玻璃钢锚杆支护设计

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1、苏村6#煤层综采工作面两巷支护优化设计0前言由于锚杆支护具有安全可靠，经济、快速等优点，因此在我国煤矿巷道中迅速得到推广应用。为了实现高产高效，我司成立后一直在各矿推广采用金属锚杆支护的形式，现被各矿普遍接受，施工工艺和安全效果较好。我司各矿下步陆续都将要实行机械化采煤，在实践中由于金属锚杆在采面巷道使用不能被采煤机直接截割，易缠绕在采煤机滚筒上，不易清除，不仅易损坏采煤机的截齿，降低装煤效率，而且极易产生火花，如有瓦斯积聚或局部异常涌出的情况容易引起瓦斯爆炸，威胁井下安全。因此，需采取爆破方式超前拆除煤璧和采帮侧的金属锚杆，这样不但增加了生产工序，浪费人力、物力，影响生产，而

2、且爆破拆除本身就存在着严重的不安全隐患。科研单位一直此方面进行研究，相关成果已广泛推广和应用。为此，公司确定对中阳苏村矿5、6煤工作面两巷帮部及工作面切眼的支护设计进行优化，采取可截割玻璃钢锚杆在该巷道进行支护试验。待取得一定经验和参数后，在全公司相应矿井的采煤工作面巷道进行推广和应用，消除隐患、简化生产工序，提高工作效率。1、玻璃钢锚杆简介针对煤矿井下作业的特点，开发高强轻质、采煤机械能直接切割的非金属锚杆，是国内外有关部门十分重视的项目。其中高强度玻璃纤维增强塑料锚杆是主要的研究方向。高强度玻璃纤维增强塑料锚杆，是以不饱和树脂为基本材料，以玻璃纤维为增强材料复合而成，合成树

3、脂良好的化学性能和玻璃纤维高度的特点，决定了玻璃钢这种复合材料具有其他材料无法比拟的性能优势。1.1玻璃钢锚杆在煤矿井下支护中使用，有以下几个突出的优点：（1）玻璃钢锚杆轻质高强：玻璃钢的相对质量只有铁锚杆的1/4，而强度却能接近钢材的水平，玻璃钢锚杆的支护强度接近钢锚杆的支护强度，而其重量只有同规格钢锚杆的1/5左右。（2）玻璃钢锚杆易切割，不会产生火花，玻璃钢是非金属材料，易切割，且不会产生火花，特别适合于“综采”作业。既保证了井下作业的安全，又解决了矿井锚固支护作用，可大幅度提高煤炭开采效率，可大大减少割煤机截齿的损坏，降低了生产成本。此外，玻璃钢锚杆切割后随煤一起输送进

4、仓，避免了废钢锚杆对设备的损坏。1.2全螺纹玻璃钢锚杆在矿井应用实例玻璃钢锚杆在全国各矿务集团得到了推广应用，如山东鲁泰煤业有限公司太平煤矿、河南平煤集团公司十三矿、山东兖矿集团北宿煤矿、黑龙江鹤岗矿业集团南山煤矿、神东煤炭公司保德煤矿、山西西山晋兴能源有限责任公司斜沟煤矿（兴县）等，其中河南平煤集团公司十三矿自2005年1月开始投入使用，煤层厚度4m.煤质松软f=0.3左右，倾角24°，现场观测巷道变形值，两帮变形平均在120mm，顶板下沉小于等于150mm,锚固力满足要求。另外山东鲁泰煤业有限公司太平煤矿2008年6月开始试用，2008年11月全部推广，煤层为中硬，经实测两

5、帮最大移近量为54mm、37mm，底鼓量39mm，顶下沉28mm，巷道变形完全满足要求。综上所述，玻璃钢锚杆在回采巷道的帮部支护，能满足要求，是可行的，值得推广。2、预实验巷道煤层地质情况2.1煤层及煤层顶底板苏村煤矿6号煤层位于太原组顶部，L5灰岩多为其直接顶板，下距K2灰岩3～6m。井田内该煤层厚度1.20～1.95m，平均1.58m，一般含有1～2层夹矸，夹矸厚度0.13～0.30m，煤层倾角7～25°，煤层硬度中等，一般f=2～3。煤层伪顶为泥岩或粉砂岩，为一类岩石；直接顶为L5石灰岩，为四类岩石；底板多为砂质泥岩细砂岩，岩性较致密坚硬。为二类岩石。2.2岩石物理力学性

6、质矿井在2010年，山西省煤炭地质一队在苏村煤业有限公司西北方向约5.5公里处的中阳付家焉煤业有限公司煤矿施工的部分钻孔中，采集有代表性的岩石力学试验样，兹将其岩石力学物理实验结果如下：岩石力学实验结果表取样钻孔号取样层位岩石名称抗压强度（Mpa）抗拉强度（Mpa）抗剪（凝聚力导数）5035046号煤顶板泥岩3.25035046号煤底板泥岩砂质泥岩3.8从上结果可以看出，井田内批采6煤层顶底板主要为泥岩，单向抗压强度不高，易碎，易垮，较难管理，建议矿方高度重视。3、试验方案3.1巷道支护参数设计根据巷道的地质条件，采用组合梁理论和工程类比法确定回采巷道锚网梁支护参数（详见支护设

7、计断面图）。类别锚固长度/m长度/m直径/mm间距/mm排距/mm锚孔直径/mm顶锚杆1.02.22080080028帮锚杆1.02.02080080028锚索2.06.315.241500300028工作面两道巷均为不规则梯形断面，规格为巷宽4200mm,巷高为2400mm，顶板采用螺纹钢锚杆与W型钢带配锚索联合支护，巷道两帮侧改可切割的截割的全螺纹式玻锚杆支护。3.1.1玻璃钢锚杆参数木次试验的全螺纹式玻璃钢锚杆规格为:直径为20mm、长2000mm，其锚固深度2000mm,3.1.2支