玻璃鋼錨桿的推廣應用
1 概述
由于錨桿支護具有安全可靠，經濟、快速等優點，因此在我國煤礦巷道中迅速得到推廣應用。我礦自90年代以來，已廣泛應用錨桿支護技術，現在已達到支護巷道的90%以上。在采準巷道中，煤幫的支護是必不可少的部分，其錨桿占用量在60%左右。根據以往經驗煤幫采用管縫錨桿或樹脂錨桿，管縫錨桿收縮位移量大，有時不能滿足需要，所以近期全部采用螺紋鋼樹脂錨桿。但是，螺紋鋼樹脂錨桿價格貴，質材重，不便運輸安裝。為了節省材料，很多企業、單位都在研制替代材料。目前，我國研制成功一種玻璃鋼錨桿，已獲得了。六礦于2002年9月開始試驗應用這種錨桿。
2 玻璃鋼錨桿的結構、安裝及使用中的注意事項
2.1 結構
玻璃鋼錨桿由桿體、錨尾，托板、螺母組成。桿體采用高強聚脂玻璃鋼，錨頭為錐形，錨尾為加工有螺紋的變內徑鋼套管，用樹脂粘結于倒楔形錨尾上。錨尾部分為100mm。為增強桿體安裝時的抗扭力，桿體中的玻璃纖維呈左旋分布。錨尾部分的鋼套管由4分鋼管經熱處理加工制成。內徑為16mm，長度為100mm，外徑為22mm。鋼套管外表面加工螺紋，配以螺母、托板，從而能使錨桿在安裝后，通過擰緊螺母而具有一定的預緊力，防止圍巖的早期破壞。
2.2 材質
玻璃鋼錨桿桿體的增強材料采用電絕緣性能低的中堿玻璃纖維無捻粗紗?；w材料采用通用型不飽合聚酯樹脂，其中苯乙烯含量為33%，其它輔助材料有阻燃劑、抗靜電劑等。以滿足輕質、高強、阻燃、抗靜電等優點。
2.3 安裝
（1）用風鉆或電鉆鑿孔，孔深略小于桿體長度。
（2）注入2~3支φ23×350mm快速樹脂約卷。
（3）風鉆或電鉆帶動桿體旋轉攪拌注入錨桿孔。
（4）待錨桿錨固后安裝木盤、鐵盤、上緊螺母。錨桿具有預應錨固力。
2.4 錨桿的力學性能
抗拉強度≥244MPa、抗剪強度≥75MPa。
玻璃鋼桿體錨固力見下表：
2.5 玻璃鋼錨桿使用中的注意事項
（1）根據鉆孔直徑選擇錨桿的規格，根據孔徑差決定樹脂約卷的使用個數。
（2）依照設計要求，確定鉆孔深度要略小于桿體長度60~80mm。
（3）由于桿體易折損，運輸時應注意對桿體的保護不被破壞。
（4）玻璃鋼錨桿不能露天存放，防止暴曬老化。錨固段不得沾染油污。
3 現場試驗情況
3.1 試驗地點概況
六礦2002年5月開始試驗性應用，先在戊二采區戊8―22080工作面風巷及機巷兩幫，以及戊8―22120工作面風巷及機巷兩幫應用φ16mm×2000mm的玻璃鋼錨桿。同時對巷道進行位移量觀測。以上兩個綜采工作面位于戊二采區中部，煤層賦存穩定，埋深600~700m，采長2000m。由于采深相對較大，應力有增大趨勢，是很好的試驗應用場所。戊8煤層直接頂及老頂均為層狀灰色中砂層，煤質中硬，底板為淺灰色層狀泥巖，局部頂板破碎，節理發育。
3.2 巷道移近量觀測及錨桿錨固力測試
（1）對巷道兩側使用的玻璃鋼錨桿進行拉撥試驗。拉撥結果見表2。
