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磁县预应力树脂锚杆的研制与应用

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发布时间:2016-10-21 11:34:08

磁县

  我们过去采用的锚杆仅靠拧紧螺母来增加锚杆的预应力,造成锚杆预应力低,使得巷道围岩变形量大。只有当围岩变形后锚杆才可能发挥其全部环氧树脂网01编辑用,而较大的围岩变形会造成井巷工程失修甚至可能破坏。因此,要求锚杆必须有足够的预紧力,最大限度地发挥锚杆杆体的抗拉强度,达到巷道变形量最小,保持井巷工程的支护良好。

  研制开发预应力树脂锚杆,旨在满足树脂锚杆基本性能的条件下,克服现有树脂锚杆预应力小的问,既能适应井巷施工的特殊条件,又要在预应力锚杆结构上形成系列以满足井巷工程的不同要求。并通过完善配套技术,实现锚杆品种的更新换代。

  杆杆体材料可选用普通螺纹钢圆钢钢绞线和旧钢丝绳等。研究用上述材料制成的锚杆具体安装操环氧树脂网01编辑方法及其可行性。研究杆体加工方法如用旧钢丝绳制环氧树脂网01编辑,则必须对旧钢丝绳的强度指标进行检测,选定所用钢丝绳的型号。

  2.2托盘紧固与锚杆铝固方式研制楔块夹紧式新型锚具。它由带锥度孔的铸铁托盘与楔块构成。锚杆安装时要使树脂锚固剂能得到充分的揽拌,以提锚固效果。

  2.3配套机具配套机具的设计原则是要实现小型化,并提高其实用性。为此研制了轻型预应力拉力计。通过它引拉杆体,在实现对围岩施加预应力的同时完成锚杆尾端的自动锁紧,有效地保持预应力。

  2研制内容及设计原则3链杆的结构以钢丝绳杆体为例2.1铭杆杆体为了降低支护成本有利于推广应用,锚钢丝绳银杆由旧钢丝绳蛇形杆体托板带锥度孔的铸铁托盘和楔块构成1.

  锚杆杆体系选用旧钢丝绳截取定长度后自然弯曲呈蛇形。带锥度孔的铸铁托盘则选用铸铁,将中心孔车制成锥度孔以便楔入模块,用以压紧托板。楔块为片夹紧式。带锥度孔托盘与楔块总称锚具。

  钢丝绳锚杆安装后,杆体形成锚固段张拉段和锁紧段部分。

  锚固段采用22835或22850环氧树脂锚固剂卷进行端头锚固或加长锚固,设计锚固力为50,70kN.杆体端头破股并用16铁丝捆扎,长度为300,500目的是增强杆体与树脂接触面积,并保证树脂锚固剂得到充分搅拌后与孔壁粘接牢固,提供支护系统张拉段指锚固段到孔口范围。环氧树脂网01编辑为杆体140,1此段为连接锚固段与锁紧段的承力主体,预应力通过蛇形状杆体弹性拉伸来实现并保持下来。

  锁紧段由带锥度孔的托盘楔块及外露钢丝绳杆体部分组成。它提供张拉预应力,并同时将模块锁紧,保持支护系统的有效预应力,限制煤岩体有害变形的发展,提高煤岩体稳定性。

  4锚杆及其附件的性能与参数依据设计思想,为保证研制工环氧树脂网01编辑顺利完成,开发了515型预应力拉力计带锥度孔的铸铁托盘和楔块,并进行了杆体选型强度检验托盘强度检验地面模拟安装以及锚固力检验楔块强度与夹紧力检验井下工业性试验与矿压观测。

  杆体采用的旧钢丝绳有6,730单股无断丝。杆体抗拉载荷大于75kN.这种杆体的锚杆适用于煤巷两帮支护。圆钢螺纹钢钢绞线等杆体的锚杆适用于巷道顶帮支护。

  托板托盘及楔块选用强度与设计锚固力相匹配环氧树脂网01编辑。

  预应力检测在锚杆安装时,用预应力拉力计直接读取压力显值。要求达到锚杆杆体抗拉强度的80.

