预应力锚索支护技术在现场的应用|预应力锚索张拉规范
摘要:介绍了七台河精煤集团有限责任公司在现场使用预应力锚索的情况,分析了锚杆、预应力锚索支护的作用原理,肯定了锚索在停采维护及巷道支护中的积极作用,简单地进行了效益分析,并提出了存在的问题。
Abstract: The thesis introduces the situation of using the prestressed anchor support on the spot in Qitaihe Fined Coal Corporation. The working principles of the prestressedn anchor support and the anchor support is analyzed. The active function of the anchor support in the laneway is confirmed. The thesis carries out brief benefit analysis, and raises the exsiting problem. 关键词:锚索;支护技术;应用 Key words: anchor; support technology; application 中图分类号:TD35 文献标识码:A文章编号:1006—4311(2010)04—0048—01 0引言 七台河精煤集团有限责任公司的煤巷支护形式现主要有锚杆、混棚、工字钢棚支护,随着地质条件的复杂多变、复合顶板增多、矿压显现明显,使巷道支护形式由过去单一锚杆或工字钢棚支护改为现在的锚杆配合工字钢双重支护,使支护施工复杂,工作量加大,巷道二次维护投入多,费用增大,在综采工作面停采维护时,常用锚杆挂凌形网的形式维护机道顶板,效果不佳,针对上述在工掘及停采维护中出现的问题,该公司在现场使用了预应力锚索与锚杆联合支护的形式,效果良好。
1锚杆预应力锚索联合支护技术 1.1 作用机理 预应力锚索支护技术主要是将一定长度的低松弛高强度的钢绞线配以专用锚具,通过树脂进行锚固,再通过液压千斤顶在其尾部施加预应力,达到对巷道顶板进行锚固支护的作用。
在采掘现场,对于围岩松动圈大,顶板岩层节理发育,顶板破碎及复合层顶板条件下,通过锚杆对松动圈内的围岩顶板进行组合梁加固支护,再使用锚索锚固到顶板深部,利用锚索的高承载力对顶板进行锚固支护,使顶板在锚杆支护下产生的组合梁作用得到了加强,梁厚度增大,支撑力增强,同时锚索将锚杆支护的组合梁又悬吊在稳固的直接顶或老顶上,形成新的组合梁。
1.2 受力分析 一般情况下顶板的下沉速度在3d至5d内变化最快,下沉量也大,这段时间顶板的破坏程度也最严重,锚杆与锚索联合支护之后,每根锚杆、锚索对顶板产生一个以锚孔为中心的呈倒锥型扩散的作用体,伞型面和顶板平面夹角随岩性和岩体节理不同在15—35度之间变化,相邻锚杆的作用相互叠加,组合生成一个岩梁,相邻锚索的作用力互相叠加,又形成一个新岩梁,相邻锚索的作用力互相叠加,又形成一个新岩梁,这个新的岩梁厚度成倍增加,使顶板对煤柱的压力扩散到了煤体深部,片帮也会减少。
其对顶板的作用力如图1所示。
2锚索支护技术在现场的应用 2.1 14#层81210综采工作面停采维护 2.1.1围岩状况。
14#层412盘区煤层顶板为复合型顶板,煤层厚度4.0—4.73m,平均 4.36m,直接顶内含有一层0.45m的煤线为14#层,距煤层顶板为3.51m,直接顶岩性为浅灰色细砂岩和粉细砂岩互层,老顶为深灰色粉砂岩。
当综采工作面采至距采线5m时,开始打锚栓挂网,只挂5排,排距1.0m,间距1.5m,挂网宽6.5m,使用长1.7m,直径20mm的锚杆挂网,在停采后支架不动时端面距为1.8m,因直接顶内含有一层煤线,为确保撤架时机道顶板完整,在端面顶板内再布一排锚索,距停采煤壁0.9m,锚索选用长5.51n的钢绞线,托板规格采用300mm×300mm×lomm的钢板,锚固剂选用树脂药2卷,规格D 23×330,锚固方式为端锚,施加预应力70kN以上,如图2所示。
2.1.3支护效果。
在14#层81210面停采维护时,在常规锚栓挂网的基础上,又在机道端面顶板挂了锚索,在撤架期间,未发生漏顶现象,与相邻的08面相比,机道顶板在撤完架后并不及时垮落,保证了良好的通风通道,而08面机道顶板撤架后随即垮落了,矸石往往跟至未撤架前,给顺利撤架带来困难,挂了锚索后避免了这种现象,为快速安全撤架打下了基础。
2.2 14#层21210巷支护 2.2.1巷道支护技术方案。
14#层21210巷宽3.6m,高2.8m,设计使用长2.2m,φ22mm锚杆支护,按三排布置,间排距0.9m×1.0m,再滞后工作面15—20m,尚巷中隔3.5m补充支护1排预应力锚索,锚索长5.5m,使用2卷树脂锚固剂锚固,托板规格300mm×300mm×10mm,锚固力不少于70kN。
2.2.2支护效果。
21210巷在使用锚索,锚杆联合支护之后,巷道在掘巷期间没有发生明显的顶板下沉,顶板基本完好,在相邻工作面采动影响期间,该巷除有局部0.3—0.5m的片帮外,未见其他异常征兆。
3存在的主要问题 现场主要采用经验数据、类比法设计,局限性大,缺乏规范的锚索支护技术设计规范。
现场管理人员和生产工人对锚索支护技术认识不深,对钻具结构、原理了解不够。
锚杆钻机以及专用机具的维修、维护技术跟不上,锚固剂质量好坏,直接影响锚索的支护质量,压风的大小,直接影响到钻孔的速度和掘巷速度。
4效益分析 在81210工作面停采维护时,在机道端面顶板通过锚索,锚杆联合支护技术,较好地解决了撤架过程中的机道(撤架通道)漏顶问题,实现了安全生产,为该面快速撤架创造了条件。
与08面比,该面未出现漏顶,比计划提前5d撤完,创造了良好的社会效益和经济效益。
在巷道维护中,以往对复合型顶板均采用锚杆、工字钢棚联合支护,棚距1.1m,21210巷790m,需架设718架,每架棚按1200元计算,共需资金86余万元。
只用锚杆2633套(45元/套),锚索226套(91.4元/套),共需13.9万余元,每米巷道支护材料少投入800多元。
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