CN105626110A - 一种全长锚固施工方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种全长锚固施工方法，安装前，需要检查测力锚杆、锚索孔布置形式、孔距、孔深、角度以及测力锚杆的各个部件是否符合规范，如不符合，需要及时调整至合格；在安装时，将锚固剂放入钻孔中，并利用测力锚杆向孔底方向推进，在测力锚杆帮部用4支锚固剂，测力锚杆顶部用3支锚固剂；调节锚固剂胶泥稠度，使得测力锚杆顶部的胶泥稠度为50～55mm，测力锚杆帮部的胶泥稠度为55～60mm；调节锚固剂在测力锚杆顶部的初凝时间为110s，测力锚杆帮部为140s；固定测力锚杆，防止移位，再安装锚杆螺母和锚杆托盘即可。本发明通过改变锚固剂胶泥稠度、凝结时间、直径及提高测力锚杆整体强度、锚杆破帽扭矩和锚杆端头形状等，在不增加作业人员，基本不改变传统施工机具的前提下，方便快捷地实现全锚支护。
Description
技术领域
本发明涉及一种煤矿巷道掘进施工技术，尤其涉及的是一种全长锚固施工方法。
背景技术
煤矿巷道的锚杆支护技术在我国应用起始于1950年,至今已经有50多年的发展历史,与传统的支护方式相比较,锚杆锚固技术有其自身的鲜明特点。锚杆支护是通过锚杆将结构物与围岩紧紧连锁在一起，依赖锚杆与周围围岩的抗剪强度传递结构物的拉力，使围岩自身得到加固，达到保持结构物和岩体稳定的目的。这种工艺能在地层开挖后，立即提供支护抗力，有利于保护地层的固有强度，有效阻止地层的进一步扰动，控制地层变形的发展,将结构物、地层紧密连锁在一起,形成共同的工作体系，提高施工过程的安全性。提高地层软弱结构面、潜在滑移面的抗剪强度，改善地层的力学性能、应力状态，使其向有利于稳定的方向发展。锚杆的作用部位、方向、结构参数、密度和施工时机可以根据需要方便地设定和调整,能以最小的支护抗力获得最佳的稳定效果。锚杆亦可以显著节约工程材料，有效地提高场地的利用率,经济效益十分显著。
由于锚杆支护具有“快速、主动、有效”的特点,得到广大煤炭企业普遍认可。经过多年的研究、改进和工程实践,已成为我国煤矿巷道的主要支护形式之一，但随着开采水平延深，高地压、高应力不断显现，目前广泛采用的端头锚固锚杆支护已不能满足现场支护需要。端部锚固锚杆，锚固剂的作用在于提供黏结力，使锚杆能承受一定的拉力，锚杆的拉力除锚固端外，沿长度方向是均匀分布的，由于锚杆与钻孔间有较大的空隙，所以锚杆抗剪能力只有在岩层发生较大错动后才能发挥出来，而全长锚固测力锚杆是将锚杆杆体与钻孔孔壁粘结在一起，使锚杆随着岩层移动承受拉力；当岩层发生错动时，与杆体共同起剪切作用，阻止岩层发生滑动。对于端部锚固锚杆，杆体各部位的应力和应变相等，除锚固范围外，任何部位岩层的离层都均匀分散到整体杆体的长度上，导致杆体受力对围岩变形和离层不敏感，支护刚度低。
在国家对煤矿安全生产要求愈发严格的大环境下，随着开采水平的延深、地应力增加，矿井深部支护难度很大。目前煤矿巷道普遍采用的端锚支护，已不能有效解决高地压带来的高应力对巷道的破坏，导致巷道支护后不久，即发生离层、底臌、片帮等不同类型的破坏，破坏速度快，变形量大，给煤矿安全生产带来很大威胁。
发明内容
本发明的目的在于克服现有技术的不足，提供了一种全长锚固施工方法，实现全长锚固工艺。
本发明是通过以下技术方案实现的，本发明包括以下步骤：
(1)安装前，需要检查测力锚杆、锚索孔布置形式、孔距、孔深、角度以及测力锚杆的各个部件是否符合规范，如不符合，需要及时调整至合格；
(2)在安装时，将锚固剂放入钻孔中，并利用测力锚杆向孔底方向推进，在测力锚杆帮部用4支锚固剂，测力锚杆顶部用3支锚固剂；
(3)调节锚固剂胶泥稠度，使得测力锚杆顶部的胶泥稠度为50～55mm，测力锚杆帮部的胶泥稠度为55～60mm；
(4)调节锚固剂在测力锚杆顶部的初凝时间为110s，测力锚杆帮部为140s；
(5)固定测力锚杆，防止移位，再安装锚杆螺母和锚杆托盘即可。
作为本发明的优选方式之一，所述锚固剂的规格：帮部为Z2560，直径25mm，长度60cm；顶部为Z2860，直径28mm，长度60cm。