（2）對戊8―22080工作面機巷和風巷、戊8―22120工作面風巷進行位移量觀測。利用“十字”法布置測點，測量兩幫的位移量，以及頂板下沉、底板地鼓位移量。共設6個觀測站，共18個剖面，設專人觀測數據及圍巖變形，每個斷面設點距掘進工作面6m，實測數據經整理取平均值，見表3。
測試數據表明，巷道掘進期間上、下幫大收斂量分別為80mm、72mm。大底鼓量為45mm，頂板大下沉量為54mm。巷道變形量可滿足安全生產的需要。巷道兩幫及頂底板移近量曲線如下圖所示。
4 經濟效益評估
六礦為年產量300萬t的大型礦井，每年開掘進尺2萬m，其中煤巷約1.8萬m，用于煤幫支護的錨桿約21萬套。玻璃鋼錨桿每根17元，同等性能的樹脂錨桿每根24元，每根減少材料費支出7元。每年全礦節省材料費用147萬元。另外，玻璃鋼錨桿質材輕每天節省運力折合為3個工時，每工時用工費用為41元，每年節省用工支出為4.4895萬元。由于玻璃鋼錨桿抗剪切能力差，減少采煤機械磨損，加快采煤進度。使用玻璃鋼錨桿每年節約支出約151.5萬元。
5 結論
從以上數據以及曲線圖中看出，巷道掘進23d后，頂底板和兩幫的圍巖變形都趨向穩定，說明施工采取的支護手段基本合理。進一步說明玻璃鋼錨桿能夠滿足煤幫加固要求，能夠提供40kN以上的有效錨固力，錨桿性能可靠，一定時期內不會出現斷裂破壞。另外，玻璃鋼錨桿成本低，質材輕，便于安裝運輸，節省材料消耗，具有可割柔性好等特性，采煤時不損壞刀具，不產生火花，提高了安全系數，為采煤提供了一定的方便?？梢杂行娲_紋鋼樹脂錨桿對煤幫進行錨固。六礦在2003年6月開始全面推廣應用。
由于錨桿支護具有安全可靠，經濟、快速等優點，因此在我國煤礦巷道中迅速得到推廣應用。我礦自90年代以來，已廣泛應用錨桿支護技術，現在已達到支護巷道的90%以上。在采準巷道中，煤幫的支護是必不可少的部分，其錨桿占用量在60%左右。根據以往經驗煤幫采用管縫錨桿或樹脂錨桿，管縫錨桿收縮位移量大，有時不能滿足需要，所以近期全部采用螺紋鋼樹脂錨桿。但是，螺紋鋼樹脂錨桿價格貴，質材重，不便運輸安裝。為了節省材料，很多企業、單位都在研制替代材料。目前，我國研制成功一種玻璃鋼錨桿，已獲得了。六礦于2002年9月開始試驗應用這種錨桿。
2 玻璃鋼錨桿的結構、安裝及使用中的注意事項
2.1 結構
玻璃鋼錨桿由桿體、錨尾，托板、螺母組成。桿體采用高強聚脂玻璃鋼，錨頭為錐形，錨尾為加工有螺紋的變內徑鋼套管，用樹脂粘結于倒楔形錨尾上。錨尾部分為100mm。為增強桿體安裝時的抗扭力，桿體中的玻璃纖維呈左旋分布。錨尾部分的鋼套管由4分鋼管經熱處理加工制成。內徑為16mm，長度為100mm，外徑為22mm。鋼套管外表面加工螺紋，配以螺母、托板，從而能使錨桿在安裝后，通過擰緊螺母而具有一定的預緊力，防止圍巖的早期破壞。
2.2 材質
玻璃鋼錨桿桿體的增強材料采用電絕緣性能低的中堿玻璃纖維無捻粗紗?；w材料采用通用型不飽合聚酯樹脂，其中苯乙烯含量為33%，其它輔助材料有阻燃劑、抗靜電劑等。以滿足輕質、高強、阻燃、抗靜電等優點。
2.3 安裝
（1）用風鉆或電鉆鑿孔，孔深略小于桿體長度。
