煤礦預應力錨桿的實踐及應用

1、預應力錨桿支護的實踐及認識 - 4 -預應力錨桿支護的實踐與認識 一、概況過去我們對錨桿支護主體了解為“被動”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行支護。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行支護。二、預應力錨桿的提出在施工安裝錨桿過程中，及時給錨桿或其它支

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

3、分類見下表圍巖類別分類名稱圍巖松動圈支護機理及方式備注松支動圈1圍巖穩(wěn)定0400mm噴混凝土支護圍巖整體性好，不易風化可不支護中松動圈24001000mm錨桿懸吊理論、噴層局部支護剛發(fā)生支護有局部破環(huán)3一般圍巖10001500mm錨桿懸吊理論、噴層局部支護剛發(fā)生支護有局部破環(huán)大松動圈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下無穩(wěn)定期根據(jù)上表及平時工程實踐，圍巖松動圈l2取中松動圈值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：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度確定，按下式計算：d1.13 q錨固力取70kn，qt錨體抗拉強度510mpa(a3鋼).

5、 d1.13( 70103 510106 )1/2 1.32mm 取d20mm.能滿足要求。根據(jù)以上計算，錨桿間排距均為800mm，錨桿采用202200mm左旋高強樹脂錨桿（每排共計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)時間短，易風化，遇水膨脹，諸多因素導致頂板易出現(xiàn)淺部放線，近而誘發(fā)塊狀冒落，致使錨桿外端配置松動，失去支護效果，為此采取加設280300mm（寬長）的小鋼帶，鋪設菱形鐵絲網(wǎng)措施，解決掉矸現(xiàn)象。由于該巷只作瓦斯抽放用，服務年限短，斷面設計為2.42m（寬中高），巷幫沒有采取任何支護。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）進行支護（和外塊段頂抽巷在同一煤層，地質(zhì)相同），結(jié)