作为本发明的优选方式之一，所述锚固剂包括质量配比为1：0.02～0.1的树脂胶泥与固化剂，所述树脂胶泥按重量计，不饱和聚酯树脂1000～1500份，石灰石粉3000～3500份，二甲基苯胺3～5份，白碳黑3～8份。作为本发明的优选方式之一，所述测力锚杆包括锚杆杆体、锚杆螺帽和锚杆托盘，所述全长锚固测力锚杆设置于岩孔中，所述全长锚固测力锚杆与岩孔的缝隙中填充锚固剂层，所述锚杆杆体的首端依次套设锚杆螺帽和锚杆托盘，所述锚杆本体上开设外螺纹，所述锚杆螺帽通过外螺纹连接在锚杆杆体上，所述锚杆本体的末端为倾斜斜面。
作为本发明的优选方式之一，所述倾斜斜面为45°的倾斜斜面。
作为本发明的优选方式之一，所述锚杆螺帽上开设连接螺孔，所述连接螺孔上设有用于锚杆杆体在安装时抵破的螺帽堵片。
本发明相比现有技术具有以下优点：本发明的全长锚固测力锚杆，杆体受力对围岩变形和离层很敏感，能及时抑制围岩离层与滑动，支护强度高，通过改变锚固剂胶泥稠度、凝结时间、直径及提高锚杆整体强度、锚杆破帽扭矩和锚杆端头形状等，在不增加作业人员，基本不改变传统施工机具的前提下，方便快捷地实现全锚支护。
附图说明
图1是本发明的结构示意图；
图2是锚杆螺帽抵破前的结构示意图；
图3是锚杆螺帽被锚杆杆体抵破后的结构示意图。
具体实施方式
下面对本发明的实施例作详细说明，本实施例在以本发明技术方案为前提下进行实施，给出了详细的实施方式和具体的操作过程，但本发明的保护范围不限于下述的实施例。
本实施例包括以下步骤：
(1)安装前，需要检查测力锚杆、锚索孔布置形式、孔距、孔深、角度以及测力锚杆的各个部件是否符合规范，如不符合，需要及时调整至合格；
(2)在安装时，将锚固剂放入钻孔中，并利用测力锚杆向孔底方向推进，在测力锚杆帮部用4支锚固剂，测力锚杆顶部用3支锚固剂；
(3)调节锚固剂胶泥稠度，使得测力锚杆顶部的胶泥稠度为50～55mm，测力锚杆帮部的胶泥稠度为55～60mm；
(4)调节锚固剂在测力锚杆顶部的初凝时间为110s，测力锚杆帮部为140s；
(5)固定测力锚杆，防止移位，再安装锚杆螺母和锚杆托盘即可。
所述锚固剂的规格：帮部为Z2560，直径25mm，长度60cm；顶部为Z2860，直径28mm，长度60cm。
所述锚固剂包括质量配比为1：0.02的树脂胶泥与固化剂，所述树脂胶泥按重量计，不饱和聚酯树脂1500份，石灰石粉3000份，二甲基苯胺3份，白碳黑6份。
本实施例的固化剂为市售产品，长沙新德航化工有限公司的H-2152固化剂。
顶板锚固剂规格：Z2860(直径28mm、长度60cm)，锚杆钻孔直径D0为32mm，深度2.4m，每孔3支锚固剂。测力锚杆：￠22×2500m。由于炮后，施工顶板测力锚杆时，下部矸石未清理，若锚固剂长度过长，巷道上部空间小，测力锚杆不能顺利安装，故采用3支Z2860。锚固剂长度：0.6m×3＝1.8m。计算得出：锚固长度：H＝2.5m，满足全长锚固。
根据体积计算可得：V孔-V锚杆＝V锚固剂
设锚固长度为X，得：π*(D0/2)2*X-π*(D1/2)2*X＝π*(D1/2)2*L0
D0为钻孔直径，D1为锚杆直径,L0为锚固剂的长度。
Z2560的规格为直径25mm、长度60cm。
在现有的普通端锚锚固剂中，端锚锚固剂规格为：Z2850(直径28mm、长度50cm)，锚杆钻孔直径32mm，深度2.4m，每孔2支锚固剂。锚杆：￠22×2500m。锚固剂长度：0.5m×2＝1.0m，计算得出：锚固长度：H＝1.45m。
无纵筋左旋测力锚杆右旋安装过程中，树脂是向孔底方向推进，在测力锚杆的挤压作用下，部分树脂要向空口逆向移动充填，增大了安装阻力。顶部测力锚杆安装钻机扭矩大，采用3支Z2860树脂，既能满足安装要求，又为安装提供施工空间；帮部采用4支Z2560树脂。
通过减少胶泥稠度，胶泥稠度的数据越小，稠度越大。锚固剂胶泥稠度顶板为50～55mm，帮部55～60mm。顶板胶泥稠度大于帮部是因为在搅拌过程中，胶泥稠度如果大于55mm，在重力的作用下，易造成流失，不能实现全锚。
初凝时间过短，在快速搅拌工程中产生热量，使锚固剂的凝固时间进一步缩短，导致锚固剂还未充分搅拌，最初搅拌的树脂已经开始凝固，造成测力锚杆安装失败。本实施例调整不饱和聚酯树脂和石灰石粉的配比，最终确定顶部锚固剂初凝时间为110s，帮部为140s，顶部安装快，若初凝时间过长，搅拌后的锚固剂在重力作用下易下移，破坏锚固效果；帮部安装稍困难，故增加初凝时间，另因水平测力锚杆眼搅拌后锚固剂不易移动，不会影响锚固效果。