（2）注入2~3支φ23×350mm快速樹脂約卷。
（3）風鉆或電鉆帶動桿體旋轉攪拌注入錨桿孔。
（4）待錨桿錨固后安裝木盤、鐵盤、上緊螺母。錨桿具有預應錨固力。
2.4 錨桿的力學性能
抗拉強度≥244MPa、抗剪強度≥75MPa。
玻璃鋼桿體錨固力見下表：
2.5 玻璃鋼錨桿使用中的注意事項
（1）根據鉆孔直徑選擇錨桿的規格，根據孔徑差決定樹脂約卷的使用個數。
（2）依照設計要求，確定鉆孔深度要略小于桿體長度60~80mm。
（3）由于桿體易折損，運輸時應注意對桿體的保護不被破壞。
（4）玻璃鋼錨桿不能露天存放，防止暴曬老化。錨固段不得沾染油污。
3 現場試驗情況
3.1 試驗地點概況
六礦2002年5月開始試驗性應用，先在戊二采區戊8―22080工作面風巷及機巷兩幫，以及戊8―22120工作面風巷及機巷兩幫應用φ16mm×2000mm的玻璃鋼錨桿。同時對巷道進行位移量觀測。以上兩個綜采工作面位于戊二采區中部，煤層賦存穩定，埋深600~700m，采長2000m。由于采深相對較大，應力有增大趨勢，是很好的試驗應用場所。戊8煤層直接頂及老頂均為層狀灰色中砂層，煤質中硬，底板為淺灰色層狀泥巖，局部頂板破碎，節理發育。
3.2 巷道移近量觀測及錨桿錨固力測試
（1）對巷道兩側使用的玻璃鋼錨桿進行拉撥試驗。拉撥結果見表2。
（2）對戊8―22080工作面機巷和風巷、戊8―22120工作面風巷進行位移量觀測。利用“十字”法布置測點，測量兩幫的位移量，以及頂板下沉、底板地鼓位移量。共設6個觀測站，共18個剖面，設專人觀測數據及圍巖變形，每個斷面設點距掘進工作面6m，實測數據經整理取平均值，見表3。
測試數據表明，巷道掘進期間上、下幫大收斂量分別為80mm、72mm。大底鼓量為45mm，頂板大下沉量為54mm。巷道變形量可滿足安全生產的需要。巷道兩幫及頂底板移近量曲線如下圖所示。
4 經濟效益評估
六礦為年產量300萬t的大型礦井，每年開掘進尺2萬m，其中煤巷約1.8萬m，用于煤幫支護的錨桿約21萬套。玻璃鋼錨桿每根17元，同等性能的樹脂錨桿每根24元，每根減少材料費支出7元。每年全礦節省材料費用147萬元。另外，玻璃鋼錨桿質材輕每天節省運力折合為3個工時，每工時用工費用為41元，每年節省用工支出為4.4895萬元。由于玻璃鋼錨桿抗剪切能力差，減少采煤機械磨損，加快采煤進度。使用玻璃鋼錨桿每年節約支出約151.5萬元。
5 結論
從以上數據以及曲線圖中看出，巷道掘進23d后，頂底板和兩幫的圍巖變形都趨向穩定，說明施工采取的支護手段基本合理。進一步說明玻璃鋼錨桿能夠滿足煤幫加固要求，能夠提供40kN以上的有效錨固力，錨桿性能可靠，一定時期內不會出現斷裂破壞。另外，玻璃鋼錨桿成本低，質材輕，便于安裝運輸，節省材料消耗，具有可割柔性好等特性，采煤時不損壞刀具，不產生火花，提高了安全系數，為采煤提供了一定的方便?？梢杂行娲_紋鋼樹脂錨桿對煤幫進行錨固。六礦在2003年6月開始全面推廣應用。
