井巷道的支護。將其與新型錨固劑配套，具有安裝可靠、錨固效果好、預(yù)緊力高等特點。 

 

　　2.3使用厚鋼帶

 

　　針對深部支護W及M鋼帶易引起撕裂現(xiàn)象，該礦區(qū)開發(fā)了適應(yīng)深部支護的GRT—M5、GRT—M6型厚鋼帶，厚鋼帶的強度比普通鋼帶提高50%以上，與高強錨桿配套使用，大大提高了支護的整體性及圍巖控制效果，避免了鋼帶撕裂、錨桿失效的問題。

 

　　2.4改變巷道斷面形狀

 

　　有關(guān)文獻證明，選擇穩(wěn)定的斷面形狀是提高巷道支護效果的重要手段之一。一般認為圓形巷道四周受力均勻，能夠適應(yīng)于軟巖或高地應(yīng)力的條件。通過在一些礦井進行試驗和觀察，發(fā)現(xiàn)圓弧拱巷道的支護能有效地控制地應(yīng)力對巷道的破壞，并且能解決大傾角煤層上幫高、支護施工困難等問題。

 

　　該礦區(qū)通過加強深部支護研究，使深部巷道支護得到了有效控制。2006年上半年礦區(qū)在V類圍巖煤巷（半煤巷）和埋深超過800m的開拓準備巷道全面推廣高預(yù)應(yīng)力錨桿，共試驗推廣應(yīng)用高強錨桿巷道10000m，計160000套。錨桿安裝扭矩達到600N·m以上，預(yù)緊力達到80kN以上。通過深部巷道支護研究工作，逐漸減少了前掘后修現(xiàn)象，特別在深部應(yīng)力集中區(qū)和圍巖松軟區(qū)支護效果顯著，巷道失修率由2005年底的3.05%降低到2006年上半年的2.41%，降低了0.64%。說明采用提高安裝預(yù)緊力、提高巷道錨桿支護強度、采用厚鋼帶等方法控制深部煤巖巷道圍巖變形是可行的。