CN1034782A - 一种柔性塑料锚杆联网支护方法 - Google Patents

Abstract

一种柔性塑料锚杆联网支护方法，可在矿山峒 室、巷道围岩和露天边坡加固时使用。它的支护方法 是，在需锚固的围岩上打成按顺序排列的孔，将柔性 塑料条带置于孔中，并在孔底折返后，用充填材料进 行端头或全长锚固，再按顺序导入邻孔，在锚固过程 中使围岩表面形成网状结构。这种锚杆在单孔中的 拉拔力是直径36毫米楔缝式普通木锚杆的1.5倍以 上，而成本却是木锚杆的1/3，并具有其它锚杆不可 取代的优越性。

Description

本发明涉及采矿工程，硐室、巷道及露天边坡加固的锚杆支护方法，特别适用于煤矿有采动压力影响和维护时间较短的煤层回采巷道两帮的支护。此方法用于软岩支护可能会有更积极的作用。

在矿山开采过程中，用锚杆支护的巷道占相当大的比重，而且多数是采用木锚杆和金属锚杆，它们在实际应用中，木锚杆存在着拉拔力低、寿命短的缺点，而金属锚杆虽然能够克服木锚杆的某些不足，但存在着成本高、重量大，工人安装时劳动强度大及不便于运输等缺点。在专利文件中，我们发现了昆明工学院申请的实用新型复合材料锚杆，它是采用直径5-10毫米钢丝绳或10-20毫米的塑料编织绳作骨料、外围用硅酸盐复合材料构成的圆柱体，从特征上看它的制造和安装工艺都比较复杂。为了克服现有锚杆支护技术的不足，我们综合了塑料网假顶、钢丝绳锚杆和水泥药卷锚固等支护技术的优点，发明了一种柔性塑料锚杆联网支护方法。

本发明的目的是，如果采用柔性塑料锚杆联网支护方法，可以解决目前上述现有锚杆支护的某些不足，而且可以实现节省钢材、木材，成本降低、寿命延长、结构简单、制造和施工容易、搬运轻巧并减轻工人的体力劳动强度等目的。

本发明的内容是，在需支护的围岩上按联网方式的需要，打成顺序排列的孔〔1〕，将具有柔性的塑料条带〔2〕，直接做为锚杆杆体置于孔中，并使其在孔中折返，然后用充填材料将孔充填捣实，进行端头或全长锚固后，再将外露部分延长导入邻孔进行锚固。在这种按顺序施工的过程中，使塑料条带在围岩表面形成网状保护结构。联网形状可灵活选用，如菱形、三角形、米字形或其它型状。根据对围岩支护作用大小的需要，塑料条带的横截面积、头数、锚孔深度和锚固段的长度可灵活选用。孔内的塑料条带位于孔壁和充填材料之间，全长锚固时，外部不联网也可作为锚杆支护围岩。

本发明与现有木锚杆支护相比，其优点是，其在单孔中的拉拔力，是直径36毫米楔缝式普通木锚杆的1.5倍以上，而成本仅为木锚杆的1/3。与钢丝绳锚杆相比，其优点是加工容易、重量轻、抗腐蚀、安装方便、锚固力可靠、材料来源容易解决，成本低。与复合材料锚杆相比，结构简单、制造、施工和运输方便。与其它金属类锚杆相比，成本更低、重量轻、运输安装都容易。总之本发明可使围岩支护费用大大降低，维护时间较长，安全可靠，施工简便、运输轻巧等优点。

以下附图可做进一步的说明：

图1.是菱形联网方式。

图2.是三角形联网方式。

图3.是米字形联网方式。

图4.是岩壁孔塑料条带和充填物剖示图。

如按图1，施工，联网方法比较简便。现对所用施工材料、工具和过程做详细说明。

柔性塑料锚杆联网支护方法，所用的塑料条带是由塑料制品厂生产的，出厂时是卷成盘状的，塑料条带的宽度在15毫米，厚度在1毫米左右时，每根的拉断力在4千牛顿以上。塑料条带根据现场使用条件选择，在有瓦斯和煤尘爆炸危险的巷道使用时，可选用有抗静电、抗燃烧的双抗型矿用塑料网编织带，在没有瓦斯和煤尘爆炸的厂所，可选用普通型的抗拉力足够的塑料打包带。在锚杆联网锚固施工时，可将盘状的条带主体增加一个放卷装置，可以使塑料条带随用随放随移动位置，因而不会发生混乱。按附图1，施工每孔最多有4股塑料条带，其组成的拉断力可达每孔16千牛顿以上。同图每排5孔时，总共保持8条即可连续施工。充填材料可选用快硬膨胀水泥锚固药卷以及其它品种的充填材料。个别情况为了加强支护效果时，也可在塑料网下插别荆条、木棍等附助护帮材料，也可在网上再进行喷射混凝土支护，施工时还需要另行准备材料和设备。

