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塑料胀壳式注浆锚杆在采煤巷道中的应用

时间:2019-12-21 18:47:01  来源:  作者:  浏览量: 3
简介:   塑料胀壳式注浆锚杆在采煤巷道中的应用张士林\冯夏庭\段克信2,王泳嘉1(1.东北大学,辽宁沈阳110006;2.辽宁工程技术大学,辽宁阜新123000)果。实践表明,塑料胀壳式注浆锚杆在加

  塑料胀壳式注浆锚杆在采煤巷道中的应用张士林\冯夏庭\段克信2,王泳嘉1(1.东北大学,辽宁沈阳110006;2.辽宁工程技术大学,辽宁阜新123000)果。实践表明,塑料胀壳式注浆锚杆在加固巷道松动围岩方面效果很好,具有推广应用价值。

  1概述2支护方式的确定艾友煤矿主采煤层为上、下两层,厚度均为4m.两主采煤层之间夹石层的平均厚度为1.5m,上煤层已采空,回采下煤层。由于作为下层煤顶板的夹石层薄且裂隙发育,虽然采用U型钢支架以及U型钢支架与喷射混凝土联合支护,但是,在向上邻近采空区隅角处仍然严重漏风,且发生过火灾,顶板有冒落危险。如巷道掘进后不久,表面喷层开裂,重新返修巷道,耗费大量人力、物力和财力,也给工作面准备和接续工作带来困难,影响正常生产。

  经过方案对比,确定采用塑料胀壳式注浆锚杆支护,封堵裂隙、加固顶板、提高围岩强度。

  21塑料胀壳式注浆锚杆塑料胀壳式注浆锚杆由塑料胀壳式锚头、注浆锚杆杆体、隔离架、封水套、凸形托盘等部分组成()。锚头材料为阻燃塑料,其结构由空心锥体锚芯和四瓣式胀壳组成,安装时,使胀壳膨胀顶住孔壁,起到锚固作用。为了适应不同的围岩条件,设计了4种形式的胀壳,即光壁式、正台阶锯齿形、倒台阶锯齿形和V形台阶。注浆锚杆杆体用基金项目:霍英东教育基金会(71048)和高等学校优秀青年教师教学和科研奖励基金资助项目22支护机理由于围岩裂隙比较发育,巷道开挖后围岩产生松动,导致强度降低。经过锚杆注浆加固后,围岩强度等力学性能得到改善和提高,使巷道围岩胶结成拱形连续体加固圈;注浆锚杆又起到悬吊、挤压、楔固等作用,使巷道围岩沿径向挤压的围岩压力转换成切向压力,防止围岩松动范围进一步扩展,从而使巷道径向应力减小到仅用较小支护阻力就能维护围岩长期处于稳定状态。

  锚注支护巷道的作用:1采用塑料胀壳式注浆锚杆,可以利用浆液封堵围岩的裂隙,隔绝空气,起到防、灭火作用,并且能防止围岩被水浸湿而本身强度降低;④注浆后将松散的岩石胶结成整体,可以增大岩体的内聚力和内摩擦角,提高岩体的强度,实现利用岩体作为支护结构的一部分;㈣注浆使锚杆由端头锚固改变为全长锚固,锚杆与围岩形成一个整体,充分发挥锚杆的作用,形成有效的组合拱。

  3锚注支护施工工艺31注浆锚杆布置根据现场的实际情况,锚杆长度为1.2m,锚固力60kN/根,支护强度120~工作面运输巷锚注支护断面布置5根锚杆,顶板锚杆排距1.2m;备用断面布置4根锚杆,顶板锚杆间距1.0m;锚注支护断面与备用断面间隔布置,间距(锚杆间距)1.0m(和)。

  工作面回风巷锚注支护断面布置4根锚杆,顶板锚杆排距1.2m;备用断面布置3根锚杆,顶板锚杆间距1.0m,锚注支护断面与备用断面间隔布置,锚杆间距1.0m.如果有火情危险时,可利用备用断面锚杆对巷道进行注浆(和)。

  32注浆材料和工艺参数注浆浆液采用粘土浆和粘土水泥浆。粘土浆配比:7水膨润土为1.5:1;粘土水泥浆配比:水:膨润土:水泥为1.3:1:0.2.注浆压力3MPa,浆液扩散半径1.0m,每孔浆液注入量30~ 33锚注支护施工首先钻注浆锚杆孔,孔径42~ 1.12~1.15m,成孔后将装配好的锚杆送至孔底,用捣紧筒冲紧锚头,拧紧托盘。

  锚注支护施工工序:打注浆锚杆孔y安装注浆锚杆y注帮部锚孔+注顶部锚孔。

  注浆采用由下向上、左右交替作业方式,备用断面的注浆锚杆可供补注浆、局部2次注浆或灌注阻化剂灭火。

  每米巷道锚杆费用及注浆材料消耗见表1. 34技术经济效果分析采用塑料胀壳式注浆锚杆共施工工作面运输巷和回风巷130m,巷道锚注试验段两帮位移量为25.3~49mm;巷道非锚注试验段两帮位移量达表1每米巷道锚杆费用及注浆材料消耗巷道名称锚杆数锚杆费用粘土浆膨润土用量粘土水泥浆原材料用量/kg/根/元/kg膨润土水泥工作面运输巷5. 625118112510810822工作面回风巷4.375911875848417注:锚杆单价21元(不含紧固螺母和托盘)116mm以上,是前者的2.4~5.5倍。非锚注段顶板下沉量达52mm以上,是锚注段顶板下沉量3~12mm的几倍或十几倍。锚注加固后,巷道围岩的物理力学性能得到很大程度的改善,单轴抗压强度由增加到51.7~72.6MPa,提高0.77~1.44倍;抗拉强度由1. 0.32~0.61倍;围岩内聚力由2.89MPa增加到6.94~1445MPa,提高1.4~4.0倍;内摩擦角由26.9*增大到31. 25~0.27降低到0.18~0.22.工作面产量与未采用塑料胀壳式注浆锚杆支护前相比,由平均月产量5~7万t提高到10.2万t,创该矿投产以来的最高纪录。

  4结语采用塑料胀壳式注浆锚杆注浆加固巷道围岩,不仅能够提高破碎顶帮的整体强度,增加围岩自身的承载力,而且注浆浆液充填压密裂隙,可防止漏风,避免发火,并具有堵水作用。

  实践表明,塑料胀壳式注浆锚杆注浆加固节理化围岩的技术经济效果显著,具有较好的推广应用价值。

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