...厅举办煤矿巷道锚杆支护技术讲座,主讲人是煤炭科学研究总院首席...
孟庆国+孟庆石
摘 要：随着煤矿日益发展，锚网支护在井巷工程施工过程中运用逐步成熟，本文根据白庄煤矿实际情况就锚网支护在支护工程中主次控项目的工程意义发表见解。
关键词：井巷工程；锚网支护；主控项目
DOI：10.16640/j.cnki.37-1222/t.2017.16.108
1 主控项目实施条件
锚杆的杆体及配件的材质、品种、规格、强度必须符合设计要求。
树脂卷的材质、规格、性能必须符合设计要求。锚杆安装应牢固，托盘密贴壁面、不松动。锚杆的拧紧扭矩不得小于100N·m。锚杆的抗拔力最低值不得小于设计值得90%。
2 主控项目实施意义和更新思路
2.1 锚网支护工程主控项目现状
公司目前普遍使用的Ф18mm无纵筋螺纹钢锚杆，16Mn材质（钢材屈服强度为350MPa，抗拉强度为520MPa），保证锚杆在承受最大89.0KN的拉力时不发生较大变形，在受到132.3KN时才会发生破断。在确保锚杆强度条件下，可有效抑制围岩变形，满足巷道使用要求。
锚杆长度副井、风井井筒使用2100mm，副井筒与井底车场连接处使用2300mm，副井各车场使用2500mm。巷道围岩受到扰动，会在巷道周围发育一个松动圈，松动圈的大小视围岩强度、巷道大小、原岩应力而变化。当存在锚杆支护时，锚杆的预应力或围岩变形膨胀使其承受的拉应力会使巷道松动圈范围内的岩石受到较大三向应力，从而抑制了围岩松动圈的发育，充分发挥围岩的自承载能力。锚杆过短，若松动圈发育超过锚杆锚固段深度或锚固段无法悬吊下坠顶板，就有可能发生连同锚杆一起的顶板垮落事故。
式中D-为锚固剂直径，取23mm；L为锚固剂长度，取500mm；n为锚固剂数量，取2只；d1为钻孔直径，取32mm；d2为锚杆直径，取18mm；50为钻孔时钻孔深度偏差允许为50mm。
所以按照规定的参数进行现场施工才能保证足够的支护强度。
托盘规格150×150×10mm，材质为Q235钢材（屈服强度235MPa）。锚杆托盘的工程意义在于将锚杆施加的预紧力传递给锚杆周围的岩体，形成“锥形压缩体”，在岩体内形成三向应力环境。由岩石应力变化曲线可知，当岩石处于三向应力环境中时，岩石承受的轴向压力要比没有围压时大很多，岩石更不容易遭到破坏。托盘越大，托盘施加的应力范围越广，每个锚杆形成的压缩体叠加，最终形成一个压力供抑制围岩变形。
2.2 项目更新思路
树脂药卷由高性能不饱和聚酯树脂、固化剂、促进剂、填料和其他化学助剂等组成，一般为双组份包装。使用时利用专门机具与锚杆进行搅拌安装，两组份均匀混合后可以快速固化并获得很高的粘结锚固力、优异的材料力学性能。锚杆与锚固剂的粘合强度一般取10N/mm2，公司使用CK2350锚固剂，性能如果不能达标，锚固剂无法提供锚杆与钻孔间的粘结力，锚固力与锚杆扭矩就可能无法达到标准。根据悬吊理论，锚杆就没有足够的锚固力，就无法吊挂住离层的顶、帮岩石。
锚杆托盘紧贴岩壁可以均匀的对巷道施加压力，形成规则的压缩锥形体；如果不能紧贴，托盘对巷壁的力是不均衡的和不稳定的，不平衡的应力作用在围岩上使其破坏膨胀并最终平衡。所以托盘紧贴岩壁对于控制围岩变形有着较大的作用。
锚杆的拧紧扭矩不得小于100N·m实际上是对锚杆施加了一个预紧力。
拧紧扭矩的计算公式如下：
拧紧力矩=扭矩系数×预紧力×螺纹公称直径。关键是扭矩系数，它同螺纹规格，螺纹表面处理的方法与螺纹的摩擦系数等有关。以上参数的不同扭矩系数是不同的，同时实际的螺纹连接不可避免地存在制造误差，有时甚至存在螺纹有碰伤、锈蚀等缺陷，此时，即使一批螺栓连接副的摩擦系数保持恒定，其扭矩系数也将不可避免地存在一定的散差，而并非与摩擦相对应的某一常数。一般抽样检查在试验室通过测力计来进行率定扭矩系数。
依据有关文献（《预紧扭矩与锚杆预紧力的关系》）给定的高强度螺纹钢锚杆Ф18的扭矩系数取0.36计算扭矩为100N·m时预紧力为15.432KN。扭矩为120N·m时预紧力为18.52KN。
对不同预紧力的锚杆受力监测数据分析比较得出：低预紧力（15～30kN）锚杆安装后，受力增加很快；将预紧力增加到40～50kN，锚杆受力增加也比较快，但比低预紧力锚杆小，围岩变形与顶板离层仍比较大；而高预紧力（80～100kN）强力锚杆安装后受力变化不大，有效控制了围岩的扩容与离层[6]。
锚杆预应力低，导致锚杆支护产生的应力场应力值小，形成的有效压应力区范围小，而且孤立分布，没有连成整体；在高预应力条件下，锚杆产生的应力值大，形成的有效压应力区范围广，几乎覆盖了整个顶板，锚杆的主动支护作用得到充分发挥（预应力在锚杆支护中的作用）。
参考文献 ：
[1]何满潮，袁和生，靖洪文等.中国煤矿锚杆支护理论与实践[M].北京：科学出版社，2004.
[2]刘泉声，黄兴，时凯，刘学伟.煤矿超千米深部全断面岩石巷道掘进机的提出及关键岩石力学问题[J].煤炭学报，2012（37）12：2006-2013.
[3]Paterson M S.Experimental deformation and faulting in Wombeyanmarble[J].Bull. Geol.Soc.Am，1958（69）：465-467.
[4]何满潮，謝和平，彭苏萍等.深部开采岩体力学研究[J].岩石力学与工程学报，2005，24（16）：2803-2812.
[5]何满潮，钱七虎等.深部开采岩石力学研究[M].北京：科学出版社，2010.
[6]康红普等.预应力在锚杆支护中的作用[J].煤炭学报，2007，7（07）：680-685.endprint
