浅谈高强度锚杆支护

资源类型:pdf 资源大小:348.00KB 文档分类:工业技术 上传者:康晶晶

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【作者】 张茂岐 

【关键词】高强度 锚杆支护 应用 

【出版日期】2005-05-30

【摘要】阐述了高强度锚杆支护在我国多个矿区的广泛应用。分析了高强度锚杆杆体的力学性能和参数,论述了高强度锚杆支护系统中的其他构件组成

【刊名】山西建筑

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煤巷锚杆支护技术近年来发展极为迅速 ,而且高强度、高刚度和高可靠性成为一种发展趋势。这种支护系统在提高巷道支护效果 ,保证巷道安全 ,减轻工人劳动强度 ,简化采煤工作面端头区维护工艺等方面具有明显的优越性 ,十分有利于采煤工作面的快速推进 ,实现矿井的高产高效。目前 ,高强度锚杆支护技术已在国内外得到普遍应用 ,取得了巨大的技术经济效益和社会效益。在国外 ,澳大利亚是应用高强度锚杆支护比较早、技术水平比较高的国家。英国曾是欧洲主要产煤国中采用传统型钢支架支护的典型代表。然而 ,为提高煤炭工业的竞争力 ,于 1987年从澳大利亚引进了高强度锚杆支护技术。到目前为止 ,高强度锚杆支护比例已超过 90 %。我国煤巷锚杆支护技术经历了从低强度到高强度的发展过程。人们真正认识和应用高强度锚杆还是在 1996年以后。在原煤炭部的组织下 ,我国引进了澳大利亚锚杆支护技术 ,在邢台矿务局进行了技术演示 ,显著推进了我国煤巷高强度锚杆支护技术的发展和提高。近年来 ,科研单位和煤矿企业在引进、吸收、消化国外先进技术的基础上 ,结合我国煤矿具体情况 ,又做了大量工作 ,使锚杆支护技术得到很大提高 ,基本形成了适合我国煤矿条件的煤巷锚杆支护成套技术。高强度锚杆支护材料包括杆体、树脂药卷、钢带、锚索等。1 高强度锚杆杆体锚杆杆体的强度与杆体材质、直径和杆尾加工工艺有关。传统的低强度锚杆大多由普通圆钢制成 ,屈服强度为 2 40MPa ,拉断强度为 3 80MPa。杆体直径一般为 14mm~ 18mm ,锚杆的破断力小于 10 0kN。而国外锚杆的强度较高 ,杆体的屈服强度为 40 0MPa~ 60 0MPa ,拉断强度达 60 0MPa~ 90 0MPa ,杆体直径为 2 0mm~ 2 4mm。如澳大利亚生产的直径 2 2mm的高强度锚杆 ,其屈服载荷为 14 5kN ,拉断载荷为 2 3 0kN ,而同样直径的超高强度锚杆 ,屈服载荷达 2 2 0kN ,拉断载荷高达 3 10kN。我国经过近几年的研究和试验 ,逐步认识到高强度锚杆支护材料的重要性。它良好的价格性能使锚杆支护的优越性得到了充分发挥 ,并保证了巷道支护的可靠性。目前已经能够轧制无纵筋左旋螺纹钢锚杆 ,并采用优质钢材或经热处理达到高强度和超高强度级别[1] 。直径 2 2mm的杆体极限载荷高达 3 42kN ,是等直径普通圆钢锚杆强度的 2 .5倍左右。2 树脂锚固剂树脂锚固剂为高分子材料。由于其粘结力强度大、固化时间快、安全可靠性高 ,已广泛应用于煤巷锚杆支护。只有高强度、高变形模量和高粘结力的树脂锚固剂 ,进行加长或全长锚固 ,才能保证锚杆支护系统的高刚度。我国在树脂锚固剂配方改进和生产技术方面做了大量工作 ,现已形成系列产品 ,主要性能指标均达到国外先进国家的要求。