管缝式锚杆支护在中薄煤层中的应用总结.docx

管缝式锚杆支护在中薄煤层中的应用总结一、概况管缝式锚杆支护作为井巷工程一种支护手段，近年来在许多矿 山井巷掘进中得到了一定程度的应用和。早在20,我司原XX矿务 局就开始引进江西江阴生产的管缝式锚杆1000套，外径规格为 45mm,长1. 6米，材质16Mn铸钢，单价21. 5元/套（含税），在坑 柄矿七采区+290西底大巷、田螺形矿顶三采区+400通道等地点试用o 由于产品管径偏大（实测45nlm为内径），普通一字型43nmi钻头 打孔难以安装，需向省邵武煤矿机械厂预定45mm的专用钻头50个 打孔，实施不便。加上比端头锚固钢筋锚杆高，与当时使用坑木支 护（单价320元/n?）相比，初期支护成本较高，尔后暂缓。20前， 管缝式锚杆支护在我司应用较少，仅在义X矿有相对较多的试用， 其优势还未能得到很好发挥。据相关资料及X义矿等的初步试验情 况，管缝式锚杆支护跟其它类型锚杆支护相比，有支护及时有效， 节约支护成本，锚固力很快达到从而减少意外维修量等优势。特别 是在当前坑木来源日趋紧张、坑木一再上涨到620元/m，以上时期， 探寻一种支护及时又经济有效的新型坑代锚杆支护就显得尤其重 要。为节省巷道支护成本，依靠科技创效，我司经再次调研分析， 于2023-20科技项目立项，再次应用和。该项目任务来源为本单位计划，项目起止时间为208月至2023 月。主要完成单位有XX煤矿、XX煤矿、技术中心、生产管理部 等单位。项目负责人为郑忠惠副总经理、总工，主要完成人有：吴 德雄、钟红春、卢昌德、林长炳、李金地、黄日森、黄XX、林初 鸣、陈修福、江军良、赖文奎、王笃生、黄开敏等。项目总投资67. 5 万元，其中管缝式锚杆直接费62万元，04-05年度项目应用现场跟 班技术指导、阶段性分析、总结及项目验收等费用5. 5万元。二、支护原理管缝式金属锚杆是采用高强度金属板卷压成带纵缝的管状杆 体，用凿岩机强行压入比杆径小的钻孔(配合差2-3mm),可立即在 全长范围内对孔壁施加径向压力和阻止围岩下滑的摩擦力，加上锚 杆托盘托板的承托力，从而使围岩处于三向受力状态，并实现由于 管壁弹性恢复力挤压孔壁而产生锚固力，是主动加固围岩的新型全 长锚固式锚杆。每米锚杆向钻孔内的压入力约25KN,产生的锚固力 与压入力大致相等。同一外径和材质的锚杆，管壁越厚，金属管材 的屈服应力越高；孔径压缩越小，锚固力越大。在砂岩中锚固力可 达60100KN。在爆破振动围岩锚移等情况下或随着时间的推移，后 期锚固力有明显增大的趋势。在煤系地层安装100天后，锚固力由 可60KN增加到90KN。对地层横向错动，有良好的适应能力；钻孔变 弯曲，锚固得更牢。为保证锚杆支护质量，每个掘进工作面配有1. 0m 短钻杆和1.8m长钻杆各一根，所使用锚杆材料的屈服应力大于 350Mpa,管壁厚 2. 0mm,管长 1600mm,管径 34mni,开缝 12mm。锚杆支护参数的确定：按照加固拱理论，加固拱厚度与锚杆长度和间距之间的关系: b二(Ltga-a)/tg a式中b-一加固拱厚度,m；L-锚杆的有效长度，叫a-锚杆在松散体中的控制角；a-锚杆的间距。锚杆的控制角如按45。计，则b=L - a根据上式，锚杆长度L= 1600mm,选定锚杆间距a=600mm,则加 固拱厚度将为900mm,相当于2层料石拱的厚度。