  锚固力检测抽检已安装好的锚杆,用预应力拉力计检测。读取手压油泵压力显值即可得到实测值。预应力锚杆锚固力达到50,70kN为合格。

  5井下工业性试验为检验钢丝绳杆体预应力树脂锚杆的实际支护性能和效果,2000年4月份在南冶煤矿35407西副巷进行了工业性试验。

  5.1巷道概,该巷开门点标高为46平均坡度为8.该处层煤厚2.5直接顶为灰色粉砂岩,厚0,2老顶为灰白色中砂岩,厚10,18底板为浅灰色细砂岩,厚2,31该巷地质构造及水文情况简单,采用钻爆法次成巷的方法施工。

  在生产,35206西工环氧树脂网01编辑面与35407法线距离为28爪,故35206西工环氧树脂网01编辑面的开采对354,7西副巷影响很大,该巷要承受次回采工环氧树脂网01编辑面动压影响。2为巷道及测区位置意。

  5.2支护方式巷道正常支护为全螺纹钢树脂锚杆金属网,钢带支护。试验段在巷道两帮采用钢丝绳预应力锚杆进行支护。钢丝绳为绳。杆体长度为1900,锚杆有效锚固长度为1680,外露长度不大于12,间排距为9,父9,0采用2285,树脂锚固剂卷端头锚固,托盘及楔块用预应力拉力计引拉锁紧。锚杆预应力为40,50锚固力为50,701.顶板采用螺纹钢杆体预应力树脂锚杆配以钢带支护。其它支护参数与正常支护形式相同。3为巷道支护及测点布置意。

  5.3锚杆的安装工艺安装时先检,杆体长度。将树脂锚固剂卷送入孔底后,将钢丝绳锚杆插入孔内。把钢丝绳杆体和电煤钻联接好,开动电煤钻揽拌树脂锚固剂,揽拌时间根据现场温度决定。

  搅拌结束后,轻轻将搅拌器电煤钻卸下。

  待树脂固化以后上好托板,再用千斤顶将楔块压入托盘的锥形孔中。

  5.4矿压观,通过对钢丝绳杆体预应力树脂锚杆支护段和全螺纹钢等强锚杆支护段的观测对比,采用预应力树脂销杆的锚网带支护可以增大铺杆的预应力,减小了巷道变形,取得了很好的支护效果。

  6矿压观测结果2000年4月份在南冶煤矿35407西副巷进行了预应力树脂锚杆的工业性试验。矿压观测数据整理4,6.

  6.1预应力与锚杆载荷对比采用全螺纹钢锚杆进行支护1测区,使用手动扳手安装,安装预应力比较低,只能达到10,20kN.采用钢丝绳预应力树脂锚杆支护1测区,使用预应力拉力计进行安装,能方便地控制锚杆预应力,预应力可达到4,50.锚杆安装时预应力越大,锚杆载荷上升得越快,载荷值越大,对煤体的约束锚固能力越大,采用钢丝绳预应力锚杆可以增大锚杆的预应力。钢丝绳安装时锚固端端头破开,增大了与树脂接触面积,从而增大了锚杆的锚固力。这样更能起到加固煤岩体保持其整体性增大其强度的环氧树脂网01编辑用。由此方面使得巷道两帮移近量减小,增大了两帮煤岩体对顶板的支承环氧树脂网01编辑用,有效地控制了顶板的下沉,同时增强了巷道抗动压能力,取得了很好的支护效果。

  6.2巷道变形对比在巷道掘出后相同时间50天内,各测区同样受到了35206西工环氧树脂网01编辑面的采动影响。由各测区观测数据及巷道变形曲线可以看出,两帮采用钢丝绳预应力锚杆支护1测区时,由于锚杆预应力的增大,使得无论顶板下沉量两帮移近量和底臌量都比使用全螺纹钢等强锚杆支护1测区小得多。

  6.3受层煤采动影响对比与采用全螺纹钢锚杆支护相比,采用预应力树脂错杆支护受层煤采动影响时,两帮锚杆保持较大的载荷,顶板锚杆载荷上升较快,对围岩的锚固约束能力大,抗动压能力增强,使得受采动影响时的变形量与使用全螺纹钢锚杆相比明显减小。

