由于锚杆支护具有安全可靠，经济、快速等优点，因此在我国煤矿巷道中迅速得到推广应用。9O年代以来，已广泛应用锚杆支护技术，现在已达到支护巷道的9O%以上。在采准巷道中，煤帮的支护是必不可少的部分，其锚杆占用量在60%左右。

 

　　为了实现高产高效，综采工作面初采和两巷管理在保证安全的前提下越简单越好。多年来，综采轨道、皮带运输巷道回采侧一直采用金属锚秆支护，在实践中，尤其是工作面初采，工作面煤璧已经施工帮锚杆，回采必须采煤机切割，在切割中金属锚杆缠绕在采煤机滚筒上，不易清除，降低装煤效率。而随着向矿井深部水平进行开采，煤层瓦斯赋存含量逐渐增大，局部还有瓦斯动力现象，矿井也由高瓦斯矿井向高突瓦斯矿井转变。由于金属锚杆不能被采煤机直接截割，不仅易损坏采煤机的截齿，而且极易产生火花，假如有瓦斯积聚或局部异常涌出的情况可引起瓦斯燃烧、爆炸，威胁井下安全。因此，需采取爆破方式超前工作面拆除煤璧和采帮侧的金属锚杆，这样不但增加了生产工序，浪费人力、物力，影响回采生产，而且爆破拆除本身就存在着严重的不安全隐患。为了消除隐患、简化生产工序，该综采一队综放工作面轨道巷采帮侧及工作面切眼进行了可截割玻璃钢锚杆支护应用研究并取得了成功。

 

　　1.国内玻璃钢锚杆主要性能

 

　　在玻璃钢锚杆方面的研究国外起步比较早，研制的玻璃钢锚杆杆体一般为整体式结构，锚杆的性能较好，但价格昂贵。如瑞士WEIDMAN公司生产的22mm直径的玻璃钢锚杆破断强度大于270kN，锚杆头部破断强度为70～150kN，杆体剪切强度为100kN。国内玻璃钢锚杆的研究起步比较晚，8O年代后期煤炭科学研究总院建井研究所曾研究开发该类产品，但由于产品价格比较高，一般用户承担不起，后期工作也随之停止。近年来，由于煤矿锚杆支护的需求，特别是高瓦斯矿井采准巷道煤帮支护对玻璃钢锚杆杆体的需求，国内纷纷建起了一些玻璃钢锚杆生产企业。这些企业生产的玻璃钢锚杆，主要为低性能低价格的产品。一般产品的破断强度为5O～7OkN，最小的只有25kN，多数产品的破断强度小于4OkN。由于杆体本身强度较低，杆尾螺纹部分一般采用金属材质加工，或是一段螺栓或是带螺纹的套管，尾部螺纹部分与玻璃钢杆体通过一定的形式连接起来，该连接部位及螺纹承载力较低。尾部承载力最低的仅达杆体最大力的40％，多数在70％以下。

 

　　玻璃钢锚杆的锚固力不小于等于相同直径的金属锚杆，可以有效地控制围岩变形和煤帮的片落，保证巷道的有效使用断面，可有效替代煤帮金属锚杆。在综采工作面回风巷采帮侧应用玻璃钢锚杆支护，由于玻璃钢杆体是以不饱和聚脂树脂为基体材料，以玻璃纤维为增强材料组成的复合材料，抗拉强度高，但抗剪切能力小，采煤机可以直接切割，克服了金属煤帮锚杆在采煤机直接切割时容易使锚杆卷入采煤机滚筒损坏截齿的难题。也避免了采煤机滚筒直接切割金属锚杆产生火花，引发煤尘瓦斯爆炸，减少了不安全隐患。采煤机截割玻璃钢锚杆，其截齿的损耗也大大地减少。简化了生产工序，即保证了井下作业的安全，又解决了矿井锚固支护作用，可大幅度提高煤炭开采效率，有利于回采工作面实现高产高效。

 

 

　　综采一队工作面位于西一采区，煤层顶、底板情况：直接顶为厚1.8～3.7m左右粉砂岩，深灰色、较脆；老顶为厚6～8m的细砂岩，浅灰色、坚硬。直接底为厚1.3m粉砂岩，深灰色；老底为1.6m厚细砂岩，浅灰色，泥质胶结。工作面平均煤厚4m，煤层倾角为60～1O0。

 

　　3.支护形式及其参数确定

 

