淺談井巷工程中錨網(wǎng)支護工程主控項目的工程意義

孟慶國+孟慶石

摘 要：隨著煤礦日益發(fā)展，錨網(wǎng)支護在井巷工程施工過程中運用逐步成熟，本文根據(jù)白莊煤礦實際情況就錨網(wǎng)支護在支護工程中主次控項目的工程意義發(fā)表見解。

關(guān)鍵詞：井巷工程；錨網(wǎng)支護；主控項目

DOI：10.16640/j.cnki.37-1222/t.2017.16.108

1 主控項目實施條件

錨桿的桿體及配件的材質(zhì)、品種、規(guī)格、強度必須符合設(shè)計要求。

樹脂卷的材質(zhì)、規(guī)格、性能必須符合設(shè)計要求。錨桿安裝應(yīng)牢固，托盤密貼壁面、不松動。錨桿的擰緊扭矩不得小于100N·m。錨桿的抗拔力最低值不得小于設(shè)計值得90%。

2 主控項目實施意義和更新思路

2.1 錨網(wǎng)支護工程主控項目現(xiàn)狀

公司目前普遍使用的Ф18mm無縱筋螺紋鋼錨桿，16Mn材質(zhì)（鋼材屈服強度為350MPa，抗拉強度為520MPa），保證錨桿在承受最大89.0KN的拉力時不發(fā)生較大變形，在受到132.3KN時才會發(fā)生破斷。在確保錨桿強度條件下，可有效抑制圍巖變形，滿足巷道使用要求。

錨桿長度副井、風(fēng)井井筒使用2100mm，副井筒與井底車場連接處使用2300mm，副井各車場使用2500mm。巷道圍巖受到擾動，會在巷道周圍發(fā)育一個松動圈，松動圈的大小視圍巖強度、巷道大小、原巖應(yīng)力而變化。當(dāng)存在錨桿支護時，錨桿的預(yù)應(yīng)力或圍巖變形膨脹使其承受的拉應(yīng)力會使巷道松動圈范圍內(nèi)的巖石受到較大三向應(yīng)力，從而抑制了圍巖松動圈的發(fā)育，充分發(fā)揮圍巖的自承載能力。錨桿過短，若松動圈發(fā)育超過錨桿錨固段深度或錨固段無法懸吊下墜頂板，就有可能發(fā)生連同錨桿一起的頂板垮落事故。

式中D-為錨固劑直徑，取23mm；L為錨固劑長度，取500mm；n為錨固劑數(shù)量，取2只；d1為鉆孔直徑，取32mm；d2為錨桿直徑，取18mm；50為鉆孔時鉆孔深度偏差允許為50mm。

所以按照規(guī)定的參數(shù)進行現(xiàn)場施工才能保證足夠的支護強度。

托盤規(guī)格150×150×10mm，材質(zhì)為Q235鋼材（屈服強度235MPa）。錨桿托盤的工程意義在于將錨桿施加的預(yù)緊力傳遞給錨桿周圍的巖體，形成“錐形壓縮體”，在巖體內(nèi)形成三向應(yīng)力環(huán)境。由巖石應(yīng)力變化曲線可知，當(dāng)巖石處于三向應(yīng)力環(huán)境中時，巖石承受的軸向壓力要比沒有圍壓時大很多，巖石更不容易遭到破壞。托盤越大，托盤施加的應(yīng)力范圍越廣，每個錨桿形成的壓縮體疊加，最終形成一個壓力供抑制圍巖變形。

2.2 項目更新思路

樹脂藥卷由高性能不飽和聚酯樹脂、固化劑、促進劑、填料和其他化學(xué)助劑等組成，一般為雙組份包裝。使用時利用專門機具與錨桿進行攪拌安裝，兩組份均勻混合后可以快速固化并獲得很高的粘結(jié)錨固力、優(yōu)異的材料力學(xué)性能。錨桿與錨固劑的粘合強度一般取10N/mm2，公司使用CK2350錨固劑，性能如果不能達標(biāo)，錨固劑無法提供錨桿與鉆孔間的粘結(jié)力，錨固力與錨桿扭矩就可能無法達到標(biāo)準(zhǔn)。根據(jù)懸吊理論，錨桿就沒有足夠的錨固力，就無法吊掛住離層的頂、幫巖石。

錨桿托盤緊貼巖壁可以均勻的對巷道施加壓力，形成規(guī)則的壓縮錐形體；如果不能緊貼，托盤對巷壁的力是不均衡的和不穩(wěn)定的，不平衡的應(yīng)力作用在圍巖上使其破壞膨脹并最終平衡。所以托盤緊貼巖壁對于控制圍巖變形有著較大的作用。

錨桿的擰緊扭矩不得小于100N·m實際上是對錨桿施加了一個預(yù)緊力。

擰緊扭矩的計算公式如下：

擰緊力矩=扭矩系數(shù)×預(yù)緊力×螺紋公稱直徑。關(guān)鍵是扭矩系數(shù)，它同螺紋規(guī)格，螺紋表面處理的方法與螺紋的摩擦系數(shù)等有關(guān)。以上參數(shù)的不同扭矩系數(shù)是不同的，同時實際的螺紋連接不可避免地存在制造誤差，有時甚至存在螺紋有碰傷、銹蝕等缺陷，此時，即使一批螺栓連接副的摩擦系數(shù)保持恒定，其扭矩系數(shù)也將不可避免地存在一定的散差，而并非與摩擦相對應(yīng)的某一常數(shù)。一般抽樣檢查在試驗室通過測力計來進行率定扭矩系數(shù)。

依據(jù)有關(guān)文獻（《預(yù)緊扭矩與錨桿預(yù)緊力的關(guān)系》）給定的高強度螺紋鋼錨桿Ф18的扭矩系數(shù)取0.36計算扭矩為100N·m時預(yù)緊力為15.432KN。扭矩為120N·m時預(yù)緊力為18.52KN。

對不同預(yù)緊力的錨桿受力監(jiān)測數(shù)據(jù)分析比較得出：低預(yù)緊力（15～30kN）錨桿安裝后，受力增加很快；將預(yù)緊力增加到40～50kN，錨桿受力增加也比較快，但比低預(yù)緊力錨桿小，圍巖變形與頂板離層仍比較大；而高預(yù)緊力（80～100kN）強力錨桿安裝后受力變化不大，有效控制了圍巖的擴容與離層[6]。

錨桿預(yù)應(yīng)力低，導(dǎo)致錨桿支護產(chǎn)生的應(yīng)力場應(yīng)力值小，形成的有效壓應(yīng)力區(qū)范圍小，而且孤立分布，沒有連成整體；在高預(yù)應(yīng)力條件下，錨桿產(chǎn)生的應(yīng)力值大，形成的有效壓應(yīng)力區(qū)范圍廣，幾乎覆蓋了整個頂板，錨桿的主動支護作用得到充分發(fā)揮（預(yù)應(yīng)力在錨桿支護中的作用）。

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