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1、权 景 伟 教授级高级工程师 华电煤业集团有限公司山西分公司 副总经理 中国华电集团山西煤矿安全监察局 副局长中 国 矿 业 大 学 兼职教授 硕士研究生导师中国煤炭工业协会煤矿支护专业委员会 专家组成员 中国岩石力学学会软岩控制分会 常务理事 _ 电 话: 0351-5721006 手 机: 15364965995 E-mail: Q,煤巷树脂锚杆支护技术与工艺 权 景 伟 二0一五年六月,1 树脂锚杆支护定义、原理树脂锚杆支护是树脂锚固剂配以各种材质杆体的锚杆进行工程支护的锚杆支护技术。它的工作原理是把以树脂胶泥为基础的胶粘剂和固化剂（二者完全分开）用锚杆轻轻装入钻孔，随后将锚杆以一定速度
2、边旋转边搅拌地推入到眼孔底部，把两种化学物质充分混合，使胶粘剂迅速聚合并使锚固段锚杆与钻孔孔璧紧密地粘结在一起取得较高的强度，并通过托板的安装和螺母的拧紧，对围岩起到支护作用(锚杆支护示意图.exe)。,锚杆杆体-左旋无纵筋螺纹钢(专用锚杆钢)加工，必须符合MT/T 11042009（MT1104-2009 煤巷锚杆支护技术规范.doc）国家煤巷锚杆支护技术规范要求;不得应用非专用锚杆钢加工锚杆(如建筑螺纹钢)，尽可能地避免用右旋全螺纹大螺距锚杆，以确保锚杆施工质量（合理存放锚杆）。锚杆托板-分标准和异型两种，其规格强度必须与杆体匹配。螺母-必须应用快速安装螺母。锚固剂-必须符合树脂锚杆“锚固
3、剂MT 146.1-2002”的标准要求。,锚杆与巷道的表面不垂直，普通的锚杆托盘对锚杆起剪切作用，导致锚杆拉应力降低甚至断裂。异型托盘能保证锚杆托盘与围岩壁、锚杆螺母与锚杆托盘紧贴，改善锚杆托盘和杆体的受力状态，实现锚杆杆体及其构件在结构上达到合理匹配的目的。现场施工的锚杆杆体使用该异型托盘后，能达到设计极限载荷受力要求。将锚杆的锚固力完全转化为对托盘的压力，解决了锚杆螺母与托盘对锚杆的剪切破坏的问题，避免了锚杆的断裂破坏。,快速安装螺母和减摩垫圈图片,树脂锚固剂图片,树脂锚固剂产品类型和技术参数,树脂锚固剂生产必须执行中华人民共和国行业标准。厂家应提供质量合格、稳定的产品，锚固剂中固化剂的
4、颜色必须符合行业标准中的规定，对锚固剂的性能、特征、外形尺寸、搅拌时间、初凝时间及正确的使用方法均在产品说明书中说明。使用树脂锚固剂的井口内不得同时混用不同生产厂家的锚固剂。变更供应厂家或应用新型锚固剂前必须经本单位分管掘进副总工程师以上技术领导批准，并针对变更后的锚固剂性能采取相应措施。,原则上一根锚杆锚固所用的锚固剂数量不应超过2支。一根锚索所用的锚固剂数量不应超过3支；当使用两支及以上不同型号的树脂锚固剂时，应按锚固剂凝固速度先快后慢的顺序，将锚固剂依次放入钻孔中，先将锚固剂推到孔底，再启动锚杆钻机搅拌树脂锚固剂。一根锚杆（锚索）锚固若用双速锚固剂，只能用1根，严禁用两卷及以上双速锚固剂
5、,锚固剂使用前应进行检查，不应使用过期、硬结、破裂等变质失效的锚固剂。现场控制和杜绝变质失效锚固剂的途径： 1、先进库先出库、先下井先使用的原则； 2、存放环境杜绝水、泥等影响； 3、控制码放高度，防止挤压变形； 4、综掘机作业工作面杜绝油脂影响因素。,2 树脂锚杆支护三径匹配定义、原理, 树脂锚杆支护三径匹配定义 树脂锚杆支护三径是指钻孔直径、锚杆直径、树脂药卷直径。 树脂锚杆支护三径匹配是指钻孔直径、锚杆直径、树脂药卷直径“三径”之间的最佳配合，从而使树脂锚杆支护结构整体达到最佳的支护状态。,钻孔直径、锚杆直径、树脂药卷直径关系示意图,树脂药卷锚固100mm螺纹钢锚杆锚固力, 树脂锚杆支护
