玻璃钢锚杆的推广应用
1 概述
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。我矿自90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90%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。根据以往经验煤帮采用管缝锚杆或树脂锚杆，管缝锚杆收缩位移量大，有时不能满足需要，所以近期全部采用螺纹钢树脂锚杆。但是，螺纹钢树脂锚杆价格贵，质材重，不便运输安装。为了节省材料，很多企业、单位都在研制替代材料。目前，我国研制成功一种玻璃钢锚杆，已获得了。六矿于2002年9月开始试验应用这种锚杆。
2 玻璃钢锚杆的结构、安装及使用中的注意事项
2.1 结构
玻璃钢锚杆由杆体、锚尾，托板、螺母组成。杆体采用高强聚脂玻璃钢，锚头为锥形，锚尾为加工有螺纹的变内径钢套管，用树脂粘结于倒楔形锚尾上。锚尾部分为100mm。为增强杆体安装时的抗扭力，杆体中的玻璃纤维呈左旋分布。锚尾部分的钢套管由4分钢管经热处理加工制成。内径为16mm，长度为100mm，外径为22mm。钢套管外表面加工螺纹，配以螺母、托板，从而能使锚杆在安装后，通过拧紧螺母而具有一定的预紧力，防止围岩的早期破坏。
2.2 材质
玻璃钢锚杆杆体的增强材料采用电绝缘性能低的中碱玻璃纤维无捻粗纱。基体材料采用通用型不饱合聚酯树脂，其中苯乙烯含量为33%，其它辅助材料有阻燃剂、抗静电剂等。以满足轻质、高强、阻燃、抗静电等优点。
2.3 安装
（1）用风钻或电钻凿孔，孔深略小于杆体长度。
（2）注入2~3支φ23×350mm快速树脂约卷。
（3）风钻或电钻带动杆体旋转搅拌注入锚杆孔。
（4）待锚杆锚固后安装木盘、铁盘、上紧螺母。锚杆具有预应锚固力。
2.4 锚杆的力学性能
抗拉强度≥244MPa、抗剪强度≥75MPa。
玻璃钢杆体锚固力见下表：
2.5 玻璃钢锚杆使用中的注意事项
（1）根据钻孔直径选择锚杆的规格，根据孔径差决定树脂约卷的使用个数。
（2）依照设计要求，确定钻孔深度要略小于杆体长度60~80mm。
（3）由于杆体易折损，运输时应注意对杆体的保护不被破坏。
（4）玻璃钢锚杆不能露天存放，防止暴晒老化。锚固段不得沾染油污。
3 现场试验情况
3.1 试验地点概况
六矿2002年5月开始试验性应用，先在戊二采区戊8―22080工作面风巷及机巷两帮，以及戊8―22120工作面风巷及机巷两帮应用φ16mm×2000mm的玻璃钢锚杆。同时对巷道进行位移量观测。以上两个综采工作面位于戊二采区中部，煤层赋存稳定，埋深600~700m，采长2000m。由于采深相对较大，应力有增大趋势，是很好的试验应用场所。戊8煤层直接顶及老顶均为层状灰色中砂层，煤质中硬，底板为浅灰色层状泥岩，局部顶板破碎，节理发育。
3.2 巷道移近量观测及锚杆锚固力测试
（1）对巷道两侧使用的玻璃钢锚杆进行拉拨试验。拉拨结果见表2。
（2）对戊8―22080工作面机巷和风巷、戊8―22120工作面风巷进行位移量观测。利用“十字”法布置测点，测量两帮的位移量，以及顶板下沉、底板地鼓位移量。共设6个观测站，共18个剖面，设专人观测数据及围岩变形，每个断面设点距掘进工作面6m，实测数据经整理取平均值，见表3。
测试数据表明，巷道掘进期间上、下帮大收敛量分别为80mm、72mm。大底鼓量为45mm，顶板大下沉量为54mm。巷道变形量可满足安全生产的需要。巷道两帮及顶底板移近量曲线如下图所示。
4 经济效益评估
六矿为年产量300万t的大型矿井，每年开掘进尺2万m，其中煤巷约1.8万m，用于煤帮支护的锚杆约21万套。玻璃钢锚杆每根17元，同等性能的树脂锚杆每根24元，每根减少材料费支出7元。每年全矿节省材料费用147万元。另外，玻璃钢锚杆质材轻每天节省运力折合为3个工时，每工时用工费用为41元，每年节省用工支出为4.4895万元。由于玻璃钢锚杆抗剪切能力差，减少采煤机械磨损，加快采煤进度。使用玻璃钢锚杆每年节约支出约151.5万元。
5 结论
从以上数据以及曲线图中看出，巷道掘进23d后，顶底板和两帮的围岩变形都趋向稳定，说明施工采取的支护手段基本合理。进一步说明玻璃钢锚杆能够满足煤帮加固要求，能够提供40kN以上的有效锚固力，锚杆性能可靠，一定时期内不会出现断裂破坏。另外，玻璃钢锚杆成本低，质材轻，便于安装运输，节省材料消耗，具有可割柔性好等特性，采煤时不损坏刀具，不产生火花，提高了安全系数，为采煤提供了一定的方便。可以有效替代罗纹钢树脂锚杆对煤帮进行锚固。六矿在2003年6月开始全面推广应用。
