煤礦支護技術及新發(fā)展(編輯修改稿)
2025-09-19 09:04 本頁面
【文章內容簡介】 桿桿體材質及表面結構的選擇、錨桿快速安裝螺母的研制、絲扣加工及技術要求、提高錨桿預拉力的措施等幾個方面研制新型錨桿的結構和性能，并率先提出高性能錨桿的概念，明確規(guī)范了新型錨桿的技術性能及加工要求。常見規(guī)格實物如圖5所示，有6大特點：1) 采用專用規(guī)格的無縱筋左旋螺紋鋼加工，其強度和延伸率符合高強度錨桿對材質的要求，桿體表面凸紋能夠滿足攪拌阻力和錨固要求，有效內徑和螺母匹配；2) 外端滾壓成圓，螺紋滾絲加工，3) 扭矩螺母實現(xiàn)快速機械安裝； 4) 雙墊片減摩結構，調整螺母和托盤接觸狀態(tài)，改善錨桿外端桿體受力； 5) 有醒目的標志直觀顯示安裝施工質量；6) 螺母、托盤、鋼帶等附件尺寸匹配、強度相當，性能優(yōu)越。典型的幾種桿體配制的高性能錨桿如圖5所示。該類錨桿比普通高強錨桿具有兩方面優(yōu)勢：1) 安裝可靠性高，能夠實現(xiàn)高預拉力；2) 通過扭矩螺母實現(xiàn)機械安裝，通過雙重減摩墊圈保證必需的預拉力，結合墊圈變形直接顯示。安裝質量顯性化，確保安全。從99年開始研制該錨桿以來，截止03年底，已在淮北礦區(qū)使用440萬套。2) 鋼絞線桁架連接裝置高預拉力鋼絞線桁架系統(tǒng)是控制厚層復合頂板離層的有效手段，設計的雙孔環(huán)形連接器可以十分方便地連接兩根鋼絞線，如圖6所示，并實現(xiàn)連續(xù)傳遞高張拉力，施工工藝和張拉過程與小孔徑預拉力錨索完全一致。 3) M型鋼帶針對國內常用的Ｗ型鋼帶容易撕裂和燕式異型鋼帶剛度小的問題研制出新型M型鋼帶，如圖7所示，與國外普遍采用并在我國廣泛推廣的W型鋼帶相比，M型新型鋼帶具有如下幾個優(yōu)點：①其抗彎截面模量為W型鋼帶的3倍左右，因此節(jié)省鋼材，價格低廉；②高翼緣形斷面，抗撕裂性好，解決了W型鋼帶容易撕裂的問題；③兩個方向的截面模量差別大，因此很容易與頂板密貼，同時向下截面模量很大，能有效控制錨桿間的圍巖松動，維持頂板預應力結構效應。通過調整厚度，M型鋼帶已形成系列產品，可以適應不同地質條件、不同的支護強度的要求?！? 圖4幾種新型的高性能預拉力錨桿 圖5 鋼絞線桁架連接裝置 圖6 Ｍ型鋼帶煤礦巷道圍巖賦存復雜多變，并具有不確定性，地質預測預報手段落后，不能滿足煤錨支護對要求；施工和工程質量等仍存在人為因素和隱蔽性，因此推廣錨桿支護仍存在一定的安全隱患，錨桿支護技術的大范圍應用是一把雙刃劍，應用不當，可能產生重大的安全隱患。我國錨桿支護巷道每年發(fā)生的冒頂事故高達數(shù)百起，嚴重影響了該技術的推廣。根據2000年統(tǒng)計，我國國有重點煤礦每年煤巷掘進量高達5000余公里，錨桿支護的比重約為21%，其中冒頂比重約占萬分之五，其使用比重、使用范圍和安全可靠性都大大低于美國、澳大利亞、英國等國際先進技術水平。因此，研究推廣中的規(guī)律十分重要。冒頂特征：1)冒頂段普遍較小，且都發(fā)生在地質條件變化的地段，如小斷層、巖石破碎、頂板裂隙發(fā)育或近距離煤層的層間距變小、頂板錨固區(qū)邊緣有極易發(fā)生離層的弱面存在等等；2)大多發(fā)生在成巷部分，且大多有明顯預兆，如巷道變形量大，片幫、錨桿失效、頂板離層并有明顯彎曲下沉；3)沿空掘巷冒頂比重相對更高。冒頂原因：1) 不能及時準確把握復雜多變的地質條件對迎頭頂板條件變化掌握不及時，分析不深入，特別是小班施工過程中，基本不觀測、不匯報頂板條件變化，區(qū)隊技術人員或技術科不能及時掌握和了解施工現(xiàn)場的頂板情況，無法采取及時有效的措施來應對條件的變化，是導致事故的主要原因之一。2) 存在設計質量差、應用水平低的問題由于缺乏基礎研究及資料，不能定量開展圍巖分類，準確把握巷道的穩(wěn)定性類別，因而不能很好地應用設計規(guī)范。各礦的冒頂事故點都是在推廣已有的成果中發(fā)生，即簡單地套用研究應用階段由科研院所提供的針對性專門設計，把同一煤層的巷道歸為同類別巷道，不能深入把握設計思想和技術實質，設計質量差。3)管理方面尚有缺陷處理不及時；第一，從小班施工人員到區(qū)隊技術人員對地質條件變化不敏感，或認識不到位，不注意觀測，不能及時發(fā)現(xiàn)問題；即使發(fā)現(xiàn)問題也不及時匯報，信息反饋速度慢，當然也做布道及時改變支護形式，或修改支護參數(shù)；第二，發(fā)現(xiàn)條件變化，需對巷道進行加強支護，并提出補強措施后，但在決策過程中，往往抱著等等看的僥幸心理，采取措施不果斷；或即使決策了，基層區(qū)隊不重視，往往不是因急于進尺，邊進尺邊加固；就是因現(xiàn)場無備用料，使措施得不到及時的落實，延誤了處理時間，最終釀成冒頂。第二種情況居多。忽視成巷的維護與管理，成巷后出現(xiàn)的問題責任不明，職責不清，掘進迎頭備料不全，處理問題不方便。4)施工質量較穩(wěn)定，但也存在問題爆破控制技術問題、5)技術本身的不盡完善地質條件的預測預報技術落后。設計文本不規(guī)范，缺少控制爆破、支護材料和機具性能要求及常規(guī)檢測方法、施工質量監(jiān)測和支護效果評價等重要內容。錨索的內在缺陷；6)礦壓觀測工作重視不夠，觀測儀器性能很差。1)先進的預應力支護理論指導，是本質安全的理論保障2)控制離層的系統(tǒng)動態(tài)設計方法，是本質安全的設計保障3)一整套新型高性能預
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