b060210新型塑料膨胀套金属锚杆在回采巷道的应用

《b060210新型塑料膨胀套金属锚杆在回采巷道的应用》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在应用文档-天天文库。

1、新型塑料膨胀套金属锚杆在回采巷道的应用张自成王长发何风强梁文王义和【宁夏煤业(集团)公司宁夏银川750001】摘要介绍一种用于煤矿回采巷道支护的新型锚杆，分析研究该锚杆在回采巷道工业性试验中的力学性能及支护特性。结合支护效果与其它支护形式进行技术经济比较。关键词塑料膨胀套锚杆工作原理承载能力效益煤巷锚杆支护技术在煤炭企业中已得到了广泛的采用。锚杆就其用途而分，有可回收和不回收两类，但除具有可回收特性，同时又具有可卸压性能(与具有可让压性锚杆，让压特性略同)的锚杆却并不多见。由宁煤集团公司石嘴山矿区科研所与西安科技大学合作研制的KX-03型塑料膨胀套金属锚杆是在KX-0

2、1型与KX-02型基础上研制的第三代新型塑料膨胀套金属锚杆。通过对前两代塑料膨胀套金属锚杆的锚固头、腔体(膨胀套、锥体等)和选用的材料进行改进，使其具有可卸压与可回收两大承载特性。经宁煤集团公司石嘴山二矿2441(下)回风顺槽、2453运输顺槽、2463运输顺槽三条回采巷道共720m的工业性支护试验，取得了较好的技术经济效果。1工作原理KX—03型塑料膨胀套可回收金属锚杆，由膨胀套、锥体、金属杆体、托板和螺母组成。膨胀套是一个圆柱体套筒，圆柱体内腔是一个锥形空腔，柱体壁在两端开有不连贯的缝(图1)。图1膨胀套膨胀套用不延燃塑料制成。锥体放置在膨胀套内，用不延燃硬塑料制

3、成，其内埋有金属骨架和螺母(图2)。锚杆杆体是一根圆钢，两端有螺纹，一端同锥体内螺母连接，另一端拧上螺母固定托板。图2锥体这种锚杆采用端头锚固，使用时先将金属杆体装入锥体内，把膨胀套套在锥体上一起伸到锚杆孔内预定位置。在外力作用下，膨胀套与锥体运动方向相反，二者相互楔紧。膨胀套由于柱体壁开缝而张开，与孔壁挤压摩擦，使锚固头承载(图3)，产生锚固力，起到锚固作用。上好托板后锚杆整体承载，产生初始锚固力。图3整体结构和工作原理这种锚杆的锚固力大小与锥体、揳入膨胀套的深度成正比。在顶板围岩压力增加的过程中，锚杆杆体随顶板围岩的下沉变形向孔外移动，锥体揳入膨胀套的深度不断增加

4、，锚固力还会逐渐加大。2锚杆的特性2.1可卸压性这种锚杆由于其结构特点和工作原理而具有卸压性能，这种支护特性可以通过锚杆支护抗力与围岩压力、位移关系曲线反映出来。如图4，曲线Ⅰ为静压作用下围岩压力与位移关系曲线，曲线Ⅱ为动压作用下围岩压力与位移关系曲线，曲线f1为锚杆似柔支护特性曲线，f为锚杆富裕支护似柔特性曲线，为锚杆支护前巷道围岩位移，为静压作用下维持围岩稳定的最小支护抗力，为动压作用下维持围岩稳定的最小支护抗力。锚杆的卸压性能通过以下2种方式获得。图4围岩压力与位移关系(1)锚杆沿曲线f1变化。即在静压作用下与围岩压力曲线I的支护平衡点为点1，对应的支护抗力与位

5、移分别为与，在动压作用下与围岩压力曲线Ⅱ的支护平衡点为点2，对应的支护抗力与位移分别为与。当顶板动压由曾加到时，顶板下沉变形，锚杆杆体随之向外移动，锚固力增大，支护抗力上升到，顶板位移从增加到。在动压作用下支护平衡点为点3，顶板动压从下降到，顶板在下沉变形过程中得到卸压；当顶板动压从增加到时，顶板再次下沉变形，锚杆杆体随之再次向外移动，锚固力再次增大，支护抗力上升到，顶板位移从增加到。在动压作用下支护平衡点为点4，顶板动压从下降到，顶板再次在下沉变形过程中得到卸压；当顶板动压再次增大时，重复上述过程。由此可以看出，锚杆在顶板动压增大时，允许顶板适量变形，支护抗力随锚固

6、力的增加而增大，顶板在下沉变形过程中得到卸压。(2)锚杆沿曲线f变化(增加锚杆支护密度等)。即在静压作用下与围岩压力曲线Ⅰ的支护平衡点为5点，对应的支护抗力与位移分别是与，显然>、>，支护抗力富裕量，位移增量。在动压作用下与围岩压力曲线Ⅱ的支护平衡点为点6，对应的支护抗力与位移分别为与，显然>、<，支护抗力富裕量，位移增量。当顶板动压由增加到时，顶板下沉变形，锚杆杆体随之向外移动，锚固力增大，支护抗力上升到，顶板位移从增加到。在动压作用下支护平衡点为点7，顶板动压从下降到，顶板在下沉变形过程中得到卸压，对应的支护抗力与位移分别为与，显然>、<，支护抗力富裕量，位移增量

7、。当顶板动压再次增加时，顶板继续下沉变形，顶板位移从增加到，由于支护抗力有足够的富裕等，位移增量，能够保证锚固力不再增加，支护平衡点从点7平移到点8，此时支护平衡点8对应的支护抗力与位移分别为、(最小支护抗力时的位移)，支护抗力富裕量，位移增量,支护抗力与顶板动压保持的平衡趋近最大动态平衡。上述2种方式卸压变化有时可以交替进行，在支护的平衡点支护抗力存在着富裕量。这种富裕量能够保证锚杆支护过程中的卸压性能，同时也造成支护平衡点的斜率产生突变，突变的结果是锚杆的似柔性增大，卸压变化更加明显。应当指出锚杆的卸压性能并不是绝对的，其它支护形式也都或多或少呈