6、三径匹配原理,（1） 锚杆直径对于是否能够有效充分地均匀搅拌树脂药卷以及锚杆是否能够顺利安装起着非常关键的作用。当使用无纵筋左旋螺纹钢锚杆时钻孔直径与锚杆直径之差应在610mm之间；当使用带纵筋建筑螺纹钢锚杆时钻孔直径与锚杆直径之差应在612mm之间（对于少量应用普通圆钢杆体锚杆的可参照使用带纵筋建筑螺纹钢锚杆的原则执行）；为了获得较大的锚固力和较好的支护效果，上述数值一般应取中间偏下值,即78mm之间。,（2） 树脂药卷直径应比钻孔直径小36mm。因此，综合各方面因素，目前一般选用直径27mm或28mm的钻头，应用1822mm的左旋无纵筋螺纹钢等强锚杆，直径23mm的树脂药卷。, 树脂锚杆支
7、护结构整体匹配原则,指除树脂锚杆支护三径匹配外，树脂锚杆支护结构中的其它构件也必须匹配，如托板、螺母、网、梁。在各构件强度不均的情况下，这些构件中锚杆的强度应该是最低的，但锚固强度（锚固力）应是最大的，螺母次之，托板再次之。,3、锚固类型,端头锚固 加长锚固 全长锚固（一般不推荐 ？！）规范标准第2页（MT1104-2009 煤巷锚杆支护技术规范.doc）, 爆破,锚杆支护在任何时候都存在一个在破岩的同时如何保护围岩的问题。这是锚杆支护的工艺技术基础，也是锚杆支护能否成功的关键。因为爆破成形不好，直接降低围岩强度，不利于锚杆托板与顶帮密贴，锚杆受力条件变差，围岩加固强度减小，强化程度变低，减弱
8、了它的抗外载能力，直接影响巷道维护效果。,“三软”煤层因采用传统的爆破工艺，掘进巷道成形较差，片帮严重。采用“预留滞后爆破，手镐成形”的护帮方法，能够实现既爆破围岩又保护围岩的目的。所谓“预留爆破，手镐成形”就是在爆破图表设计时把炮眼布置成倒梯形，以巷道宽度4.2m的断面为例，上边眼距帮250，下边眼距帮8001000，其它边眼在这两个边眼的连线上，边眼间距650。巷道中部向上的炮眼深度800，向下的1500mm。,爆破后巷道断面成倒梯形，上部巷宽接近巷道毛断面宽度，下部宽度比巷道毛断面宽度小14002000，一侧预留7001000。预留的松动煤体，利用其残余强度保护巷道轮廓线处的煤岩体的完整
9、稳定。在需要支护时，再用风动铲将预留松动煤体刷大到巷道设计断面尺寸。,7001000 28002200 7001000 “三软”煤层预留爆破后的倒梯形巷道断面,对于中硬的煤层，坚固性系数f=1.53，采用修边爆破的方法来控制巷帮成形。修边爆破的实质就是增加帮眼数量，缩小帮眼间距和抵抗线距离，适当减少装药量。设计爆破图表时，要求帮眼口距巷道轮廓线150，眼底落在巷道轮廓线上。帮眼间距300350，与辅助眼的抵抗距离450500。顶眼距顶板200250，眼距500600。,4 锚杆孔施工 顶板锚杆孔应由外向掘进工作面逐排顺序施工，每排锚杆孔宜由中间向两帮顺序施工。 从巷道走向剖面、纵向剖面、倾斜巷
10、道等情况分析如下。, 打眼的顺序和原则,（1）、顶板支护优先快速原则：锚杆支护巷道落煤（岩）后，迎头达到可以进行顶板锚杆支护的高度时，必须立即进行顶板支护，巷道顶板锚杆支护必须紧跟迎头施工，不得为了网的压茬而使迎头一排锚杆虚设。如两帮稳定、不片帮，帮锚杆施工可适当滞后一段距离，但滞后距离和最大空帮时间必须在作业规程、措施中明确规定（要注意预留滞后支护和滞后支护的区别）。（2）、由外向里逐排、每排中间向两边逐根原则：顶锚杆必须逐排由外向迎头顺序施工，每排内锚杆必须由中间向两帮顺序施工，必须采用快速安装工艺钻孔、搅拌、安装，应尽可能减少顶板空锚时间。严禁采用一次性将所有钻孔打好，再一次性安装锚杆的
