高強度錨桿在復合頂板掘進工作面的應(yīng)用
滴道煤礦立井六采區(qū)18層煤平均角度為23°，純煤厚1.07m，采高平均1.5m,直接頂為1.3m的復合頂板。其組成為0.4m的碳質(zhì)頁巖和0.9m的凝灰?guī)r。傳統(tǒng)上采用木棚支護，由于木棚不具有初撐力，施工中，不利于防止直接頂早期離層，礦壓顯現(xiàn)明顯，棚子折損率高，巷道返修率45％，采掘接續(xù)日趨緊張，不能滿足安全生產(chǎn)的需要。2003年3月，引進了高強度螺紋鋼樹脂錨桿對18層復合頂板掘進工作面進行支護試驗，取得了顯著成效，該巷道月進由原來100m提高到150m。
1 錨桿支護參數(shù)的選取
11路18層大巷走向長600m，凈寬3.0m，凈高2.0m，矩型斷面，凈斷面積6m2,錨桿間排距按煤礦安全規(guī)程規(guī)定選擇800mm×1 000mm，當頂板壓力較大或破碎嚴重時縮小為800mm×800mm。錨桿長度選擇考慮鉆機機具、巷道斷面尺寸，頂板性質(zhì)及懸吊原則等因素。見圖1。
圖1 錨桿支護斷面圖
（1） 錨桿長度。按懸吊理論公式計算：
L+KH+L1+L2=1.7m
K——安全系統(tǒng)根據(jù)實際情況取1.0；
H——軟弱巖層厚度取1.3m；
L1——錨桿錨入穩(wěn)固巖層的深度0.3m；
L2——錨桿外露長取0.1m。
經(jīng)上述計算，錨桿有效長度1.7m，錨桿外露部分0.1m，所以錨桿全長為1.8m。由于軟弱巖層（頁巖）較厚，為安全起見，取錨桿長為2.0m。
（2） 錨桿直徑。選擇直徑為18mm的左旋無縱筋高強度螺紋鋼樹脂錨桿。
（3） 錨固劑的選擇。每孔選用2個直徑為23mm樹脂錨固劑，一個為超快速，另一
個為快速凝固。
（4）鋼筋托梁與托盤。托梁規(guī)格：托盤：250mm×250mm×10mm。鋼筋直徑16mm，加強筋間距0.2m，見圖2。
2 施工
施工采用7655鑿巖機掘進。MQT-900型氣動錨桿鉆機，配六棱形中空鉆桿和直徑28mm鉆頭鉆孔，快速安裝錨桿。要求錨桿托盤緊貼鋼筋托梁，鋼筋托梁緊貼巖面，將螺母擰在錨桿上并插入雙六方套中，用錨桿鉆機將錨桿連同藥包一起送到孔底，隨即使錨桿快速旋轉(zhuǎn)數(shù)秒后停轉(zhuǎn)，此時，繼續(xù)保持推力待藥包固結(jié)后，使機體落下。然后用錨桿鉆機將螺母擰緊。
圖2 鋼筋托梁
3 礦壓觀測及效果分析
3.1 礦壓觀測
根據(jù)井下現(xiàn)場監(jiān)測，試驗巷道采用高強度螺紋鋼樹脂錨桿支護比原來的架木棚支護有明顯改善，如表1、表2。
表1 表面位移觀測結(jié)果
測點
Ⅰ
Ⅱ
Ⅲ
Ⅳ
Ⅴ
位置（距工作面）
20
40
60
80
100
移近量/mm
頂?shù)装?/P>
50
42
30
20
30
兩幫
26
18
16
18
13
表2 頂板離層觀測結(jié)果
測點
Ⅰ
Ⅱ
Ⅲ
Ⅳ
Ⅴ
位置（距工作面）
20
40
60
80
100
移近量/mm
深部基點
12
10
8
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td="14279">7
4
淺部基點
7
6
5
3
1
從表中的數(shù)據(jù)可知，無論頂板還是兩幫位移都很穩(wěn)定，頂板沒有離層。
3.2 效果分析
（1）徹底改變了前邊掘進，后路冒落維修的問題。
?。?）巷道頂板及兩幫整體性好。雖然頂板有一定的下沉量，但仍然保持完整、穩(wěn)定、支護狀態(tài)好。
?。?）由于沒有用木棚支護，不會出現(xiàn)折梁斷腿，減少巷道維護量。
?。?）錨桿支護后，頂板的安全程度的明顯提高，在延伸刮板輸送機和膠帶輸送機過程中，消除了頂板事故隱患，速度明顯提高。
4 技術(shù)經(jīng)濟分析
（1）采用樹脂錨桿支護復合頂板，具有承載快，錨固力大，位移少和可靠性強，錨桿錨固力可達80kN。
（2）超快型樹脂錨固劑從幾十秒到幾分鐘強度增長快，30分鐘后可達到最終強度的65％～90％，最終強度為120MPa，安裝后能及時承載再加上配合鋼筋托梁作用，使錨桿受力狀態(tài)得以協(xié)調(diào)平衡，發(fā)揮了錨桿群共同承載作用，能與圍巖一起作用來提高圍巖承載能力主動進行支護，有效抑制了圍巖的變形。
（3）采用錨桿支護后，錨固范圍內(nèi)巖體的整體性得到加強，頂板的松動離層受到抑制，并產(chǎn)生“組合梁作用”。
（4） 巷道頂板整體性好，說明所選擇的支護形式和參數(shù)是合理的。
（5） 采用錨桿支護，工序簡單，施工容易，在同樣情況下，相對減少了巷道斷面，也
降低了勞動強度，減少巷道維修量。
（6） 采用錨桿支護后，可提高單進，月進度由原來100m提高到150m。
（7） 支護費用，如表3。
表3 支護費用對比 元/m
項目
錨桿支護
木棚支護
材料
148
234.9
工資
30
40
維修
18
合計
178
292.9
掘送每米巷道采用螺紋鋼錨桿支護，可節(jié)省資金：114.9元。
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