B090303 让压锚杆在深井煤巷支护中的应用.doc

让压锚杆在深井煤巷支护中的应用吕国臣 卜照龙 张文秀阜新矿业集团公司生产技术处 辽宁 阜新 123000摘 要 通过5326回顺巷道采用让压锚杆支护的实践，证明了让压锚杆的使用，因其具有恒阻力支护阶段，与围岩相互作用协调稳定，解决了普通锚杆预紧力差别大、锚杆整体支护效果不佳的难题。使用让压锚杆支护取得了较好的支护效果。关键词深井 煤巷 让压锚杆 支护-1 概 况5326工作面位于恒大公司156下山区，开采太下层3、4层煤。太下3、4煤层含多层夹石，平均煤厚3.5m，硬度系数f值为1.8。该面上部为已采的5322综放面，下部为规划的5328工作面，工作面左侧为可采边界原生煤体，右侧为156下山区三条下山，地表标高+170.4m，工作面标高为-805.0m，采深975.9m。工作面煤层顶板岩性分别为页岩、砂砾岩，煤层底板岩性为粉砂岩、页岩。煤层及顶底板岩性如图1所示。图1 煤层及顶、底板柱状图工作面上部的5322综放面于2007年3月开采，2008年3月结束。5326回风顺槽与5322运输顺槽平距30m，5322运、回顺断面分别为11.76m2、11.2m2，采用锚、网、带+锚索方式联合支护，共施工2870m。巷道前后累计翻修长度超过6000m，最严重的运顺中间段共翻修五次，其中开采后翻修3次，巷道两帮移近量最大2.8m，最小1.0m，平均1.6m，顶底板移近量1.01.4m，特别是巷道底臌相当严重，施工期间就拉底两次，个别地方拉底3次，顶板离层，网兜情况随处可见，翻修投入了大量的人力、物力、财力。2 让压锚杆的使用由于5322综放面运、回顺支护上的深刻教训，在设计5326工作面施工时，充分考虑了巷道布置、施工断面、支护方式，支护材料、支护参数选择。矿区与山东（济宁）揵马矿山支护设备有限公司合作，设计使用高强度、高预应力让压均压锚杆。高强度、高预应力让压均压锚杆与普通螺纹钢锚杆相比，除在材料强度上有所增加外，更主要的是在托盘与螺母之间增加一个长40mm的让压环、两个平垫、一个减摩垫圈。研究表明，巷道挖掘后，为了防止巷道围岩变形破坏，保持最大可利用空间，可采取的方法是一让、二抗，最理想的状态是实现让压与抗压的有机结合。高强度、高预应力让压均压锚杆既有让压的柔性支护系统，又有抗压的刚性支护能力。在巷道挖掘后锚杆支护的初期，巷道的围岩会发生塑性变形，巨大的塑性变形能量须得到一定得释放，因此要求支护系统能提供能量释放的时间和空间，允许围岩有一定量的变形，巨大变形能量得到一定释放后，支护与围岩取得相对稳定。高强度、高预应力让压均压锚杆的让压功能首先就是让压，通过让压，将围岩巨大的变形能量得到一定的释放，当围岩相对稳定后，锚杆又恢复刚性支护的性能，从而实现了柔与刚的有机结合，有效地控制了围岩破坏变形。应该指出，高强度、高预应力让压均压锚杆在让压阶段克服了锚杆间因预紧力不同而受力不均的问题，从而解决个别锚杆由于受力过大而发生崩坏的现象。3 支护参数的设计5326回顺设计长度1238m，巷道断面为斜矩形，净宽4.6m，净高2.8m。巷道支护如图2所示。图2 巷道支护断面图巷道顶板使用6根直径22mm、长2400mm的Q500型矿用高强度螺纹钢让压锚杆，配合使用规格为13013012（mm）托盘，锚杆间排距为8001000（mm），每根锚杆使用1卷CK2350型树脂锚固剂卷锚固，锚杆预紧力为60kN（以减摩垫圈被破坏为标记），让压环让压距离为40mm，让压点为170kN。金属网为50001200(mm)菱形网，钢带规格为420080(mm)。顶板中间安设3根直径17.8mm、长8000mm的锚索加强支护，两肩各安设1根直径17.8mm、长5000mm的短锚索，锚索的间排距为12002000（mm），用3卷CK2350型树脂锚固剂卷锚固。锚索托盘为20020012（mm）的碟形托盘，锚索安装预紧力为100 Nm，锚固力为150kN。 两帮使用直径20mm、长2000mm的普通左旋螺纹钢锚杆，高帮每排布置5根锚杆，矮帮布置4根锚杆，间排距8001000（mm），用1卷CK2350型树脂锚固剂卷锚固。锚杆配合规格为300080(mm)钢带和规格为50001200(mm)菱形金属网进行支护。锚杆托盘规格为13013010（mm）。锚杆的预紧力要求150Nm。4 监测4.1测站布置从巷道设计拉门口开始，每50m设一个观测站，观测顶板离层、两帮移近量，顶板离层浅部基点为2.4m，深部基点6.0m，锚杆锚固力每个测站检测4根，其中：顶锚杆2根、帮锚杆2根，巷道位移用十字观测法。4.2观测结果分析从巷道拉门施工开始，连续观测50天，监测结果如图3所示。图3 巷道位移与时间关系由图3可以看出，当巷道掘出一段时间后，顶底板开始移近、两帮收敛，1015天开始有明显变形，25天以后变形趋于稳定。两帮变形量远大于顶底板移近量，且变形时间长，两帮最大变形量为365mm，平均263mm；顶底最大移近量216mm，平均175mm。5 结 论 通过5326回顺采用让压锚杆支护的实践，巷道两帮位移量、顶底板移近量明显低于同等条件下施工的5322综放面。现5326工作面运、回顺已贯通，使用让压锚杆支护段的巷道状态良好，只需做简单的拉底、调道就可以进行设备安装，少翻修巷道3000m，节约资金300万元。提前工期25天，而且有利于工作面回采，减少采面回采期间的翻修量。阜矿集团先后在五龙矿刘家区-536轨道石门、八道壕矿N119运顺、艾友矿6615回顺使用了让压锚杆，都收到了良好的支护效果。 让压锚杆的使用，因其具有恒阻力支护阶段，与围岩相互作用协调稳定，解决了普通锚杆预紧力差别大