在生产技术方面 ,开发出小型树脂锚固剂厂成套技术。3 组合构件组合构件是高强度锚杆支护中的重要部件。它可将单根锚杆联结起来组成一个整体承载结构 ,显著提高锚杆支护的整体效果。目前锚杆组合构件主要有三种形式 :W钢带、平钢带和钢筋托梁。钢带一般由薄钢板制成 ,钢带上有钻孔 ,钻孔形状为圆形或椭圆形。W型钢带是利用带钢经多组轧辊连续进行冷弯、滚压成型的型钢产品。由于带钢在冷弯成型过程中的硬化效应 ,可使型钢强度提高 10 %~ 15 %。冷弯成型出材率高 (98% ) ,与冲压及热轧型钢相比 ,可节约钢材 10 %~ 3 0 %。钢筋托梁采用钢筋焊接而成 ,成本比较低 ,在一定条件下也可取得较好的支护效果。4 锚索锚索具有锚固深度大、承载能力高、可施加较大的预应力等特点 ,因而可获得比较理想的支护加固效果 ,是目前最可靠、最有效的一种手段。其加固范围、支护强度、可靠性是普通锚杆支护所无法比拟的。锚索有多种形式。按钢绞线的根数分 ,有单根锚索和锚索束 ;按锚固材料分 ,有树脂锚固锚索、水泥锚固锚索及树脂水泥联合锚固锚索 ;按锚固长度分 ,有端部锚固锚索和全长锚固锚索 ;按预应力分 ,有预应力锚索和非预应力锚索[2 ] 。1)树脂端部锚固锚索。这种锚索最大的特点是采用树脂药卷锚固 ,通过锚索搅拌器可以象安装普通树脂锚杆对锚索进行端部锚固 ,其安装孔径仅为2 8mm ,用普通单体锚杆机即可完成打孔、安装。锚索直径15 .2 4mm ,最大锚固力达 2 60kN ,预应力可达 10 0kN~ 2 3 0kN ;树脂锚固剂固化速度快 ,因而锚索能及时、主动承载。小孔径锚索已经在破碎、复合顶板煤巷 ;放顶煤开采沿煤层底板掘进的煤顶巷道 ;软弱和高地应力巷道 ;以及大跨度开切眼和巷道交叉点得到广泛应用。2 )注浆锚固锚索。这种锚索一般适合于煤矿井下大断面峒室和巷道的补强和加固。采用多根钢绞线 ,全长锚固 ,锚索钻孔和吨位比树脂端部锚固锚索大。因采用注水泥浆锚固 ,需要一定的固化时间 ,所以承载速度不象树脂端部锚固锚索那样快。3 )树脂注浆联合锚固锚索。这种锚索兼有树脂端部锚固锚索和注浆锚固锚索的注浆锚固锚索优点。单根钢绞线 ,先用锚索搅拌树脂锚固剂 ,进行端部锚固 ;树脂端部锚固后 ,可施加较大的预紧力 ,使锚索及时承载 ;树脂端部锚固后实施水泥注浆 ,进行全长锚固。5 结语1)高强度、高刚度和高可靠性是锚杆支护的一种发展趋势。它显著提高了巷道支护效果 ,有利于采煤工作面的快速推进 ,矿井实现高产高效。2 )树脂锚固剂应具有高强度、高变形模量和高粘结力 ,而且只有进行加长或全长锚固 ,才能保证锚杆支护系统的高刚度。3 )小孔径锚索是克服全煤巷道、破碎围岩巷道 ,以及大跨度巷道和交叉点等困难条件的良好的补强加固手段 ,这显著扩大了锚杆支护的使用范围。浅谈高强度锚杆支护@张茂岐$长治市襄垣县故县联营煤矿高强度;;锚杆支护;;应用阐述了高强度锚杆支护在我国多个矿区的广泛应用。分析了高强度锚杆杆体的力学性能和参数,论述了高强度锚杆支护系统中的其他构件组成[1]侯朝炯.煤巷锚杆支护[M].北京:中国矿业大学出版社,1999.4655. [2]康红普.世纪之交软岩工程技术现状与展望[M].北京:煤炭工业出版社,1999.5768.

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