張濤

（重慶華地資環(huán)科技有限公司，重慶 401120）

煤作為我國(guó)重要的化石能源之一，在國(guó)民經(jīng)濟(jì)中占據(jù)重要作業(yè)，然而隨著煤礦開采深度的不斷增加，巷道支護(hù)成本也隨之增長(zhǎng)。支護(hù)成本的增長(zhǎng)主要是隨著深度的增加，巷道圍巖強(qiáng)度相應(yīng)降低，同時(shí)伴隨的地應(yīng)力也加大，造成巷道支護(hù)困難，底鼓及兩幫變形嚴(yán)重。因此，針對(duì)上述問題，本文從提高支護(hù)材料強(qiáng)度入手，對(duì)傳統(tǒng)支護(hù)材料和新型支護(hù)材料（細(xì)牙錨桿）強(qiáng)度進(jìn)行了研究。

一、傳統(tǒng)支護(hù)材料

（一）粗牙錨桿

粗牙錨桿又叫等強(qiáng)螺紋鋼式樹脂錨桿，該錨桿的特點(diǎn)是桿體全長(zhǎng)、等強(qiáng)度，但存在螺紋間距大、預(yù)緊力低、易松動(dòng)等缺點(diǎn)；且采用鑄造工藝生產(chǎn)螺母，造成錨桿與其配合度差，螺母容易發(fā)生脫落；對(duì)高強(qiáng)度支護(hù)滿足不了要求。粗牙技術(shù)性能參數(shù)見表1所示。

表1 粗牙錨桿技術(shù)性能參數(shù)表

（二）無縱肋螺紋鋼式樹脂錨桿

無縱肋螺紋鋼式樹脂錨桿采用國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)的螺紋，避免了粗牙錨桿的上述特點(diǎn)，但尾部經(jīng)過加工后，造成錨桿強(qiáng)度降低，從而影響錨桿承載力，且影響了錨桿桿體的延展性。為克服上述缺點(diǎn)，利用冷作硬化、鐓粗、調(diào)質(zhì)等技術(shù)來提高強(qiáng)度，然而影響到綜合機(jī)械性。錨桿尾部是受力最為復(fù)雜的地方，在使用的過程中，常常造成尾部斷裂。另外，因尾部螺紋的長(zhǎng)度有限，若在使用的過程中圍巖發(fā)生脫落等現(xiàn)象時(shí)，造成螺母進(jìn)一步的預(yù)緊，從而使錨桿支護(hù)失效，影響巷道整體效果。無縱肋螺紋鋼式樹脂錨桿技術(shù)性能參數(shù)見表2所示。

表2 無縱肋螺紋鋼式樹脂錨桿技術(shù)性能參數(shù)表

（三）玻璃鋼錨桿

玻璃鋼錨桿主要用于煤礦埋深較淺或者是兩幫支護(hù)，其主要缺點(diǎn)是強(qiáng)度低，受切向應(yīng)力易折斷。

二、新型支護(hù)材料

（一）結(jié)構(gòu)介紹

熱軋細(xì)牙等強(qiáng)右旋螺紋鋼式錨桿（細(xì)牙錨桿）見圖1所示。

圖1 細(xì)牙錨桿結(jié)構(gòu)圖

（二）細(xì)牙錨桿特點(diǎn)

細(xì)牙特點(diǎn)：（1）材料利用率高，整個(gè)桿體等強(qiáng)度；（2）錨桿初錨力大，能防松動(dòng)和防震；（3）因桿體具有全長(zhǎng)等螺紋，可以實(shí)現(xiàn)連續(xù)緊固，能對(duì)變形的巷道實(shí)現(xiàn)再次支護(hù)，有效地降低了成本，提供了巷道的整體安全性；（4）預(yù)緊力高。細(xì)牙錨桿性能參數(shù)見表3所示。

表3 細(xì)牙錨桿性能參數(shù)表

（三）細(xì)牙錨桿錨固力實(shí)驗(yàn)

細(xì)牙錨固力實(shí)驗(yàn)的測(cè)試結(jié)果分別見表4、表5所示。

表4 錨桿長(zhǎng)度330mm時(shí)錨固力實(shí)驗(yàn)結(jié)果

表5 錨桿長(zhǎng)度125mm時(shí)錨固力實(shí)驗(yàn)結(jié)果

三、對(duì)比分析

通過對(duì)傳統(tǒng)支護(hù)材料和新型支護(hù)材料（細(xì)牙錨桿）實(shí)驗(yàn)強(qiáng)度對(duì)比結(jié)果如下：

（1）在直徑20mm、延伸率15%的情況下，細(xì)牙強(qiáng)度較粗牙錨桿強(qiáng)度提高了80.0%，較無縱肋螺紋鋼式樹脂錨桿20.3%。

（2）在直徑22mm、延伸率15%的情況下，細(xì)牙強(qiáng)度較粗牙錨桿強(qiáng)度提高了79.5%，較無縱肋螺紋鋼式樹脂錨桿20.0%。

四、工程應(yīng)用

細(xì)牙錨桿在重慶渝陽煤礦M8號(hào)煤層得到成功應(yīng)用，巷道兩幫及頂?shù)装謇塾?jì)最大移進(jìn)量分別為232mm、42mm，有效地控制巷道圍巖的變形。細(xì)牙錨桿工程應(yīng)用現(xiàn)場(chǎng)效果見圖2所示。

圖2 細(xì)牙錨桿工程應(yīng)用現(xiàn)場(chǎng)效果圖

五、結(jié)論

（1）新型支護(hù)材料（細(xì)牙錨桿）強(qiáng)于傳統(tǒng)支護(hù)材料。

（2）現(xiàn)場(chǎng)應(yīng)用能有效地控制巷道圍巖變形。