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柔性塑料锚杆联网支护方法，具体施工步骤是，先行在岩壁上打孔。如图1，所示布孔方式，用于煤层内巷道两帮的支护，巷帮高度2-3米时，孔的间排距可都按500-700毫米矩形布置。打完一至数排孔后，将盘状塑料条带主体的头端拉放出适当长度，在第一排孔的上、下两孔分别用的捣棍推入一条塑料条带，并使其在孔底折返，将中间各孔按十字交叉分别推入两条塑料条带，并在孔中折返。将水泥药卷按规定时间沾过水后，用捣棍推入孔底并捣实，端头锚固一卷即可。用两卷以上时要放一卷捣一卷。联网和锚固时也要对塑料条带施加一些予应力，要使孔内外的塑料条带尽量保持挺直。第一排孔的8条塑料带进行过端锚或全长锚固后，可按矩形对角线方向引往第二排孔进行锚固，以后类推。当水泥充填材料在孔内终凝后，可将荆条、木棍等辅助护帮材料插入塑料网与岩壁之间，以增加锚杆网的初撑力，并使围岩得到进一步地控制。当然在锚过网的岩壁上再进行喷射混凝土支护效果会更好。

柔性塑料锚杆联网支护方法，其作用原理是以原有锚杆支护理论为基础，即悬吊作用、组合岩梁作用、挤压岩拱等学说，但不管哪种理论，都是利用了围岩自身的部分承载能力，锚杆只起支持、充补、提高岩体自身承载能力的作用。而柔性塑料锚杆联网支护是将悬吊、组合，挤压作用综合为一体，给围岩体内和表面增加了抗拉的纤维结构，使岩体表面增加了承载能力。这里打个比喻，就象用麻袋装满沙土、碎石后将口扎紧，然后用很多这样的麻袋去打防洪墙、去垒碉堡一样，在强大的冲击和振动力面前而威然屹力。虽然麻袋内的沙土、碎石各颗粒之间彼此是不连续的，但在它们周围有纤维束缚时，它们的移动量是有限的。而柔性塑料锚杆联网支护方法中的塑料带相当于麻袋纤维，被支护的围岩表面相当于有一定移动能力的沙土、碎石，被锚固围岩的深部可相当于麻袋的整体，将岩体表面的塑料网同岩体深部比较稳定的部分锚固成一个整体，就组成了类似麻袋垒成的工程掩体一样，只不过这个麻袋的孔眼比较大，而袋内装的材料也不象沙石那样松散而已，我想其支护原理是可以这样借鉴和理解的。

柔性塑料锚杆联网支护方法，其支护参数选择的依据，同其它锚杆支护一样，主要是采用工程类比法。我们在河北南部某煤矿的回采巷道内曾做过，用楔缝式普通木锚杆全断面支护试验，支护效果令人满意，从掘进时安装到回采，木锚杆支护的巷道使用18个月，未进行任何维修，完成了工作面的回采任务，而且巷道断面自始至终保证了通风、运输、行人的要求。其支护参数，锚杆密度500×500毫米或700×700毫米。锚杆孔深1.5米，锚杆直径36毫米，托板长宽厚为400×200×50毫米的木板，巷道高度2-3米，宽度2.3-2.6米，包括顶锚杆每排8-11根。巷道两帮为煤体，用捣碎法试验其坚固性系数，f值＝0.5-0.6，顶板为沙页岩，其单轴抗压强度为30-40MPa。平均每根木锚杆的拉拔力为10千牛顿左右。如果用以上的木锚杆在上述岩层条件下，已经取得了很好的支护效果，那么用柔性塑料锚杆支护方法，采用相同的支护密度，即孔的间排距为500-700毫米，而单孔的拉拔力达到16千牛顿以上时，予计要比木锚杆支护效果好得多。因为柔性塑料锚杆支护在单孔中的拉拔力大于木锚杆，受力均匀，锚固可靠，有效期长，并具有一定的让压性，所以它在软岩巷道支护方面可能发挥出更积极的作用。

柔性塑料锚杆联网支护方法的成本核算，可同上述楔缝式普通木锚杆支护方法进行比较计算。普通木锚杆包括杆体、楔体和托板，每立方米原木只能加工出102套合格的产品，根据原木的价格和加工费，可计算出每套木锚杆的价格，如原木按现行市场价为400元/立方米，每套木锚杆为4元/套左右。而塑料锚杆联网支护方法，按同上述木锚杆相同的孔深和密度，每孔只需8米长的条带，就可超过木锚杆的拉拔力，而这种塑料条带每公斤按6.5元计算，每公斤可生产出100余米，这样每孔的塑料条带的费用只需0.5元左右，再加上水泥充填材料和荆条木棍等辅助材料，每孔只需1元左右，用全长锚固，再增加一些充填材料费用，充其量成本只能达木锚杆支护成本的三分之一，当然全长锚固时充填材料的造价应选用低一些的。

Claims (3)

1、一种柔性塑料锚杆联网支护方法，其特征是，在需支护的围岩上，按联网方式的需要，打成顺序排列的孔[1]，将具有柔性的塑料条带[2]直接做为锚杆杆体置于孔中，并使其在孔中折返，然后用充填材料将孔充填捣实，进行端头或全长锚固后，再将外露部分延长导入邻孔进行锚固，在这种按顺序施工的过程中，使塑料条带在围岩表面形成网状结构，联网形式可灵活选用，如菱形、三角型或米字型。

2、如权利要求1所述的柔性塑料锚杆联网支护方法，其特征在于塑料条带的横截面积、头数和锚孔深度、可根据现场的实际情况灵活选用。

3、如权利要求1所述的柔性塑料锚杆联网支护方法，其特征在于孔内的塑料条带位于孔壁和充填材料之间，全长锚固时，外部不联网也可作为锚杆支护围岩。

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