三、应用情况在20至20, X X矿管缝式锚杆支护在部分井巷掘进中已得到较 好应用，但受使用范围及使用经验限制，其优势还远未达到，20, 除X X矿继续全面重点使用外，管缝式锚杆支护进一步到我司其它 生产矿井，如重点到XX矿。在公司生产成本新控制理念开始全面 实施的20,尤有必要进行节约成本的支护改革。该项目承担矿井在 公司生产、技术部门的指导下，及时了项目研究试验小组，根据矿 井实际，制定了管缝式锚杆支护试验的工作方案，公司下达了项目 计划任务书。现以XX矿为例，重点介绍：先确定在“三号井重点工程” 一±0运输大巷及延五+3521# 煤运巷两条掘进巷道上进行同时试验，并视取得的管缝式锚杆支护 效果，已逐步在全矿适合应用该类支护的掘进巷道中大力。（一）、试验使用材料：山东涟钢田湖轧钢有限公司生产的33X 1600的管缝式锚杆 （含托盘）、32新钻头或经磨制复用的34旧钻头、短气腿、矿 正常使用的24型风钻及高压风管、1m及1. 8m 一长一短两种钻杆、 矿用一长一短两根敲帮问顶的撬棍、调整风钻气腿或稳钻用的特制 铁椅。（二）、试验应用地点：先在±0运输大巷及延五+3521#煤运巷上使用，再在全矿范围 内应用。（三）、锚杆布置：按三花眼方式布置锚杆眼位（正常情况下，按1000X1000间排 距排列），按尽量垂直岩石层位（即穿层）的方向安设锚杆。具体 来说，在全岩开拓巷道上，锚杆支护一般配合有喷浆永久支护，锚 杆作用以组合梁效果为主；在半煤岩巷道施工中，锚杆支护一般起 悬吊岩石的作用，它必须配合煤层贴帮柱及相应背帮等支护措施。（四）、管缝式锚杆支护工艺流程（岩层十分破碎时不能执行）:用矿用火工按掘进作业程序炸出相关设计巷道一通风及撬帮问 顶一出掉部分肝石一用广告粉按要求布置锚杆眼眼位一配合一长一 短两根钻杆，按支护长度掘出某锚杆眼一用高压风管吹眼一用特制 套管套上锚杆（并配上托盘），利用风钻把管缝式锚杆推进锚杆眼 内一根据上一根锚杆支护效果确定是否利用前个钻头打下一个锚杆 眼（选择合适钻头）一掘出下一个锚杆眼按前工序安装锚杆。（五）、安装技术要领：1、安装前应检查管缝式锚杆的长度，直径是否与岩孔相匹配。2、安装时，凿岩机、管缝式锚杆和岩孔三者的中心线应当在同 一直线上。凿岩机的风压最低不得小于4公斤/厘米2。3、岩孔应比管缝式锚杆长度大50100毫米。托板贴紧岩面后, 凿岩机不得继续冲击管缝式锚杆的尾端。（六）、管缝式锚杆支护成本：管缝式锚杆（含托盘）单价19. 5元/套（含税），04年15月 份，矿付出管缝式锚杆支护费用24. 5元/根（其中5元为部分）；6 月份后，矿付出管缝式锚杆支护费用27. 5元/根（其中8元为部分）。 一般情况下，断面在7. 0m2以下的全岩掘进巷道每米布置3根管缝式 锚杆，即每米巷道支护成本为82. 5元；断面在7. 0m2以下的21#半煤 岩掘进巷道每米布置2根管缝式锚杆+30元贴帮支护（20#半煤岩巷 道须加10元笆片费用），即每米巷道支护成本为85元，跟坑木支 护相比，有较大成本优势。1、管缝式锚杆支护可一直跟到掘进巷道最迎头，支护十分及时, 可避免空顶作业的产生。2、管缝式锚杆只要一推进锚杆眼，其产生的锚固力就能达到， 支护效果较好，可减少由于支护不及时造成的维修工作量。3、跟以往同类锚杆支护过程相比，管缝式锚杆支护具有工艺简 单，易于操作，且支护质量较能保证的优点。