　　3.1巷道断面形状及支护形式

 

　　综采一队工作面两道巷均为矩形断面，规格为巷宽×巷高为4.5m×3.5m，顶板用螺纹钢锚杆与W型钢带配锚索联合支护，巷道采帮侧改用可截割玻璃钢锚杆支护。另一帮用金属锚杆与金属网支护。工作面切眼为矩形断面，巷宽×巷高为6m×3.5m，顶板用螺纹钢锚杆与W型钢带同时配锚索联合支护，回采侧煤璧采用可截割玻璃钢锚杆支护。

 

　　3.2玻璃钢锚杆参数

 

　　本次试验的玻璃钢锚杆规格为：直径为16mm、长1800mm，其锚固深度1800mm。

 

　　3.3支护形式及支护参数

 

　　两巷顶板使用直径为22mm、长2400mm的左旋螺纹钢锚杆与W钢带配锚索支护。锚杆为矩形布置锚杆间排距均为800mm每孔注入2～3支Φ23×350mm树脂药卷全长锚固，锚固力不低于15OkN；帮锚杆间排距为800×800mm，使用直径为l6mm、长l800mm的玻璃钢锚杆，每孔配1卷Φ23×350mm树脂药卷端头锚固，锚固力不低于5OkN顶及上帮铺金属菱形网。锚索长43OOmm，间距2000mm，用2支Φ23×350mm端头锚固。

 

 

　　在采用玻璃钢锚杆支护的巷道段，该矿进行了围岩表面位移及玻璃钢锚杆载荷观测。巷道段内共设置3个测站，每个测站分别对采帮侧上、中、下3排玻璃钢锚杆安装YGS～l6型锚杆测力计，并设置顶、底板和两帮位移观测点。

 

　　4.1围岩表面位移

 

　　由巷道围岩表面位移观测结果分析可知，两帮移近量大于顶底板移近量。在掘进观测期间，顶底板移近量最大为132mm、最小为63mm；两帮移近量最大为352mm、最小为208mm。

 

　　4.2锚杆载荷

 

　　建立4个测站，对每个测站的第1、2、3、4排锚杆载荷观测得初始值和最大值。由统计数据可知，采帮玻璃钢锚杆的载荷值最小为10kN、最大为35kN，而且上、中2排锚杆的载荷比下排锚杆大，这反映了巷帮中上部即巷道的肩窝部位集中应力较大。

 

　　4.3锚杆预紧力矩与锚固力

 

　　对4个测站采帮侧的玻璃钢锚杆的预紧力矩、拉拔力破坏试验抽查，由统计数据可知，玻璃钢锚杆的锚固力最小为为48.4kN，满足支护要求。对于工作面切眼初采，以前采用金属帮锚杆支护时，由于锚杆的影响，初采需要用3～5d的时间才能完全进入正常回采，现在缩短到只需要1d就可以，大大提高了回采效率和速度，减轻了工人劳动强度。

 

 

　　玻璃钢锚杆具有良好的可切割性，优良的耐化学腐蚀性，良好的表面性能，结全力强，与树脂锚固剂、混凝土结合力强，热膨胀系数接近水泥，同时还有抗拉强度高。重量轻，可设计性和成型工艺性好等优点，可弥补其它材料的缺陷。

 

　　由于玻璃钢锚杆延伸率小、抗剪切和抗弯、抗扭方面的强度均比较低，在使用过程中应进行如下技术控制。

 

　　(1)在玻璃钢锚杆安装时既要保证树脂锚固剂被搅拌充分，又不能过度搅拌，以防杆体受较大扭矩，导致破断现象发生，一般要求尽量采用低粘度树脂锚固剂进行锚固。同时在安装玻璃钢锚杆时应对煤墙作一定处理，尽量保证煤墙平整，防止托板受点载荷，增大托板与煤墙的摩擦力，也是防止杆体受扭的途径之一。

 

　　(2)在进行锚杆预紧时，预紧扭矩定为30m比较合适，以防锚杆在施加预紧时被扭断。

 

　　(3)玻璃钢锚杆除配戴金属托板外，必须加戴可吸收变形的特种托板(如木托板)，以克服玻璃钢杆体延伸率小的缺点。

 

　　(4)玻璃钢锚杆一般用于压力不大、煤层比较完整的巷道帮支护，为防止锚杆破断崩出伤人，在巷道帮挂设防护网也是必要的安全措施。