表1为端锚锚固剂和全长锚锚固剂的性能对比表
如图1～图3所示，本实施例的全长锚固测力锚杆包括锚杆杆体1、锚杆螺帽2和锚杆托盘3，所述全长锚固测力锚杆设置于岩孔中，所述全长锚固测力锚杆与岩孔的缝隙中填充锚固剂层，所述锚杆杆体1的首端依次套设锚杆螺帽2和锚杆托盘3，所述锚杆本体上开设外螺纹，所述锚杆螺帽2通过外螺纹连接在锚杆杆体1上，所述锚杆本体的末端为倾斜斜面。
本实施例中，倾斜斜面为45°的倾斜斜面，可以减少锚杆在搅拌安装过程中推进阻力。
所述锚杆螺帽2上开设连接螺孔21，所述连接螺孔21上设有用于锚杆杆体1在安装时抵破的螺帽堵片22。
为防止锚杆在搅拌安装过程中，扭矩力过大，螺帽堵片22提前抵破，造成锚杆安装失败，根据现场试验情况，螺帽堵片22抵破扭矩由原来的90～110N.m提高为130N.m～150N.m，可以通过增加螺帽堵片22的厚度来实现。通过锚杆的调整实现全锚。
本发明的树脂锚固剂全长锚固技术基本上没有改变原来的施工机具，设备也没有额外投入，仅调整了锚固剂参数和使用数量以及锚杆部分参数。原Z2850锚固剂价格4.60元/支，每根锚杆用2卷，一根锚杆锚固剂成本9.2元。改良后Z2860锚固剂价格5.52元/支，顶板每根锚杆3卷，每根锚杆锚固剂成本16.26元；Z2560锚固剂价格4.84元/支，帮部每根锚杆4卷，每根锚杆锚固剂成本19.36元。前期锚固剂投入略有增加，但考虑后期巷道维修投入的大量材料和人工成本，综合投入整体减少的。
以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (6)
1.一种全长锚固施工方法，其特征在于，包括以下步骤：
(1)安装前，需要检查测力锚杆、锚索孔布置形式、孔距、孔深、角度以及测力锚杆的各个部件是否符合规范，如不符合，需要及时调整至合格；
(2)在安装时，将锚固剂放入钻孔中，并利用测力锚杆向孔底方向推进，在测力锚杆帮部用4支锚固剂，测力锚杆顶部用3支锚固剂；
(3)调节锚固剂胶泥稠度，使得测力锚杆顶部的胶泥稠度为50～55mm，测力锚杆帮部的胶泥稠度为55～60mm；
(4)调节锚固剂在测力锚杆顶部的初凝时间为110s，测力锚杆帮部为140s；
(5)固定测力锚杆，防止移位，再安装锚杆螺母和锚杆托盘即可。
2.根据权利要求1所述的一种全长锚固施工方法，其特征在于，所述锚固剂的规格：帮部为Z2560，直径25mm，长度60cm；顶部为Z2860，直径28mm，长度60cm。
3.根据权利要求1所述的一种全长锚固施工方法，其特征在于，所述锚固剂包括质量配比为1：0.02～0.1的树脂胶泥与固化剂，所述树脂胶泥按重量计，不饱和聚酯树脂1000～1500份，石灰石粉3000～3500份，二甲基苯胺3～5份，白碳黑3～8份。
4.根据权利要求1所述的一种全长锚固施工方法，其特征在于，所述测力锚杆包括锚杆杆体、锚杆螺帽和锚杆托盘，所述全长锚固测力锚杆设置于岩孔中，所述全长锚固测力锚杆与岩孔的缝隙中填充锚固剂层，所述锚杆杆体的首端依次套设锚杆螺帽和锚杆托盘，所述锚杆本体上开设外螺纹，所述锚杆螺帽通过外螺纹连接在锚杆杆体上，所述锚杆本体的末端为倾斜斜面。
5.根据权利要求4所述的一种全长锚固施工方法，其特征在于，所述倾斜斜面为45°的倾斜斜面。
6.根据权利要求4所述的一种全长锚固施工方法，其特征在于，所述锚杆螺帽上开设连接螺孔，所述连接螺孔上设有用于锚杆杆体在安装时抵破的螺帽堵片。
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| PB01 | Publication | ||
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| RJ01 | Rejection of invention patent application after publication |
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