礦山錨固用W-Z型鋼帶支護(hù)優(yōu)勢(shì)分析

郭劍如

(晉煤集團(tuán) 長(zhǎng)平煤業(yè)公司，山西 高平 048400)

隨著我國(guó)煤炭工業(yè)的快速發(fā)展和開(kāi)采支護(hù)技術(shù)的不斷進(jìn)步，煤礦巷道支護(hù)已普遍采用錨桿支護(hù)技術(shù)。眾所周知，在錨桿支護(hù)的重要構(gòu)件中，"鋼帶"的工作機(jī)理普遍采用的是通過(guò)變形釋放壓力來(lái)維護(hù)巷道頂板和圍巖的穩(wěn)定，“鋼帶”具體又可分為延展吸能型(如W型鋼帶)和壓縮吸能型(如雙Z型鋼帶)兩類。無(wú)論是W型鋼帶還是雙Z型鋼帶，盡管其都有各自的特點(diǎn)和優(yōu)勢(shì)，但同時(shí)也存在著一定的缺點(diǎn)和不足。本文力求通過(guò)對(duì)兩種鋼帶的支護(hù)特點(diǎn)進(jìn)行對(duì)比分析，取長(zhǎng)補(bǔ)短，合理融合，以尋求對(duì)巷道頂板和圍巖來(lái)壓復(fù)雜條件下支護(hù)方式有效的解決方法。

1 W型和雙Z型兩種鋼帶支護(hù)特點(diǎn)分析

1.1 W型鋼帶支護(hù)特點(diǎn)分析

W型鋼帶護(hù)表面積大，強(qiáng)度剛度高，與巷道表面為面接觸，有利于錨桿預(yù)緊力的擴(kuò)散和擴(kuò)大錨桿的作用范圍，組合作用和均衡錨桿的受力能力強(qiáng)。當(dāng)頂板水平壓力作用明顯時(shí)，鋼帶發(fā)生拉伸形變起到變形讓壓作用，使水平應(yīng)力減少的同時(shí)，支護(hù)力更加持久穩(wěn)定。但此鋼帶較薄，當(dāng)巷道垂直方向來(lái)壓過(guò)大時(shí)，托板容易壓入或壓穿鋼帶，出現(xiàn)剪切和撕裂破壞，導(dǎo)致鋼帶失效，造成危險(xiǎn)。W型鋼帶形狀如圖1所示。

圖1 W型鋼帶的斷面形狀

1.2 雙Z型鋼帶支護(hù)特點(diǎn)分析

當(dāng)巷道頂板圍巖產(chǎn)生變形壓力時(shí)，雙Z型鋼帶兩端的Z型在變形壓力的作用下收縮靠近，保護(hù)錨桿和鋼帶，且可通過(guò)鋼帶兩端的Z型的相對(duì)位置變化觀察圍巖變形量。同時(shí)當(dāng)圍巖破裂，體積增大時(shí)，由于雙Z型整體貼緊圍巖從而限制破裂后的巖石產(chǎn)生過(guò)量的變形，破裂的巖石緊緊貼在一起而不致垮落，能夠充分發(fā)揮圍巖的自支撐能力，從而達(dá)到與圍巖接觸面積大、柔性大、防止漏巖、保護(hù)錨桿和鋼帶的目的。但當(dāng)頂板和圍巖水平方向來(lái)壓明顯時(shí)，極易導(dǎo)致此鋼帶受力不穩(wěn)而撕裂，造成冒頂事故。雙Z型鋼帶形狀如圖2所示。

圖2 雙Z型鋼帶的斷面形狀

2 組合式W-Z型鋼帶支護(hù)特點(diǎn)分析

通過(guò)以上比較，可見(jiàn)W型和雙Z型鋼帶在巷道支護(hù)中都有各自的優(yōu)勢(shì)和不足，為了克服二者存在的問(wèn)題，經(jīng)過(guò)反復(fù)實(shí)踐總結(jié)，提出了一種組合式W-Z型鋼帶。該鋼帶屬于延展吸能型和壓縮吸能型鋼帶的結(jié)合品，它既繼承了W型和雙Z型鋼帶所具有的承載速度快，錨固力大，強(qiáng)度剛度高等基礎(chǔ)優(yōu)勢(shì)，同時(shí)又克服了二者分別對(duì)頂板圍巖垂直、水平壓力支撐有局限性的缺點(diǎn)。其工作機(jī)理是：當(dāng)巷道頂板圍巖來(lái)壓時(shí)，W-Z型鋼帶組合各自發(fā)揮其作用，若巷道頂板垂直壓力過(guò)大時(shí)，Z型鋼帶發(fā)揮其壓縮吸能的作用，吸收并釋放垂直壓力，中間的W型鋼帶則起主要的支撐作用；若巷道頂板水平壓力過(guò)大時(shí)，中間的W型鋼帶發(fā)揮其延展吸能的作用，吸收并釋放水平壓力，兩側(cè)的Z型鋼帶則輕微變形吸收壓力能。

若巷道頂板垂直、水平壓力都比較大時(shí)，此組合鋼帶則發(fā)揮其各自的優(yōu)勢(shì)特點(diǎn)來(lái)吸收釋放頂板壓力，而且Z型鋼帶部分和W型鋼帶部分由于延展和壓縮會(huì)貼緊頂板，限制巖石大塊掉落，從而使破碎頂板變?yōu)榭蓮澢敯澹ＷC了工作面各裂隙在移動(dòng)過(guò)程中形成斷裂塊，在Z型鋼帶與W型鋼帶的相互作用下，互為牽制，形成平衡，組成“砌體梁”結(jié)構(gòu)，這樣就充分發(fā)揮了頂板圍巖的自支撐能力，保證了頂板和圍巖的穩(wěn)定和安全。如圖3所示。

3 結(jié) 語(yǔ)

綜上所述，W-Z型鋼帶的組合作用，是解決巷道頂板圍巖水平來(lái)壓和垂直來(lái)壓時(shí)巷道支護(hù)較好的一種方法。它不僅將W型和雙Z型鋼帶的基礎(chǔ)優(yōu)勢(shì)有效地進(jìn)行了融合，而且成功地化解了二者存在的缺陷和不足，同時(shí)也一定程度上增加了鋼帶的護(hù)表面積，無(wú)形中提高了鋼帶的抗拉強(qiáng)度和抗彎剛度。為尋求特大斷面巷道和松軟破碎圍巖巷道等特殊巷道的支護(hù)方法提供了有益的啟示。

圖3 W-Z型鋼帶結(jié)構(gòu)