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中空注浆锚杆支护在煤矿中的应用

标签: 锚杆 中空注浆锚杆 中空注浆锚杆应用   发布时间:2015-04-18   浏览量:396

1 玻璃钢纤维中空注浆锚杆支护原理

(1)加大弱面上的摩擦力,相当于提高围岩体的粘聚力和内摩擦角,增大煤(岩)块内相对位移的阻力,从而提高围岩的整体稳定性。

(2)对破碎、松散煤(岩)体,由于浆液痛过玻璃钢纤维中空锚杆在裂隙中的胶结作用,使破碎岩块重新胶结成整体,形成一个可以承受外载的注浆壳,使之与巷道支架共同承载,形成稳定的承载拱,充分发挥围岩的自稳能力。见图1。

图1 注浆加固支护结构支护机理

1-普通金属锚杆;2- 中空注浆锚杆;3-喷层与金属网;4-注浆扩散范围;5-锚杆作用形成的岩石拱;6-喷层作用形成的组合拱

2 中空注浆锚杆参数、注浆参数及工艺过程

2.1 中空注浆锚杆的基本参数

外径:25mm

长度:2000mm

内径:12mm

抗拉强度:≥550MPa

抗拉力:≥200KN

锚固力:≥200KN

尾部螺纹承载力:≥90KN

剪切强度:≥110MPa

扭力:≥ 70N·m

2.2 注浆参数及工艺过程

(1)采用双液浆,即水泥浆和水玻璃。水灰比为0.60,水泥浆和水玻璃的比例为1:0.035,采用镇江安达QZB-50/6型双液气动注浆泵注浆。

(2)注浆压力:一般控制在2.0MPa以内,正常不超过3.0MPa,由低到高缓慢升压,以使浆液渗透到围岩裂隙中去。

(3)注浆量:由于围岩裂隙差异,每孔注浆量一般在2~20kg水泥,先注孔可达10kg以上,如果注浆量过大,说明裂隙太大或沿某一通道浆液流失,起不到封水或加固围岩的作用,应停止注浆检查原因。

(4)扩散范围:浆液的扩散范围与裂隙大小、浆液浓度、注浆压力有关,扩散半径在1.0~2.0m左右。

(5)注浆时间:在满足压力、注浆量、扩散范围的前提下灵活掌握。

(6)运料与拌浆:即将水泥与水按规定水灰比拌制水泥浆,保证在注浆过程中不发生吸浆笼头堵塞等现象,并根据需要调整浆液参数。

(7)孔口管路连接:应注意前方注浆情况,及时发现漏浆、堵管等事故,并掌握好注浆量及注浆压力,及时拆除和清洗注浆阀门。

(8)注浆要保证连续进行,事先把需要注浆的孔设置好中空注浆锚杆,如果注浆仃止,要用清水立即冲洗注浆泵及管路,保证管内与泵内不残留浆液。

3 中空注浆锚杆的经济效益

在巷道的侧压较大,普通支护采用的玻璃钢锚杆已无法满足巷道的支护要求,本文以鸡西分子公司双河煤矿为例,通过新区上部3#层机轨合一巷实践,使用中空注浆锚杆比普通玻璃钢锚杆有较好支护效果,比较经济。

新区上部3#层机轨合一巷长450m,宽4.4m,高3.5m。巷道开掘时,帮支护采用首排全程锚杆,下三排普通玻璃钢锚杆,配合金属网全封闭巷道。

每米巷道帮支护费用A=2×全程锚杆单价+6×玻璃钢锚杆单价+×金属网单价。

随着巷道的施工,两帮压力日趋显现,两帮移近两打1.5-2.0m,造成巷道已无法正常使用,为保证巷道正常使用,解决巷道支护所出现的问题,决定对新区上部3#层机轨合一巷进行开帮,使用中空注浆锚杆注浆实践,使巷道两帮的移近量得到了很好的控制。

开帮每米支护费用B=1×全程锚杆单价+3×玻璃钢锚杆单价+金属网单价。

巷道初期开掘时使用中空注浆锚杆,则巷道两帮移近量会在允许的范围内,免去了巷道的二次恢复。

每米巷道帮支护费用C=2×全程锚杆单价+6×中空注浆锚杆单价+金属网单价。

通过比较,中空注浆锚杆注浆,则巷道开掘时每米巷道帮支护可减少费用为:

△1=A+B-C=1×全程锚杆单价+9×玻璃钢锚杆单价+金属网单价

=1×36.2+9×27.1 +113.4-6×45=123.5元。

开帮450米可节约帮支护费用D=450×△1=55575元。

使用中空注浆锚杆,可避免巷道的二次开帮,既节约了时间和劳动力,又有经济效益。以上效益对比还没有算恢复出货工人工资费用和运输电费费用,占用设备租赁费用。

中空注浆锚杆能在锚杆全长充分锚固,并能在开挖后立即提供相应的支护抗力,抑制围岩的松动和变形,避免或缓减工程施工及使用期间塌方冒顶事故或其它 病害的发生,特别是杆体周围具有足够而均匀的保护层厚度,大大增强了锚杆的耐久性。这些隐含的经济效益则是玻璃钢锚杆所无法比拟的。

4 结束语

中空注浆锚杆体系能确保锚杆杆体与孔壁间注浆饱满,充分发挥锚杆的锚固效应。在岩体开挖后能立即提供支护力(托板力或预应力),有效地保护煤(岩) 体的固有强度,阻止围岩的松动和变形,增强了巷道的稳定性。其杆体有足够的浆液包裹,大大提高了抵抗腐蚀的能力,显示出良好的耐久性。可避免或缓减塌方、 冒顶事故及其它工程病害的发生,隐性经济效益是不能低估的。

总之,中空型注浆锚杆体系结构新颖、技术先进、质量可靠,是对矿压大、帮壁破碎巷道支护发展跨越式的改革。对地层的适应性强,耐久性好,具有广阔的发展前景.它的出现和发展是当今我国锚固技术进步的一个标志。