回收锚杆复用可行性研究

文/邸乐顺

随着锚网支护在巷道掘进中的广泛应用, 工作面上下顺槽煤壁侧锚杆回收量不断增加。 如何使回收锚杆通过修复发挥应有的作用，是煤矿节支降耗工作的一项重要课题。 冀中能源股份公司显德汪矿是年产170 万吨的大型现代化矿井， 自建矿以来一直与科研院所合作， 大力研究推广锚网支护技术。 通过在矿1918 运输巷试验，根据观测矿压、巷道两帮顶底变形量，确定回收复用锚杆的可行性。

一、试验巷道地质条件

在1918 工作面运输巷进行试验， 巷道埋深386～551m。 工作面平均走向长1569m。 1918 工作面煤厚0.3～1.8m，平均1.26m。 煤的普氏系数f＜1，煤层呈黑色，落煤成粉末状及小碎块状，老顶为细砂岩厚2.19～13.44m，直接顶为粉砂岩厚0～9.3m，直接底为粉砂岩厚0～8.61m，老底为细砂岩厚0.67～8.61m。巷道顶板含有少量砂岩水，对掘进的影响不大。

二、回收复用锚杆参数要求

1.回收锚杆选样

锚杆在使用过程中在地应力的作用下会发生部分变形和破坏,锚杆回收过程中在爆破或机械设备的作用下也会发生部分变形和破坏，故必须对回收锚杆进行选样处理。 但以下四种情况不列入修复范围：杆体有裂痕，杆体有凹陷严重变形，杆体因严重锈蚀而明显变细，杆体因被拉断而长度不够。

2.锚杆加工要求

（1）为了达到锚固效果，加工后的锚杆必须保证直率。

（2）加工后的锚杆如出现局部变细等影响锚杆质量现象时，严禁使用。

（3）修复锚杆再利用时，尽量不使用在压力较大、应力集中区或特殊地点。 经过修复的支护材料，在生产中要优先使用，充分发挥修复物资的价值。

3.锚杆复用方式

φ16mm 普通圆钢锚杆重新压直，一般用于1# 煤、9# 煤巷道巷帮； 回收的普通圆钢锚杆如出现丝扣损坏、杆体变形严重等情况时，可加工制作顶锚梁，首尾焊接，要求焊接牢固，用于煤巷巷顶。

三、巷道支护参数

巷道断面为梯形断面，采用锚网、锚梁、锚索联合支护，规格为4.2×2.2m（宽×下帮高）。 为提高巷道的整体稳定性， 减小巷道断面的变形， 顶锚杆采用Ф22L2400mm 螺纹钢强力锚杆，配S2360 与Z2360 树脂药卷全长锚固， 帮锚杆采用Ф16L1850 普通圆钢锚杆，配Z2360 树脂药卷加长锚固，锚固长度1.2m。 巷顶打双排Ф17.84L6000mm 迈步锚索加强支护，间排距1.5×2.5m。 巷道采用修复后的圆钢锚杆试验段距离100m。

根据计算顶锚杆间距定为800×700mm，帮锚杆为750×700mm，顶锚杆预紧力不小于200N·m，帮锚杆预紧力不小于120N·m， 顶锚梁为Φ14mm 的Q235 圆钢制成，长度4.0m，由一条主筋和中间的横筋焊接而成；主筋首尾焊接长度不小于0.1m， 主筋间距为80mm。顶锚杆托盘为12mm 厚钢板制成的规格为120×100mm 的穹型托盘。 帮锚梁为Φ12mm 的Q235 圆钢，由一条主筋和中间的横筋焊接而成；主筋首尾焊接长度不小于0.1m， 主筋间距为50mm。 帮锚杆托盘为12mm 厚钢板制成的规格为100×100mm 的平托盘。顶网为4.2×1.1m 菱形金属网，网间搭接不小于0.2m，用双股不小于14# 铁丝连接，连接间距不大于0.3m。 帮网 为 2.0 ×2.6m 双 抗 塑 料 网 。 锚 索 采 用Φ17.8mmL6000mm 钢绞线,配14# 槽钢，每孔装Z2360树脂药卷3 支，顶板布置双排，间排距1.5×2.5m。 设计巷道断面如图。

巷道断面设计图

3.工艺要求

（1）打锚杆眼。 采用Φ28mm 钻头打眼，中线角度要准确，深度与锚杆长度相匹配，打眼要按由外向里、先顶后帮的顺序依次进行，顶部按先中间后两帮的顺序进行，两帮锚杆由外向里、由上向下逐个布置。

（2）锚杆安装。 安装前先将孔内岩（煤）粉用压风吹净，然后用锚杆将树脂药卷轻轻推入眼底；上锚杆机进行搅拌，随顶随搅，整个时间35s，停止15s 后方可慢慢撤出锚杆机， 然后上网，10 分钟后用锚杆机进行2 次紧固，确保顶锚杆钮距不小于200N·M，帮锚杆120N·M，保证托盘压紧、压正锚梁并紧贴岩面。

四、测站布置及支护效果检测分析

1.测站布置

自1918 运输巷开口200m 处开始每隔20m 布置一个测点，共布置6 个测点，其中测站1、测站2 和测站3 为复用锚杆使用段，测站4、测站5 和测站6 为新锚杆使用段。

巷道表面位移观测采用“十字测量法”。 采用钢尺进行量测，主要观测内容包括顶板下沉量OD、底鼓量OC、煤帮移近量OA 和OB。 要求测站所设的点必须保证牢固，观测数据准确可靠。

2.支护效果分析

（1）回收复用的锚杆支护段测站。 测站1：在掘进后的第25 天巷道趋于稳定， 此时巷道两帮总移近量90mm，顶底总移近量103mm。 测站2：在掘进后的第22天巷道趋于稳定，此时巷道两帮总移近量51mm，顶底总移近量48mm。 测站3：在掘进后的第27 天巷道趋于稳定， 此时巷道两帮总移近量55mm， 顶底总移近量52mm。

（2）新锚杆支护段测站。 测站4：在掘进后的第24天巷道趋于稳定，此时巷道两帮总移近量为42mm，顶底总移近量为56mm。 测站5：在掘进后的第16 天巷道趋于稳定，此时巷道两帮总移近量为20mm，顶底总移近量为44mm。 测站6：在掘进后的第16 天巷道趋于稳定，此时巷道两帮总移近量为39mm，顶底总移近量为58mm。

（3）数据对比分析。 测站1 两帮和顶底移近量比测站2、测站3 大。 复用锚杆支护段两帮移近量较大，顶底移近量与新锚杆支护段大致相同。 新锚杆支护段巷道变形趋于稳定期时间较短。

测站1 巷道顶底移近量较大的原因是：此处巷道锚杆初始预紧力较低。 因回收的锚杆尾部丝扣经过处理重新车扣后， 封帮上螺母时锚杆尾部丝扣容易滑丝，使得锚杆预紧力达不到设计值，这样锚杆对巷帮的初始支护强度大大降低。 为了解决初始预紧力问题。 经试验锚杆尾部丝扣加双螺母后，预紧力可以满足设计要求。 测站2、3 段巷道锚杆尾部丝扣均采用双螺母。

五、结论

采用回收修复的锚杆支护能较好地将巷帮围岩变形控制在允许范围内，可以满足安全生产需要，大大降低了材料支护成本，应大力推广应用。 加大初始预紧力能有效地控制巷道顶底、两帮的移近量。