煤礦預(yù)應(yīng)力錨桿的實(shí)踐及應(yīng)用

1、預(yù)應(yīng)力錨桿支護(hù)的實(shí)踐及認(rèn)識(shí) - 4 -預(yù)應(yīng)力錨桿支護(hù)的實(shí)踐與認(rèn)識(shí) 一、概況過去我們對(duì)錨桿支護(hù)主體了解為“被動(dòng)”式，即施工錨桿后，使錨桿錨固范圍形成“鋼鐵化”的勢態(tài)而支撐圍巖，這樣就考慮到錨桿長度范圍內(nèi)的頂板雖然“鋼”性化，但避免不了在錨桿長度以外的頂板發(fā)生離層。故在煤層松軟、不穩(wěn)定、頂板易垮落巷道中還未大膽使用錨桿進(jìn)行支護(hù)。例如我礦10煤層屬不穩(wěn)定煤層，局部地段與9下煤層合并，局部分開，直接頂板平均厚度0.701.80米，為灰色泥巖與泥質(zhì)粉砂巖，具菱鐵質(zhì)條帶，堅(jiān)固性系數(shù)為2.52.8，質(zhì)軟，屬軟巖，易垮落，因此還未使用過錨桿進(jìn)行支護(hù)。二、預(yù)應(yīng)力錨桿的提出在施工安裝錨桿過程中，及時(shí)給錨桿或其它支

2、護(hù)構(gòu)件以很高的張拉力，并傳遞到層狀頂板，使頂板巖層在水平應(yīng)力作用下處于橫向壓縮狀態(tài)，從而阻止高水平應(yīng)力對(duì)頂板圍巖體的破壞，消除或大大減緩弱面離層狀態(tài)，從而阻止高水平應(yīng)力對(duì)頂板圍巖體的破壞，消除或大大減緩弱面離層現(xiàn)象，同時(shí)減緩兩幫圍巖的應(yīng)力集中和圍巖破壞，從根本上維護(hù)圍巖穩(wěn)定，這種“剛性化”的壓力支撐結(jié)構(gòu)就叫預(yù)應(yīng)力結(jié)構(gòu)。由以上理論可見錨桿支護(hù)適用的普遍性和有效性，它的支護(hù)效果是剛性支護(hù)不可比擬的。三、工程設(shè)計(jì)基于以上理論，我礦對(duì)131211外塊段頂抽巷（沿10#煤層頂板掘進(jìn)）采取錨桿進(jìn)行支護(hù)。錨桿參數(shù)設(shè)計(jì)1、錨桿長度l計(jì)算l=l1+l2+l3l1：錨桿外露長度，取0.1ml2：圍巖松動(dòng)圈值：軟巖

3、分類見下表圍巖類別分類名稱圍巖松動(dòng)圈支護(hù)機(jī)理及方式備注松支動(dòng)圈1圍巖穩(wěn)定0400mm噴混凝土支護(hù)圍巖整體性好，不易風(fēng)化可不支護(hù)中松動(dòng)圈24001000mm錨桿懸吊理論、噴層局部支護(hù)剛發(fā)生支護(hù)有局部破環(huán)3一般圍巖10001500mm錨桿懸吊理論、噴層局部支護(hù)剛發(fā)生支護(hù)有局部破環(huán)大松動(dòng)圈4一般不穩(wěn)定圍巖15002000mm錨桿組合拱理論，噴層金屬網(wǎng)局部支護(hù)鋼性支架大面積破壞，采用可縮性支架5不穩(wěn)定圍巖20003000mm錨桿組合拱理論、噴層金屬網(wǎng)局部支護(hù)圍巖變形有穩(wěn)定區(qū)6極不穩(wěn)定圍巖3000mm待定圍巖變形一般在支護(hù)下無穩(wěn)定期根據(jù)上表及平時(shí)工程實(shí)踐，圍巖松動(dòng)圈l2取中松動(dòng)圈值1500mm可滿足要求

4、。l3：錨桿端部錨固長度一般取300400mm，這里取400mm，l0.1+1.5+0.42.0m。增加安全系數(shù)l取2.2m。 2、錨桿間排距的確定設(shè)計(jì)采用等距離布置，每根錨桿所負(fù)擔(dān)的巖體重量為其所承受的荷載，按下式計(jì)算：qklp2式中：q錨固力kn，取70kn；巖石容重；k安全系數(shù)k1.52，取2；錨桿間排距；lp有效錨固長度1.5m。 70103 = 7010322.61039.81.5 76.44103 0.96m 錨桿間排距均取800mm，能滿足要求.3、錨桿直徑的確定根據(jù)桿體承載力與錨固力等強(qiáng)度確定，按下式計(jì)算：d1.13 q錨固力取70kn，qt錨體抗拉強(qiáng)度510mpa(a3鋼).

5、 d1.13( 70103 510106 )1/2 1.32mm 取d20mm.能滿足要求。根據(jù)以上計(jì)算，錨桿間排距均為800mm，錨桿采用202200mm左旋高強(qiáng)樹脂錨桿（每排共計(jì)3根），材質(zhì)為a3鋼。由于10煤層頂板巖質(zhì)松軟，裂隙發(fā)育，自穩(wěn)時(shí)間短，易風(fēng)化，遇水膨脹，諸多因素導(dǎo)致頂板易出現(xiàn)淺部放線，近而誘發(fā)塊狀冒落，致使錨桿外端配置松動(dòng)，失去支護(hù)效果，為此采取加設(shè)280300mm（寬長）的小鋼帶，鋪設(shè)菱形鐵絲網(wǎng)措施，解決掉矸現(xiàn)象。由于該巷只作瓦斯抽放用，服務(wù)年限短，斷面設(shè)計(jì)為2.42m（寬中高），巷幫沒有采取任何支護(hù)。四、工程類比及結(jié)論此巷施工完畢后（全長440m），經(jīng)觀測，巷道頂板均無垮落、離層現(xiàn)象。而131211里塊段頂抽巷采用木棚（18cm圓木，棚距800mm）進(jìn)行支護(hù)（和外塊段頂抽巷在同一煤層，地質(zhì)相同），結(jié)