大同矿区螺纹钢锚杆性能参数技术分析.pdf

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1、2010年第2期煤矿支护39石家庄中煤杯参评论文大同矿区螺纹钢锚杆性能参数技术分析牛福龙[大同煤矿集团有限责任公司，山西大同o37oo3~摘要为了加快巷道掘进速度，提高支护效果，采用在实验室和施工现场试验的方法，分析了大同矿区直径]6mm螺纹钢锚杆支护的技术参数。研究结果表明：通过优化锚杆杆体结构和改变钻头的大小，可以提高锚杆的极限载荷、延伸率、锚固力等技术参数及钻孔速度．并降低支护成本。使支护实现了快速、优质、安全、高效的目的。关键词锚杆参数试验分析1概述大同矿区大部分巷道采用以锚杆支护为主的联合形式支护，巷道锚杆支护率9O以上。所使用的锚杆品种众多，其中以直径1-螺纹段

2、；2一挡圈；3杆体；l_l扁头16ram的螺纹钢锚杆为最。以往，直径图1带挡圈扁头螺纹钢锚杆16ram螺纹钢锚杆加工时都在杆体中部焊接一个挡圈，并将锚杆头部加工成扁形。在使用过程中，发现这种锚杆存在着一些问题，就此对这种锚杆的极限载荷、屈服载荷、延伸率、锚固力等技术参数进行了分析研究，1螺纹段；2仟体；3-楔形头提出了改进方法。图2带挡圈扁头螺纹钢锚杆2实验情况分别在实验室和井下做直径16ram带挡圈扁头螺纹钢锚杆(如图】)与直径]6mm不带挡圈楔形头螺纹钢锚杆(如图2)的对比实验。2．1实验室试验在实验室做直径16ram左旋无纵筋螺纹钢的破断试验(如图3)，分别选取3根带

3、挡圈和3根不带挡圈的螺纹钢作为试验材料，长度均为700mm。应力一应变特性曲图3实验室现场线如图4、图5，力学参数见表1。40煤矿支护2010年第2期0图4带挡圈螺纹钢应力一应变曲线图图5不带挡圈螺纹钢应力一应变曲线图表1直径16mm左旋无纵筋螺纹钢力学参数表编号螺纹钢种类屈服载荷／kN极限载荷／kN延伸率／破断特点170917．O2带挡圈螺纹钢68896在强化阶段被拉断，断裂位置在挡圈处，．9无明显颈缩现象，属脆性破坏。371927．3473104205不带挡圈螺纹钢72．510019．9有明显颈缩现象，属翅性破坏。67099．818．32．2现场试验所用设备：MQT一1

4、20锚杆钻机1台、在井下现场进行了钻孔速度和锚固力等直径25和直径28整片加强型钻头各3个、试验。锚杆拉力计IC一70一台、秒表1只。试验材料：直径16mm带挡圈扁头锚对钻孔时间、锚固长度及锚固力进行了杆和不带挡圈楔形头锚杆各3根，锚杆长度实测，数据见表2。1700mm；K2320树脂锚固剂6卷。表2直径16ram左旋无纵筋螺纹钢锚杆现场试验结果表编号锚杆种类钻头直径理论锚固长度锚固长度锚固剂锚固力／ram钻孔时间／mm密实系数／kN1432”2050．88709-带挡圈扁头锚杆2842O181210O．8664345O”2130．856243192301．1OllO不带挡

5、圈锥形头锚杆25300252215】．17】166315218】．16l2O试验机上受拉时，不出现颈缩现象，在强化3技术经济比较、分析阶段发生脆性破坏，断裂位置在挡圈处。试验表明，带挡圈螺纹钢锚杆的延伸率、极限3．1杆体的力学特性载荷都明显小于不带挡圈的螺纹钢锚杆。螺纹钢锚杆杆体属低碳钢材料，在拉伸3．2钻孔速度时一般要经过弹性、屈服、强化、局部变形影响钻孔速度的因素有很多，其中钻头四个阶段，最后导致拉断。在锚杆杆体上焊的直径是主要因素。钻头直径越大，钻头与接挡圈后，形成的半熔化区使杆体的各种力锚杆孔摩擦所引起的反扭矩就越大，切削力学性能变差，韧性降低，脆性增大，杆体在也就

6、越小，钻孑L速度也就越慢，反之，钻孔2010年第2期煤矿支护41速度就越快。现使用的直径l6ram扁头螺锚杆比加工不带挡圈楔形头螺纹钢锚杆多两纹钢锚杆扁头宽度22mm，最小只能选用道工序(焊接挡圈和锻造扁头)，每根锚仟928的钻头钻孔，现场试验钻孔深度增加加工费用1．1元。1600mm，用时42O”～450”。如使用直径②直径16nlm带挡圈扁头螺纹钢锚杆16mm楔形头螺纹钢锚杆，能选用qo25的钻一般用一卷K2360树脂锚固剂锚固，直径头钻孔，在同样的现场试验条件下，钻孔用16mm不带挡圈楔形头螺纹钢锚杆用一卷时30”～3]9，节省时问lmin多。K2340树脂锚固剂锚固

7、就能达到同样的锚固3．3锚固力力，每根锚杆可以节约树脂材料成本2元左影响锚固力的因素也很多，其中三径匹右。配和树脂锚固剂的密实系数是主要因素。大③直径16mm不带挡圈楔形头螺纹钢量的工程实践证明，理想的三径匹配为钻孔锚杆配套使用的直径25钻头的价格也远远直径应比锚杆直径大6～10mm，树脂锚固低于同样材质直径28钻头的价格；缩短钻剂直径应比钻孑L直径小3~6mm。孔时间，加快巷道掘进速度所创造的经济效①直径16mm带挡圈扁头螺纹钢锚杆益更是无法估算的。用直径28的钻头钻孔，成孑L直径为29mm左右，树脂锚固剂卷直径