林西矿业公司高强大预应力锚杆支护探究应用实践

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1、林西矿业公司高强大预应力锚杆支护探究应用实践　　摘要：林西矿作为百年老矿，现已进入深部开采。由于深部开采地应力大，矿压显现复杂，使得巷道支护问题一直是影响矿井正常生产的瓶颈。多年来，虽然也在不断地进行支护改革，取得了一些成效，但是没有从根本上解决巷道支护的难题。巷道压力大，变形量大，维修量大，施工慢，不仅影响工作面的正常掘进，也给安全生产带来隐患。为解决大采深、高应力、强底鼓等复杂条件下巷道支护这一难题，经过实践总结出采用高强度、大预应力锚杆及其配套支护材料是解决深部大地压巷道支护成功的最有效的手段，并取得了良好效果

2、。关键词：高强大预应力锚杆支护研究实践1高强度、大预应力锚杆及其配套支护材料1.1支护机理7巷道开挖后，围岩中的应力状态由原来的三向应力转变为二向应力状态或低围压下的三向应力状态，此时顶板中垂直应力大为减小，水平应力急骤增大，这种应力分布状态，使巷道顶板稳定性大大降低。通过在顶板中镶入锚杆并对顶板施加一定的预紧力，使顶板岩层受水平应力作用时处于横向压缩状态，形成压力自撑结构，从而阻止顶板围岩体的破坏，消除离层，减缓两帮围岩的应力集中，达到维护围岩稳定的目的。新的岩梁厚度成倍的增加，使顶板对煤帮的压力扩散到煤体深部，控

3、制住片帮，维护顶板的稳定。预紧力的大小之所以对顶板的稳定性具有决定性作用，是因为当预紧力增大到一定程度时，可以使顶板处于横向压缩状态，形成预应力承载结构，这种锚杆实现了真正意义上的“主动支护”。充分强调和利用了预应力支护理念，利用高预应力支护手段，最大限度地控制顶板初期变形，消除或大大减缓了顶板离层，大大提高了围岩支护系统的安全可靠性和实际支护效果。1.2巷道基本情况该区域位于8-10暗井对应地表位置以北1400米左右有石榴河通过，在林西矿业公司井田单斜区域构造块内，两侧均已经回采，下伏9煤层无采掘工程，上覆7煤层均

4、已回采。顶板：老顶为粉砂岩，厚度3.2～4.2，黑灰色，以石英长石为主，具水平层理。直接顶为细粒砂岩，厚度4.2～5.1，以石英长石为主，泥质胶结易风化。底板：直接底为泥岩，厚度0.6～1.5，黑色，块状，易碎含植物根化石。老底为细沙岩，厚度1.7～2，厚层状，以石英长石为主，具水平层理。煤层：该区域煤层厚度变化较大，最大9.9m，最小1.5m，平均5.7m。1.3支护方式7单独采用锚杆、锚索支护，顶锚杆使用φ22×2400毫米高强大预应力锚杆，配4mW钢带，顶锚杆打6根；帮锚杆φ20×2200mm右旋等强锚杆，配φ

5、16×1.8m钢筋架，根据煤厚情况，上帮布置3-4根锚杆，下帮布置2-3根锚杆。顶、帮锚杆间距均为0.8m，顶锚杆、帮锚杆树脂锚固剂均为K2333，每根锚杆装3卷。锚索为φ15.24×7000mm，每4m在巷中打一根锚索，锚索每根装5个药卷。2巷道工程质量检测与矿压监测工程质量检测与矿压监测是整个煤巷锚杆支护系统中不可缺少的重要组成部分。锚杆支护属于隐蔽性工程，支护设计不合理或工程施工质量不好都可能导致不安全事故的发生，因此，除了严格按设计和作业规程组织施工外，还必须进行施工质量的检测，同时，要及时监测巷道围岩应力的

6、变化和锚杆受力及分布，从而为进一步完善和修改设计提供科学依据。2.1锚杆的工程质量检测7锚杆施工质量检测主要包括锚杆的锚固性能和安装质量。锚固性能主要指锚固力；锚杆安装质量主要包括锚杆预紧力、几何参数、锚杆外露长度、托板、钢带及金属网的安装质量。锚杆预紧力能否达到设计要求，是本次试验成功与否的关键。本次试验要求锚杆预紧力要达到5吨以上。为确保预紧力达到要求，在正式施工前，必须进行锚杆预紧力安装试验。试验方法是利用扭矩放大器配合锚杆测力计进行锚杆安装。具体操作程序是：搅拌完树脂锚固剂待其固化后，在锚杆尾部托盘下安装锚杆

7、测力计，然后再上一平托盘，拧上螺母，用锚杆机带动螺母旋转，直到转不动为止，此时观察锚杆测力计读数，卸下锚杆机，在其钎套上安装扭矩放大器，再与锚杆螺母相连接，开动锚杆机旋转，螺母继续拧紧，直到转不动为止，再观察测力计读数，此时的读数就是锚杆安装预紧力。本次使用的扭矩放大器最大可达到10吨，安装成功，以后所有锚杆的安装就照此办理。锚杆预紧力检测采用扭矩扳手进行。可采用山东科大中天电子有限公司的300N.m声控扭矩搬手进行检测时，扭矩搬手达到300N.m，螺母不动为合格。2.2锚杆巷道矿压监测本次巷道支护试验的矿压监测，进

8、行以下三个方面的监测内容：2.2.17巷道表面位移监测。巷道表面位移是最常用的矿压监测内容。监测项目包括顶底板移近量、两帮移近量、顶板下沉量、底鼓量等。根据监测结果，可计算巷道表面位移速度、巷道断面收敛率，绘制位移量、位移速度与采、掘工作面位置与时间的关系曲线，分析巷道围岩变形规律，评价围岩的稳定性和支护效果。巷道表面位移常用的方法是十字布点法