高强高预应力让压锚杆支护技术

高强高预应力让压锚杆支护技术

邹吉社

(新汶矿业集团公司华丰煤矿，山东泰安271413)

摘要针对深井、高地应力破碎顶板情况下的巷道支护问题，华丰煤矿进行了大倾角高地应力解放层巷道支护技术研究。通过采用高预应力让压锚杆支护技术，在保证巷道支护效果和安全应用的情况下，有效控制了巷道围岩变形。解决了大采深、高地应力、大倾角和小煤柱顺槽支护问题。

关键词高预应力让压锚杆让压管高强锚索

中图分类号TD353+．6文献标识码B

Technology of High－strength Prestressed Anchor Support

Zou Ji－she

（Huafeng Coal Mine of Xinwen Mining Group Co．，Ltd．，Taian，Shandong，271433）

Abstract Huafeng Coal Mine made a study on the large angle high stress level roadway supporting，in accordance with the problem of deep，high stress broken roof roadway．In the case of roadway support efficacy and safety was ensured，roadway deformation has been effectively controlled．Large coal min-ing depth，high stress，large angle and small trough of the coal pillars supporting the issue has been resolved．

Key words High－strength prestressed anchor pressured pipe High－strength anchor cable

新汶矿业集团华丰煤矿针对大采深、高地应力、大倾角和解放层开采等特殊的地质采矿条件，采用美国先进的让压支护理念，进行了深井大倾角高地应力解放层巷道支护技术研究，经实践证明，支护效果良好。

1支护系统和支护参数设计

1．1高强高预应力让压锚杆设计

（1）锚杆的基本参数

根据华丰矿地质采矿条件及有限元分析计算，锚杆的物理力学参数为：

锚杆的长度：2．4m；安装力：小于40kN；排距：1m

锚杆在掘进期间最大稳定载荷是26．8t。因为超前支撑压力影响，锚杆应承受一定的变形载荷。

（2）锚杆变形让压结构设计

保持锚杆杆体本身不变，利用让压管进行让压。根据不同要求，让压管设计制造成不同特性。根据锚杆试验室的实际拉拔试验，所选锚杆的实际屈服载荷为22t左右，让压点设计为17 20t，最大弹性让压距离不小于20mm。

（3）阻尼螺母设计及锚杆辅助部件

阻尼螺母是高强可变形让压锚杆的重要组成部分之一，阻尼螺母参数设计根据安装机具，锚杆参数以及树脂类型和用量确定。

（4）锚杆杆体的加工工艺

*收稿日期：2011－10－25

作者简介：邹吉社（1971－），男，汉，1993年毕业于莱芜职工大学采矿专业，一直从事煤矿技术管理工作，现任新汶矿业集团华丰煤矿副总工程师。

锚杆加工经过下料、滚圆、滚丝、螺母制造并填充阻尼、组装工艺。

（5）高强可变形让压锚杆总装和试验室综合拉拔试验

无让压管和有让压管拉拔试验曲线见图1

。

图1无让压管和有让压管拉拔试验曲线

1．2锚杆支护系统设计

（1）半圆拱形断面：半圆拱形巷道支护方案采用锚+网+钢带+让压管，其缺点是钢带不能充分发挥其护顶功能。巷道周边很小的切向挤压变形会引起钢带向巷道内部弯曲失去护顶功能。断面在破碎顶板条件下施工中有一定困难，但是断面受力较好。

（2）矩形断面：矩形断面支护方案采用锚+网+钢带+让压管。优点是钢带能够充分发挥其护顶功能。然而，由于在上帮顶板中有顶煤，顶煤容易在支护前就脱落，如果顶煤不会在支护前脱落，矩形巷道是最佳选择。

2工业性试验

2．11611工作面地质采矿条件

试验地点选在1611上平巷。1611工作面位于五水平一采区第三亚阶段，根据1609、10工作面下平巷实际揭露，煤层倾角31ʎ 33ʎ，1611上平巷掘进过程中将揭露一些落差在0．3 2．0m之间的断层构造，巷道揭露断层时应加强支护。

2．2支护系统

（1）锚杆采用高强高预应力扭矩应力锚杆，直径为22mm，长度为2400mm，锚杆外露长度不大于30mm，每根锚杆均用2只型号为K2350树脂锚固剂固定。

（2）锚索用直径17．8mm高强锚索，长度4500mm，锚索破断力360kN，锚固长度2000mm，钢绞线配合锁头、锚索托盘；外露部分为300mm，锚固力不低于300kN，锚索托盘采用长200ˑ200ˑ10mm高强托盘，锚固剂型号Z2350，锚索预应力100kN。

（3）顶部采用直径6mm的冷拔钢筋制作的经纬网，规格为长ˑ宽=4000ˑ1000mm或者2000ˑ1000mm（2片），网格为长ˑ宽=100ˑ100mm。网要压茬联接，搭接长度不小于100mm，相邻两块网之间要用14#铁丝联接，联接点要均匀布置，间距不大于400mm。

（4）两帮采用直径6mm的冷拔钢筋制作的经纬网。相邻两块网压茬不小于100mm，且用14#铁丝连接，相邻两个连接点的距离不大于400mm，均匀布置。

（5）顶和帮均采用JDW275－2．75W钢带，展宽300mm，成型宽度275mm，板材厚度2．75mm，顶板钢带长度3．8m。

2．3巷道支护

（1）巷道临时支护：均采用3根3．2m长钢管吊环式前探梁做为临时支护，每根前探梁配两个 20mm圆钢制作可升降式预应力吊环。

（2）永久支护：采用锚带网、高强高预应力可让压变形锚杆、金属菱形网、W型钢带作永久支护，锚杆间排距为800ˑ800mm。

2．4支护系统测试

2．4．1安装应力和扭矩应力测试

主要是对锚杆的安装应力、扭矩应力、锚杆锚固力、锚固剂性能等实际技术参数进行测试，以确定锚杆的安装参数和工艺要求。通过安装载荷记录及载荷扭矩变化曲线可知，锚杆机安装的锚杆，最大安装应力可达到42kN。

2．4．2拉拔试验

拉拔试验是为了检测锚杆支护作为一个系统的性能，包括锚杆杆体，树脂和托盘。按正常安装程序安装锚杆并把拉拔环套在锚杆上，锚杆安装后一小时左右开始拉拔。在拉拔过程中，由于地板不平，位移测量仪没能记录完整的数据，拉力达120kN，位移计失效，锚杆最后拉到240kN无屈服现象，说明杆体、锚固剂均符合要求。

通过实验看出，高强预应力让压锚杆可施加高安装应力，能充分发挥锚杆性能和有效地控制控制巷道围岩变形。

3社会经济效果

华丰煤矿先后在1611上平巷、1611切眼、1409切眼和1410切眼采用高强高预应力锚杆让压支护技术，将原来的两次支护合并为一次支护，使巷道支护效果显著改善，降低了巷道综合支护成本30%，提高掘进速度20%，取得了显著的社会经济效果。