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。我矿自90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90%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。根据以往经验煤帮采用管缝锚杆或树脂锚杆，管缝锚杆收缩位移量大，有时不能满足需要，所以近期全部采用螺纹钢树脂锚杆。但是，螺纹钢树脂锚杆价格贵，质材重，不便运输安装。为了节省材料，很多企业、单位都在研制替代材料。目前，我国研制成功一种玻璃钢锚杆，已获得了。六矿于2002年9月开始试验应用这种锚杆。
2 玻璃钢锚杆的结构、安装及使用中的注意事项
2.1 结构
玻璃钢锚杆由杆体、锚尾，托板、螺母组成。杆体采用高强聚脂玻璃钢，锚头为锥形，锚尾为加工有螺纹的变内径钢套管，用树脂粘结于倒楔形锚尾上。锚尾部分为100mm。为增强杆体安装时的抗扭力，杆体中的玻璃纤维呈左旋分布。锚尾部分的钢套管由4分钢管经热处理加工制成。内径为16mm，长度为100mm，外径为22mm。钢套管外表面加工螺纹，配以螺母、托板，从而能使锚杆在安装后，通过拧紧螺母而具有一定的预紧力，防止围岩的早期破坏。
2.2 材质
玻璃钢锚杆杆体的增强材料采用电绝缘性能低的中碱玻璃纤维无捻粗纱。基体材料采用通用型不饱合聚酯树脂，其中苯乙烯含量为33%，其它辅助材料有阻燃剂、抗静电剂等。以满足轻质、高强、阻燃、抗静电等优点。
2.3 安装
（1）用风钻或电钻凿孔，孔深略小于杆体长度。
（2）注入2~3支φ23×350mm快速树脂约卷。
（3）风钻或电钻带动杆体旋转搅拌注入锚杆孔。
（4）待锚杆锚固后安装木盘、铁盘、上紧螺母。锚杆具有预应锚固力。
2.4 锚杆的力学性能
抗拉强度≥244MPa、抗剪强度≥75MPa。
玻璃钢杆体锚固力见下表：
2.5 玻璃钢锚杆使用中的注意事项
（1）根据钻孔直径选择锚杆的规格，根据孔径差决定树脂约卷的使用个数。
（2）依照设计要求，确定钻孔深度要略小于杆体长度60~80mm。
（3）由于杆体易折损，运输时应注意对杆体的保护不被破坏。
（4）玻璃钢锚杆不能露天存放，防止暴晒老化。锚固段不得沾染油污。
3 现场试验情况
3.1 试验地点概况
六矿2002年5月开始试验性应用，先在戊二采区戊8―22080工作面风巷及机巷两帮，以及戊8―22120工作面风巷及机巷两帮应用φ16mm×2000mm的玻璃钢锚杆。同时对巷道进行位移量观测。以上两个综采工作面位于戊二采区中部，煤层赋存稳定，埋深600~700m，采长2000m。由于采深相对较大，应力有增大趋势，是很好的试验应用场所。戊8煤层直接顶及老顶均为层状灰色中砂层，煤质中硬，底板为浅灰色层状泥岩，局部顶板破碎，节理发育。
3.2 巷道移近量观测及锚杆锚固力测试
（1）对巷道两侧使用的玻璃钢锚杆进行拉拨试验。拉拨结果见表2。
（2）对戊8―22080工作面机巷和风巷、戊8―22120工作面风巷进行位移量观测。利用“十字”法布置测点，测量两帮的位移量，以及顶板下沉、底板地鼓位移量。共设6个观测站，共18个剖面，设专人观测数据及围岩变形，每个断面设点距掘进工作面6m，实测数据经整理取平均值，见表3。
测试数据表明，巷道掘进期间上、下帮大收敛量分别为80mm、72mm。大底鼓量为45mm，顶板大下沉量为54mm。巷道变形量可满足安全生产的需要。巷道两帮及顶底板移近量曲线如下图所示。
4 经济效益评估
六矿为年产量300万t的大型矿井，每年开掘进尺2万m，其中煤巷约1.8万m，用于煤帮支护的锚杆约21万套。玻璃钢锚杆每根17元，同等性能的树脂锚杆每根24元，每根减少材料费支出7元。每年全矿节省材料费用147万元。另外，玻璃钢锚杆质材轻每天节省运力折合为3个工时，每工时用工费用为41元，每年节省用工支出为4.4895万元。由于玻璃钢锚杆抗剪切能力差，减少采煤机械磨损，加快采煤进度。使用玻璃钢锚杆每年节约支出约151.5万元。
5 结论
从以上数据以及曲线图中看出，巷道掘进23d后，顶底板和两帮的围岩变形都趋向稳定，说明施工采取的支护手段基本合理。进一步说明玻璃钢锚杆能够满足煤帮加固要求，能够提供40kN以上的有效锚固力，锚杆性能可靠，一定时期内不会出现断裂破坏。另外，玻璃钢锚杆成本低，质材轻，便于安装运输，节省材料消耗，具有可割柔性好等特性，采煤时不损坏刀具，不产生火花，提高了安全系数，为采煤提供了一定的方便。可以有效替代罗纹钢树脂锚杆对煤帮进行锚固。六矿在2003年6月开始全面推广应用。
