預應力錨桿支護的實踐與認識

摘 要：文章介紹了預應力錨桿支護在阜新市地方弘霖煤礦9#煤層應用，針對煤層巷道的情況，拋舊推新地及時采取了錨桿設計支護方式，使原有的被動支護轉變為積極的主動支護，結合實踐的經驗和理論的計算，最終達到了支護設計的成功，保證了安全生產。

關鍵詞：預應力錨桿，支護設計，成功

1 概況

弘霖煤礦地質條件復雜，隨著開采深度的增加和地質條件的復雜變化，巷道煤質松軟破碎，節理裂隙比較發育，圍巖不穩定，礦壓顯現比較明顯，圍巖變形大，同時又受到采動的影響，自掘之日起到現在已經大面積的翻修了幾次，特別9#煤層屬不穩定煤層，局部地段與8下煤層合并，局部分開，直接頂板平均厚度0.75～1.85米，為灰色泥巖與泥質粉砂巖，具菱鐵質條帶，堅固性系數為2.5～2.9，質軟，屬軟巖，易垮落，因此還未使用過錨桿進行支護，為了保證礦井的正常安全生產，應拋舊推新及時采取先進的巷道支護方式，同時降低支護成本。

2 預應力錨桿的提出

錨桿支護就是以維護和利用圍巖的自承能力為基點，及時地進行支護，控制圍巖的變形和松弛，使圍巖成為支護體系的組成部分。通過錨入圍巖內部的桿體，改變巷道圍巖的本身的力學狀態，在巷道周圍形成一個整體而又穩定的承載環，和圍巖共同作用，達到維護巷道的目的。

3 工程設計

基于以上理論，我礦對9#煤層頂板采取預應力錨桿進行支護。錨桿參數設計：

3.1 錨桿長度L計算

L=L1+L2+L3

L1：錨桿外露長度，取0.1m

軟巖分類見下表

根據上表及弘霖煤礦提供的地質資料，圍巖松動圈L2取中松動圈值1500mm可滿足要求。

L3：錨桿端部錨固長度一般取300-400mm，這里取400mm，L=0.1+1.5+0.4=2.0m。增加安全系數L取2.2m。

3.2 錨桿間排距的確定

設計采用等距離布置，每根錨桿所負擔的巖體重量為其所承受的荷載，按下式計算：

Q≥KγLpα2

α≤■

式中：Q-錨固力KN，取67KN；

γ-巖石容重；

K-安全系數K=1.5～2，取2； α-錨桿間排距；

LP-有效錨固長度1.5m。

α≤■= ■=0.85m

錨桿間排距均取800mm，能滿足要求。

3.3 錨桿直徑的確定

根據桿體承載力與錨固力等強度確定，按下式計算：

d=1.13×■

Q錨固力取65KN，Qt錨體抗拉強度510Mpa（A3鋼）.

d=1.13×（65××103/510×106）1/2=1.25mm

取d=20mm.能滿足要求。

根據以上計算，錨桿間排距均為800mm，錨桿采用？準20×2200mm左旋高強樹脂錨桿（每排共計3根），材質為A4鋼。由于9#煤層頂板巖質松軟，裂隙發育，自穩時間短，易風化，遇水膨脹，諸多因素導致頂板易出現淺部放線，近而誘發塊狀冒落，致使錨桿外端配置松動，失去支護效果，為此采取加設280×300mm（寬×長）的小鋼帶，鋪設菱形鐵絲網措施，解決掉矸現象。由于該巷服務年限短，斷面設計為2.5×2m（寬×中高），巷幫沒有采取任何支護。

4 工程類比及結論

此巷施工500m完畢后，在頂板每隔50米安裝了頂板離層儀，經一個月的觀測，巷道頂板均無垮落、離層現象，但是里塊段的巷道采用原先木棚進行支護，結果有2/3的支護被壓折，出現翻修現象。兩巷進行類比，充分體現了錨桿支護的優越性，也打破了錨桿支護僅在穩定巖層中使用的局面，對推廣錨桿支護起到了舉足輕重的作用。

參考文獻

[1]徐永忻.采礦學[M].徐州：中國礦業大學出版社，2003.

[2]錢鳴高，石平五.礦山壓力及巖層控制[M].徐州：中國礦業大學出版社，2003.

[3]楊夢達.煤礦地質學[M].北京：煤炭工業出版社，2000.

作者簡介：姓名：陶凱，性別：男 民族：漢，籍貫：遼寧省阜新市人，職稱：工程師，單位：遼寧省阜新市煤炭工業管理局.