細牙錨桿在突出煤層中的應用

張濤

（重慶華地資環科技有限公司，重慶 401120）

煤作為我國重要的化石能源之一，在國民經濟中占據重要作業，然而隨著煤礦開采深度的不斷增加，巷道支護成本也隨之增長。支護成本的增長主要是隨著深度的增加，巷道圍巖強度相應降低，同時伴隨的地應力也加大，造成巷道支護困難，底鼓及兩幫變形嚴重。因此，針對上述問題，本文從提高支護材料強度入手，對傳統支護材料和新型支護材料（細牙錨桿）強度進行了研究。

一、傳統支護材料

（一）粗牙錨桿

粗牙錨桿又叫等強螺紋鋼式樹脂錨桿，該錨桿的特點是桿體全長、等強度，但存在螺紋間距大、預緊力低、易松動等缺點；且采用鑄造工藝生產螺母，造成錨桿與其配合度差，螺母容易發生脫落；對高強度支護滿足不了要求。粗牙技術性能參數見表1所示。

表1 粗牙錨桿技術性能參數表

（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際標準的螺紋，避免了粗牙錨桿的上述特點，但尾部經過加工后，造成錨桿強度降低，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，利用冷作硬化、鐓粗、調質等技術來提高強度，然而影響到綜合機械性。錨桿尾部是受力最為復雜的地方，在使用的過程中，常常造成尾部斷裂。另外，因尾部螺紋的長度有限，若在使用的過程中圍巖發生脫落等現象時，造成螺母進一步的預緊，從而使錨桿支護失效，影響巷道整體效果。無縱肋螺紋鋼式樹脂錨桿技術性能參數見表2所示。

表2 無縱肋螺紋鋼式樹脂錨桿技術性能參數表

（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，其主要缺點是強度低，受切向應力易折斷。

二、新型支護材料

（一）結構介紹

熱軋細牙等強右旋螺紋鋼式錨桿（細牙錨桿）見圖1所示。

圖1 細牙錨桿結構圖

（二）細牙錨桿特點

細牙特點：（1）材料利用率高，整個桿體等強度；（2）錨桿初錨力大，能防松動和防震；（3）因桿體具有全長等螺紋，可以實現連續緊固，能對變形的巷道實現再次支護，有效地降低了成本，提供了巷道的整體安全性；（4）預緊力高。細牙錨桿性能參數見表3所示。

表3 細牙錨桿性能參數表

（三）細牙錨桿錨固力實驗

細牙錨固力實驗的測試結果分別見表4、表5所示。

表4 錨桿長度330mm時錨固力實驗結果

表5 錨桿長度125mm時錨固力實驗結果

三、對比分析

通過對傳統支護材料和新型支護材料（細牙錨桿）實驗強度對比結果如下：

（1）在直徑20mm、延伸率15%的情況下，細牙強度較粗牙錨桿強度提高了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，細牙強度較粗牙錨桿強度提高了79.5%，較無縱肋螺紋鋼式樹脂錨桿20.0%。

四、工程應用

細牙錨桿在重慶渝陽煤礦M8號煤層得到成功應用，巷道兩幫及頂底板累計最大移進量分別為232mm、42mm，有效地控制巷道圍巖的變形。細牙錨桿工程應用現場效果見圖2所示。

圖2 細牙錨桿工程應用現場效果圖

五、結論

（1）新型支護材料（細牙錨桿）強于傳統支護材料。

（2）現場應用能有效地控制巷道圍巖變形。