11、方法施工。,（3） 施工锚杆孔还要兼顾以下问题顶部永久支护锚杆必须紧跟迎头，且逐排向迎头施工，距离迎头的最大控顶距离不得超过1个循环进尺加300的距离。每个循环支护工作完成后，紧靠迎头的一排顶部锚杆，距迎头的最大控顶距离不得大于1/2个锚杆排距，不得小于200；巷道顶板最外侧锚杆距帮不大于300，不得小于200；两帮最上端锚杆距顶不大于300，不得小于200；类围岩巷道两帮墙基锚杆距底板不大于300，该锚杆宜向底板倾斜，其倾斜角度应在支护设计中作出规定，倾斜锚杆宜与异形托板配套使用，以提高锚固效果。锚杆必须推到孔底，螺母外锚杆丝扣长度应控制在50以内。安装撅顶道的顶部锚杆螺母丝扣外露宜在304
12、0，便于装撅顶道吊环。撅顶道吊环使用螺母厚度不得低于25，安装时必须上满丝。,（4）、顶板锚杆眼施工时，一般换钎子次数不应超过1次。顶板锚杆眼施工一般可按下列快速方法施工：如图4，第1次打锚杆眼将锚杆机放在断面中间，一次成孔，（接着一次性快速安装锚杆）；第2次将锚杆机放在右帮位置21下方（也可以放在左帮位置21下方），用约1.2m的短钎子分别打21、22号眼孔，换长钎子再分别打22、21号眼孔。这样打1排锚杆眼少挪两次钻机。据统计，每少挪1次钻机平均可节省时间2min，按1个循环进尺1.6m，两排锚杆计算，每循环可节省时间8min。每天节省挪钻机时间在2430min。如果巷道断面较大，应安排多
13、台锚杆机施工，挪锚杆机的原理是相同的，次数减少，既节省了时间，又避免了多台钻机互相影响。,帮锚杆眼施工、锚杆安装质量 怎样保证？！,帮锚杆施工尽可能的应用固定式施工机械施工（如液压式锚杆施工台车、掘进机机载锚杆机等，如北京景隆重工机械有限公司生产的全液压锚杆锚索钻车和山东兖煤黑豹矿业装备有限公司生产的掘锚护一体机） 不赞成为保护落后生产力，采用落后帮锚杆施工材料和工艺,锚杆钻孔施工示意图,掘进迎头（特别是上山掘进）一排锚杆的设计与施工（顶部与煤壁距离/拖根或造成第一排锚杆倾斜巷道锚杆支护的整体性（主动支护和被动支护交替进行的危害）,对锚杆孔的深度要求现场眼深的控制方法主要采用定长的钎子进行钻眼
14、，即施工锚杆孔所用的钻杆长度不得大于所用锚杆的长度；眼孔过浅：有效锚固的范围降低，会导致锚固的深度不足，同时将会锚杆的丝扣全部暴露在外，锚杆螺母不能将托盘紧固到贴紧煤岩面。（锚固杆体的丝扣加工的长度为90mm，眼孔的深度超过标准的30mm后，会导致锚杆的丝扣外露小于60mm，螺母外露丝扣不足20mm。）眼孔过深：锚固剂被顶入眼底，部分锚固剂不参与支护，锚固长度降低，降低了支护的效果。 巷道帮部、特别是巷道的底角锚杆孔可采用压风扫眼进行清除岩沫和水分，保持锚固剂与锚杆眼孔亲密结合。现场常用清孔器，利用压缩空气将杂物吹出眼内。由于煤帮锚杆孔含水或湿润对树脂锚杆的锚固效果有一定的影响，帮锚杆孔可采用
15、干打外喷方式施工，但必须确保外喷降尘效果。,5 锚杆安装 锚杆安装应优先采用快速安装工艺。锚固剂使用前应进行检查，不应使用过期、硬结、破裂等变质失效的锚固剂。当使用两卷以上不同型号的树脂锚固剂时，应按锚固剂凝固速度先快后慢的顺序，将锚固剂依次放入钻孔中，先将锚固剂推到孔底，再启动锚杆钻机搅拌树脂锚固剂。,螺母应采用机械设备紧固，必须进行二次紧固，其扭矩或预紧力大小、紧固时间应在作业规程、措施中明确规定。螺母安装达到规定预紧力矩后，一般不得将螺母卸下重新安装。托板应紧贴钢带、网或巷道围岩表面，当锚杆与巷道的周边不垂直时应使用异型托板。锚杆托板与螺母之间宜使用减摩垫圈。,锚杆快速安装工艺,使用销钉式力矩螺母或尼龙衬垫力矩螺母，利用锚杆机扭矩将销钉切断并上紧螺母，实现锚、安一体化(见下页图片)。实施过程：先打一个锚杆眼铺网上钢带上托盘装锚固剂搅拌(锚固剂初凝) 上紧螺母对准锚带控制孔打下一个锚杆眼装锚固剂搅拌(锚固剂初凝) 上紧螺母。根据测算使用快速安装螺母比使用普通螺母施工效率可提高1/3上，缩短了掘进循环时间，加快了施工速度，效益显著。,