4、管缝式锚杆支护是对岩石进行主动支护，可减少由于支护材 料变质失效引发的再次支护工程（现有矿用坑木多属速生材质，在 井下使用寿命一般为36个月，且强度较难保证；若巷道服务年限 大于6个月，则对原坑木支架至少必须再新更换一次）。从长远看, 其支护成本实际上是得到了更为明显的降低；而且管缝式锚杆支护 的巷道岩石风化脱落的机率大大降低，巷道维修量少，这对保留回 采面上风巷的完整十分有利，可为矿井正规面建设创造更好条件。五、存在问题1、管缝式锚杆支护对锚杆眼孔径精度要求较高，故其所用钻头 易于报废，建议购部分32的进行井下爆破，使因打锚杆眼磨小的 钻头能够复用。2、由于管缝式锚杆对锚杆眼孔径要求较高，故有时会造成锚杆 支护失效的现象，特别是在锚杆眼孔径偏小时，还容易引发管缝式 锚杆塞不进锚杆眼而锚杆又拔不出来的情况，从而浪费支护材料。3、管缝式锚杆支护工艺简单，易于操作，从另一方面考虑，也 为工人乱选巷道支护型式埋下了隐患，乱打管缝式锚杆的现象偶有 发生；因此，必须对管缝式锚杆支护管理制定专门文件，实行严格 管理。六、经济效益X X矿20112月份计划供应管缝式金属锚杆6500根，实际使 用5968根，使用锚杆支护巷道2252米。20112月份计划供应管缝 式金属锚杆13000根，实际使用12023根，使用锚杆支护巷道4274 米。X义矿20P12月份计划供应管缝式金属锚杆9000根，实际使 用7870根，使用锚杆支护巷道3600米，占需采取支护巷道的65%, 占总进尺的35九由于支护质量的提高、支护速度的加快，主巷掘进 进尺比去年提高1220米，最高月进尺达到H5米。在用的主要巷道 的巷修率由原来的13%降到了 5%以下，回采巷道的巷修率由往年的 36%降到了 15%以下，全年巷修费用节省了 100多万元。该矿通过使 用锚杆支护技术，提高了巷道支护的稳定安全性，有利于矿井安全 生产，同时减轻了工人的劳动强度，改善了作业环境，降低了坑木 的使用。其它、坑柄矿等矿，20112月份计划供应管缝式金属锚杆3300 根，实际使用3241根，使用锚杆支护巷道1460米。20P12月份实际使用5968根，使用锚杆支护巷道2252米。 20112月份实际使用22460根，使用锚杆支护巷道9334米。该支护 跟其它类型锚杆支护相比，支护及时有效。与木支护相比，可节约 支护成本57. 5元/米，年节省巷道维修费142. 5元/米。04年按可节 省直接支护成本2252米*57. 5元/米=12. 95万元。05年可节省直接 支护成本9334米*57. 5元/米=53. 67万元+巷道维修费2252米*142. 5 元/米=32. 09万元，合计可节省费用85. 76万元。06年可节省巷道 维修费11586米*142. 5元/米=165. 10万元。七、结论经广泛应用管缝式锚杆支护，具有明显的技术经济效果，可以 节约代用坑木，能提高采掘效率，降低成本，减轻工人劳动强度， 它结构简单使用方便，安全可靠，企业本身不但具有较好的经济效 益，而且还有社会效益，由于降低坑木消耗，减少森林破坏与复垦, 有利于保护生态环境。管缝式金属锚杆在矿山巷道、地下工程、高速路护坡、水利工 程等支护领域中，具有较好的应用前景。在薄一中厚层状的围岩中 在围岩较破碎时，应配合网喷联合支护。该联合支护尚在试验阶段中。