全长锚固水泥药卷锚杆的试验应用闫泉峰,肖尚红,曹国华(新汶矿业集团公司华丰煤矿,山东宁阳271413)摘要:针对冲击地压矿井巷道支护难的问题,根据煤岩体冲击碎胀破坏机理,按照锚固约束层作用原理,提出了发挥锚固约束层的最佳支护形式:全长锚固水泥药卷锚杆技术,介绍了该锚杆的性能特点及应用情况,对冲击地压矿井、软岩矿井与高地压矿井需要高强度高锚固力的巷道支护具有很好的借鉴作用。关键词:膨胀水泥药卷;全长锚固;高强锚杆中图分类号:TD353+16文献标识码:A表1锚固剂性能1问题的提出随着开采深度的增加,华丰煤矿深部巷道围岩的压力亦随之增大,回采巷道支护极其困难,一直没有得到根本解决,尤其是在4#层冲击地压下煤巷支护更困难,严重影响着矿井的安全生产。华丰煤矿现开采深度已在-920m,属深部开采,主采煤层4#煤属强烈冲击倾向煤层,自1992年以来,开采过程中频繁发生冲击地压,70%的冲击地压发生在采面顺槽中,其破坏程度是严重的,巷道变形严重威胁着矿井的安全生产。因此,华丰煤矿与煤科总院北京开采所合作,根据煤岩体冲击的碎胀破坏机理,结合锚杆的作用,按照锚固约束层作用原理,提出了充分发挥锚固约束层的最佳支护形式-全长锚固水泥药卷锚杆,经工业性试验及矿压观测表明,取得了良好的支护效果。图1快硬水泥全长锚固剂表2全长锚固水泥药卷技术特征该水泥锚杆锚固卷为实心式,由滤水纸缝合成筒形口袋,内装锚固剂,上端扎口而成,生产工艺2全长锚固水泥药卷锚杆的研制211全长水泥锚固锚杆锚固剂配制目前水泥锚杆所用锚固剂有两类型,一种为混合型,一种为单一型。单一型是采用特种水泥生产厂家所生产的特种水泥装袋而成,其性能受厂家产品影响。混合型以普通水泥为基材,掺以其它混合料配制而成,该类型锚固剂可以就地取材,料源丰富,成本低,具有很大的优越性,因此采用混合型锚固剂,具有快凝、早强、微膨胀、后期强度持续增长等特点。锚固剂性能见表1,各项指标均超过行业标准。全长锚固药卷为浸水式,纵向抗张强度大于流程为:118kNƒm,规格见图1和表2。矿山压力与顶板管理2000.№3·67·原材料检验称量配料袋纸搅拌缝合纸筒装料制卷质量检验塑料袋封口装箱包装参数药卷直径ƒmm药卷长度ƒmm药卷质量ƒg初凝时间ƒmin终凝时间ƒmin钻孔孔径ƒmm浸水时间ƒsLMN28ƒ30028±13003005±110±132±260-70性能凝结时间ƒmin抗压强度ƒMPa膨胀率ƒ(%)015h备注初凝终凝015h1h水泥锚固剂4151912231232110126室温条件水灰比013行业标准4～78～11>8>14>012212全长锚固锚杆杆体工艺锚杆杆体选用建筑变形螺纹钢筋加工,杆体结构见图2,由螺纹钢锻压、滚丝、淬火装配而成。工艺流程为:→→→→→选材下料滚丝淬火装配包装。213全长水泥锚杆锚杆安装工艺全长粘接锚杆需6个水泥药卷,如用人工把杆体直接插入孔底,几乎是不可能的。为了减少劳动强度,加快安装速度和保证安装质量,该锚杆安装使用掘进打孔机具(煤电钻或凿岩机),将杆体推入孔底。图2全长锚固锚杆杆体结构道段推进过程中经受了多次2级以下破坏性冲击地压,巷道基本保持完整。试验结果见表3。3支护形式及支护参数311试验地点条件试验地点在2407与1407上分层采面上巷的交界段。2407面位于井田西部二采区的-608水平的下延部位,北部为未采区,东部与1407面相邻。两面相向对采,计划1407面采过试验巷道段30m左右停采,2407面南部为2406、1406面的采空区,两面间留100×100m断层隔离煤柱,该煤柱在2407采面推过后成为孤岛,试验巷道位于断层煤柱的范围内,巷道埋深780m。表3全长锚固水泥锚杆试验结果顶为中粗砂岩,厚度达20m以上,直接底为粉砂岩,厚度为215m。质量检测与井下试验结果表明:全长锚固水泥高强锚杆技术性能满足行业标准,安装工艺简单,施工质量可靠,既能有效地控制围岩变形破坏,又能适应冲击地压影响下的剧烈变形巷道,是支护高地压大变形巷道的有效方法之一。全长锚杆水泥膨胀锚杆浸水后水泥锚固剂膨胀凝结,将松散围岩体与锚杆粘结在一起,靠水泥膨胀压力充填钻孔,避免了因钻孔卸压而造成降低围岩强度,从而增强了围岩的自身强度和完整性。避免了端头锚杆的锚固力集中在两端的弊端,减少应力集中造成锚杆被拉断现象,从而保证锚杆的支护效果。312支护形式根据地质赋存...