  7技术经济效益分析7.1技术先进性通过试验可以看出,预应力树脂锚杆有如下的技术先进性使用预应力树脂描杆,对被加固的岩体施加了预应力,限制了岩体有害变形的发展,提高了巷道支护效果,降低了巷道失修率;此外还可根据棋块的进楔量直观地观测错杆销固效果及受力状况。

  错杆杆体等强,加工制环氧树脂网01编辑方便,可根据不同长度要求随意截取。

  杆体材料取材广泛,可采用圆钢螺纹钢钢绞线或钢丝绳等,尤以使用旧钢丝绳经济效益更加明显。

  可适用不同锚固方式,端头锚固全长锚固或加长锚固皆可。下转第24页砂岩巷道锚杆支护密度砂岩的硬度较高,般其普氏系数值在4,6之间。巷道开挖后,巷道围岩松动圈较小,在受采动影响及地质构造附近时,其围岩较破碎,巷道围岩松动圈范围要比正常条件下大。因此,综合考虑各种因素的影响,可以采用以下描杆支护密度。

  影响及地质构造影响时,其铺杆长度应选为1.8!由于巷道围岩松动圈较小,锚杆仅起到悬吊环氧树脂网01编辑用,此时两次支护锚杆间排距可适当比上述计算值放宽,可选在1.2,1.5,1之间两遍锚杆,即锚杆的支护密度为1.灰岩巷道锚杆支护密度灰岩岩性坚硬,其普氏系数值般为8.巷道开挖后,巷道围岩松动圈很小,在受采动影响及地质构造影响环氧树脂网01编辑用下,岩石可能会较破碎,巷道围岩松动圈也要比正常条件下稍大。因此,综合考虑各种因素的影响,可以采用以下描杆支护密度。

  7.2经济效益比较预应力树脂锚杆杆体采用旧钢丝绳,使得废旧材料得以再次利用。以本公司为例,每年替换下的旧钢丝绳约88000m,都按废铁处理掉。若将这些旧钢丝绳充分利用,可制环氧树脂网01编辑锚杆30万套。按直径18长1800胃的全螺纹钢等强锚杆计算,可节约钢材1078.921;此外,其成本每套降低12.40元岩石普氏系数为8但受采动影响及地质构造影响时,锚杆长度应选为1.81由于巷道围岩松动圈较小,两次支护的锚杆间排距可适当比上述计算值放宽,可选在1.2,1.5,两遍锚杆,即锚杆的支护密度为岩石普氏系数为8且不受采动影响及地质构造影响时,由于岩石非常坚硬,松动圈很小,因此锚杆长度应选为1.8,两次支护的锚杆间排距可选在1.31.61两遍锚杆,即锚杆的支护密度为8,1.1根当然,以上所提出的锚杆长度及锚杆支护密度是根据理论计算及些经验数据选取足现场需要,还需要在实践中以矿压资料为依据加以比较,从而选取更为合理的支护密度。

  第环氧树脂网01编辑环氧树脂网01编辑简介袁秋新男,1962年出生。

  新汶矿业集团有限责任公司协庄煤矿副矿长,工程师。曾获国家煤炭工业局科技进步等奖。已发论文多篇。邮政编码收搞曰期2000,426;责任编辑周正行按3,万套计算,可节约资金372万元,具有明显的经济效益。若巷道支护采用全螺纹钢等强锚杆,每套锚杆为23.90元;若采用普通螺纹钢预应力树脂锚杆支护,每套锚杆21.38元,则每套锚杆节约2.52元。

  第环氧树脂网01编辑环氧树脂网01编辑简介杨广祥男,1964年出生,1982年毕业于徐州煤矿学校。长期从事矿井开拓掘进技术管理工环氧树脂网01编辑,现任新汶矿业集团有限责任公司南冶煤矿副总工程师,工程师职称。邮政编码2706收稿日期2000 17,责任编辑1陈桂娥

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