4-一种增大预应力的长锚杆加钢筋穿带联合支护技术
一种增大预应力的长锚杆加钢筋穿带
联合支护技术
一、研发背景
1、矿山深部工程地质条件的制约
三山岛金矿西山分矿目前生产区域主要集中在-600m～-870m水平。随着开采深度的增加，工程地质条件恶化加剧，突出表现在岩体破碎、岩石地压增大，给采掘生产带来较大的安全隐患，并严重制约了采掘工程的施工。
2、普通锚杆支护存在不足
为确保井下生产安全，必须加强顶板支护。为克服较大的地压，在实际生产中，最初采用的支护应对措施是采用L=1.6～1.8m，φ41的管缝式锚杆，支护网度加密，进行顶板支护。随着时间的增加，采场及巷道顶板常常出现局部坍塌，锚杆支护失效现象明显。
二、成果内容
1、主要支护技术
（1）在锚杆选材方面，锚杆选用L=2.2～2.5m，φ20的树酯锚杆。由于锚杆较长，在地压较大的深部岩体，能够有效避开不良破碎区域，发挥锚杆的支护作用；另一方面，树酯锚杆抗拉拔力相对较大。
（2）在锚杆托盘方面，采用大尺寸托盘S＝200*200代替小尺寸托盘S＝100*100。大托盘与围岩的接触面积增大，从而使锚杆能够承受更大的围岩应力，增强了锚杆的支护效果。
（3）发挥锚杆组的整体支护作用。每2根锚杆或3根锚杆为一组，采用一条φ12钢筋穿带将锚杆尾部连接在一起，共同发挥作用，有效克服了单根锚杆的支护效果，支护能力得到了极大地提高。
（4）对锚杆施加预应力，提高支护效果（见图1）。在2根紧相邻的锚杆之间，采用自制拉紧器装置（见图2），对锚杆尾部相连的钢筋穿带进行拉紧，不但增大树酯锚杆的预应力，而且使锚杆对破碎、不稳固围岩进行主动压缩，增强了对破碎岩体的三维预应力，从而使锚杆由被动支护变为主动支护，使锚杆与围岩共同发挥作用，提高了围岩的自撑力，增强了支护效果。
（5）采用喷射混凝土支护与锚杆支护的联合应用。破碎岩体采用锚杆支护后，每掘进10-15m，再进行喷射混凝土支护。喷射混凝土支护能够及时封闭破碎围岩，提高围岩强度。
图1 一种增大预应力的长锚杆加钢筋穿带联合支护示意图
1-树脂锚杆 2-锚杆托盘
3-钢筋穿带 A-拉紧器
图2 拉紧器示意图
4-φ16带钩头的外螺纹钢筋 5-壁厚4mm的φ20内螺纹钢管
6-φ5的限位钢筋 7-外径φ120内径φ22厚度10mm的钢板环
8-φ16的钢筋
2、具体施工工艺
①根据巷道或采场顶板岩体情况，确定顶板支护锚杆间距，一般为1.0～1.5m。
②施工出两个角度75°左右，孔深较树脂锚杆长10cm。
③根据支护锚杆间距，确定φ12的钢筋穿带具体长度，选择2个已加工好的钢筋穿带。
④安装第一根树酯锚杆之前，先将拉紧器的两端钩子分别安装上一条钢筋穿带，并让其中的一条钢筋穿带的另一端套在第一根树脂锚杆的托盘上面，然后再进行安装树脂锚杆。
⑤安装完第一根树脂锚杆后，再将第二条钢筋穿带的一端套在第二根树脂锚杆的托盘上面，再进行安装第二根树脂锚杆。
⑥第二根树脂锚杆安装完毕后，等待十分钟左右，用带弯头的钢管对拉紧器进行旋转，直至将钢筋穿带拉紧至设计要求为止。
⑦重复进行①～⑥作业步骤，安装完成单次掘进锚杆支护。
⑧按①～⑦作业步骤，进行掘进、支护两工序循环作业。
⑨破碎岩体每掘进10-15m后，再对巷道进行喷射混凝土支护，强度为C20，喷厚为100mm。
说明：为降低采矿贫化率，在破碎岩体中采矿时，仅采用增大预应力的长锚杆加钢筋穿带支护，一般不进行喷射混凝土支护，即采矿顶板支护时，仅重复进行①～⑦作业步骤。
三、“一种增大预应力的长锚杆加钢筋穿带联合支护”优点
1、有效克服单根锚杆支扩能力低的缺点，发挥了锚杆组的整体支护能力大的优点。
通过钢筋穿带将2根或3根锚杆相互连接在一起，增大了锚杆组的整体支护能力，克服了单根锚杆支护能力较低的缺点。
2、利用拉紧装置拉紧钢筋穿带，增大了锚杆的预应力。
通过拉紧器装置拉紧钢筋穿带，增大锚杆预应力，加强了对破碎围岩的挤压，有效约束了围岩的移动，充分发挥围岩的自撑力，提高了支护效果。
3、
采用长树酯锚杆支护，能够充分发挥锚杆的支护作用。
长树酯锚杆能够有效避开不良破碎区域，提高锚杆的支护效果；且树酯锚杆抗拉拔力相对较大，能够承受更大的荷载。
4、
采用锚杆+喷射混凝土支护的联合支护方式，提高了最终支护强度。
喷射混凝土能够及时封闭破碎围岩，防止围岩风化，提高围岩强度。喷锚支护充分发挥了喷射混凝土及锚杆支护两者的优点，提高了最终支护强度。
5、支护工艺简单，支护效果显著。
采用一种增大预应力的长锚杆加钢筋穿带联合支护，支护工艺简单，支护效果显著，确保了采掘生产安全及生产的正常进行。
四、效益分析
采用一种增大预应力的长锚杆加钢筋穿带联合支护后，面对不利的破碎、高地压工程地质条件，保证了深部采掘作业安全，极大地提高了劳动效率，满足了三山岛金矿生产的需要，在其他类似矿山具有一定的推广价值。
