锚网索支护在工作面巷道中的应用研究

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热度0票  浏览114次 时间：2020年2月21日 14:00

李占胜/新疆沙湾县恒源煤炭有限责任公司

摘  要：结合某矿煤矿工程案例，对玻璃钢锚杆在其1403回风巷道中的应用效果进行具体研究。主要研究内容包括玻璃钢锚杆支护形式及失效形式，经过观测和分析计算，该工程支护可靠度可以达到0.9614，顶板离层最大位移量为80mm，证明玻璃钢锚杆可以满足回采巷道支护技术要求。

关键词：玻璃钢锚杆；支护设计方案；可靠度

一、工程支护方案设计

1.1玻璃钢锚杆支护方式

某矿1403工作面回风巷道断面形式为梯形，低帮3.5m，高帮4.5m，顶板角12.53°，巷道宽度为4.5m。采用玻璃钢锚杆与树脂塑料网作为煤帮的联合支护，在低帮处设计4根锚杆，在高帮主设计5根锚杆，按照排间距1m×1m进行布置。顶板采用刚锚杆、刚锚索、钢带和金属网的联合支护形式，在顶板处设计6根锚杆和3根锚索，锚杆按照排间距1m×0.8m布置锚杆，锚索按照排间距3m×1.2m布置锚索。

工程采用的所有玻璃钢锚杆均能够通过煤矿设备安检中心检测，材料规格参数如表1所示。在设备选用方面，主要采用钻头直径为28mm的气泵式锚杆钻机，可以满足锚固长度40cm的施工需求，确保玻璃钢锚杆孔径差符合要求。此外，也可以让锚杆安装施工时的树脂锚固剂得到充分搅拌，从而提高施工质量。

表 1 工程锚杆规格参数

参数设计要求实用值

直径（mm）1818

长度（mm）20002000

强度（MPa）＞350750

扭矩（N·m）100102.2

1.2玻璃钢锚杆支护效果

在该工程中，玻璃钢锚杆支护可靠度的设计值为0.95。在玻璃钢锚杆支护方案施工过程中，支护范围为工作面开始到距离工作面265m处，经过现场施工和验收后，对其支护效果进行周期为40d的观测，统计玻璃钢锚杆的失效形式及破坏数量。按照上述低帮4根锚杆、高帮5根锚杆的设计方案，在支护范围内共打入2385根锚杆。发生各种形式破坏的锚杆数量为92根，破坏比例为3.86%，由此可以计算得出玻璃钢锚杆支护可靠度为β=1-3.86%=96.14%，大于设计值95%，符合玻璃钢锚杆支护施工要求。对玻璃钢锚杆具体失效形式及破坏数量的统计结果如表2所示。

表 2 玻璃钢锚杆失效统计结果

失效形式破坏数量比例

锚杆破断20.08

锚杆劈裂30.13

锚杆松动50.21

托盘破碎150.63

托盘破裂291.22

煤壁松散281.59

二、煤帮深部位移观测

为进一步掌握上述工程工作面开采过程中的煤帮、巷道矿压规律及分布情况，对玻璃钢锚杆支护技术的适用性进行判断，该工程还在2018年3月27日至5月7日之间，对工作面进行了现场实测。

2.1现场实测

目的

对工作面煤帮表面和深部位移情况进行现场观测，主要目的是掌握工作面推进过程中的煤帮变形情况，根据其变形特征，对煤帮表面和工作面稳定性进行判断，从而确保玻璃钢锚杆支护技术的合理应用[1-3]。

内容

现场实测的具体内容是对巷道深部位移进行测量，在每个观测站布设7个深部观测点，从深度7m到深度1m处，按照间隔1m进行布点。在井下作业过程中，严格按照要求进行钻孔，在深部观测点处布置多点位移计。采用多点位移计的外端口圆筒将测量钢丝的外露部分套住，并盖上筒盖、做好标记线[4]。通过观察外露部分的刻度变化，计算测量读数之差，得出不同测量深度的离层位移量。

方法

该工程共设置了6个观测站，两两一组分别布置在回风巷两侧，编号为H1~H6。三组观测站具体设置在距离工作面10m、25m、45m处。观测站的钻孔深度为7m，需要采用接长钻杆进行施工，孔径为32mm。

2.2结果分析

在现场实测过程中，因安装方法不当，加上后期破坏问题，H2和H4观测站失效，没有获得测量数据。从其他四个观测站获取的深部位移测量数据来看，基本符合煤帮变形规律，具有一定的工程参考价值。通过对观测站中的多点位移计测量数据进行整理，可以得到煤帮围岩深部基点的位移变化曲线和速度变化曲线，从现场实测结果统计：在工作面的持续推进下，各个深度的测点位移值均出现增加，测点位移变形速度则具有波浪型上升趋势。其中，深度为1m处的测点位移值最小，深度为7m出的测点位移值最大。随着测点深度的增加，其位移值上升较为平缓。其中，浅部区域的移动速率较大。经过观测发现，H5观测站的最大位移值为120mm，其余三个观测站的最大位移值为80mm。H5观测站最大位移值偏高的原因是在测量过程中，地质钻机队在观测站下方进行钻孔抽采瓦斯作业。从位移值变化情况来看，浅部3m以内的测点变化较大，深度4m以上的测点变化较为平稳。这主要是因为多点位移计筒盖固定在煤帮表面，在煤帮移近过程中固定器会随之移动，所以浅部测点移动速率相对较大，深部测点则相反。

三、结论

从现场统计情况来看，玻璃钢锚杆支护容易出现的失效形式主要包括托盘破裂、托盘碎裂和煤壁松散，玻璃钢锚杆自身出现破断和劈裂等的情况较少。发生破坏的锚杆数量为92根，支护可靠度可以达到0.9614。

从现场实测情况来看，煤帮浅部的测点位移值较大，深部的测点位移值较小，排除其他施工影响因素，最大深部位移值为80mm。玻璃钢锚杆在煤矿回采巷道中的应用可以满足支护设计要求，为煤帮安全性提供保障。

参考文献：

[1]李二则.玻璃钢锚杆在回采巷道的应用[J].江西煤炭科技,2017(03):134-136.

作者简介：李占胜（1968-），男，甘肃秦安人，助理工程师，现任新疆沙湾县恒源煤炭有限责任公司副矿长。