粗糙表面式玻璃钢（FRP）全螺纹锚杆在煤矿的应用

 
一、锚杆的发展

       国外锚杆支护的发展状况：二十世纪四十年代，美国、前苏联、西欧、中欧一些主要矿产国及建筑商就把FRP锚杆、FRP筋材应用到煤矿、金属矿山、水利、隧道、地下工程、公路、桥梁及公路护坡和沿海建筑等领域中。据资料统计目前各国锚杆用于煤矿巷道支护中所占比例为：美国、澳大利亚100%；英国90%；法国70%；俄罗斯70%；中国近期统计显示已达到70%，尤其是FRP锚杆在美国、澳大利亚、英国等矿产国，煤矿煤巷、综采面支护，应用更为广泛。

      国内煤矿井巷锚杆支护已有40多年的历史，而煤巷支护到1998年已达到巷道中锚杆支护所占比例的36%。这部分锚杆大多数都是非金属杆体，而FRP锚杆的比重占70%，由此看来FRP锚杆在煤矿、煤巷,半煤岩巷中的应用有很大潜力。

      随着现代化矿井的发展，对锚固支护的要求越来越高，因而对锚杆的材质性能要求更高，对锚杆的结构要求简单化，锚固方式要求方便、快捷、安全。

二、FRP锚杆支护技术的优越性

       我国目前大型矿井的建设越来越多，煤层开采机械化程度高，巷道支护技术尤为重要，其锚杆支护技术的优越性更为突出。
       1、改善半煤岩巷和煤巷的受力
       1.1、FRP锚杆与半煤岩体和煤体粘结的整体性使其刚度较高，增强巷道的变形能力。
       1.2、FRP锚杆的抗拉作用，使破碎煤层稳定。
       1.3、通过FRP锚杆的作用使层状煤体间的摩擦力增大减少滑动。
       1.4、由于FRP锚杆的特性，改变了回采巷道综采机伤刀头产生火花的现象。
       2、  由棚式被动支护改为锚杆、锚固剂等主动支护，使锚杆与煤层共同组成支护体系。省时、省力、降低成本和提高效率。
       3、  减少巷道维修量，无棚支护、无需维修，所要维修的只是检查因煤层的变化造成螺帽是否松动；对压力不大而锈蚀严重的巷道，建议使用玻璃钢锚杆进行支护。
       4、  筒化工作面超前支护，综采工作面上、下顺槽采用锚杆、锚固剂等支护有效减少回采超前压力对巷道的破坏，不需架棚、撤棚工序，降低劳动强度，提高效率，降低吨煤成本。
       5、  消除安全隐患，采用FPR锚杆、塑料锚网支护，消除架棚支护的不安全因素，如棚顶之间出现空隙，则会造成煤的自燃或冒顶、片帮现象；回采时，综采机不伤刀具，更不会因为碰到玻璃钢锚杆而产生火花，减少安全隐患。
       6、  降低支护成本，节约大量的钢材、木材。
       7、  减轻工人的劳动强度。
       8、  减小辅助运输量，千米巷道减少材料运输量4倍以上。
       9、  有利于生产组织，筒化工作面端头及超前支护、片帮现象基本消除，有利于安全快速的组织生产。

三、粗糙表面式玻璃钢（FRP）全螺纹锚杆的技术性能

      为满足现代化矿井、巷道支护对锚杆性能的需要，研发人员通过制造工艺、材料选择等反复研制和井下各种条件下的试验，FRP锚杆的各项性能均符合国家要求，从锚杆的结构上做到简单化，锚固方式（与树脂锚固剂配合使用）方便、快捷、安全。
   

四、粗糙表面式玻璃钢（FRP）全螺纹锚杆的应用

      FRP锚杆的性能与其所用的材料（玻璃纤维、树脂）有密切的关系，不同的支护要求选择不同材料的锚杆，下面各图可以借鉴。
      锚固支护参数的合理选择（煤巷可参考）：
      4.1、围岩承载能力增量计算原理及围岩强度变化如图1。
      由图1可知
   

       4.1.1、锚杆长度对围岩承载能力增量的影响：

       锚杆长度分别为1600mm、1800mm、2000 mm，锚杆间排距均为700 mm时，锚杆长度对承载能力增量的影响见图2（略）。
       4.1.2、锚杆间排距对围岩承载能力增量的影响：

       锚杆长度分别为：1800 mm、2000 mm，锚杆直径相同时，锚杆间排距对承载能力增量的影响        
       锚杆直径分别为18 mm、20 mm，锚杆长度一定时，其间排距对承载能力增量的影响   

       4.1.3、锚杆承载能力对围岩承载能力增量的影响：

       普通刚性锚杆的长度1800 mm，间排距700 mm时，锚杆承载能力对巷道围岩承载能力增量的影响
       锚杆支护不仅可给巷道提供一定的支护阻力，而且可提高巷道围岩的承载能力，锚杆长度越长，巷道围岩承载能力增量越高，大直径锚杆随其长度加长，巷道围岩承载能力增量幅度增大，锚杆间排距越小，巷道围岩承载能力增量越大，间排距800 mm的承载能力增量约为600mm的一半，锚杆承载能力越大，巷道围岩承载能力的增量越大。

       4.2、粗糙表面式玻璃钢（FRP）全螺纹锚杆及其构件

       FRP锚杆由杆体、托盘（有钢托盘、FRP复合托盘、非金属托盘）和螺母组成。FRP锚杆在各类锚杆中以无比的优越性得到快速持续发展。它操作简单，安装方便，锚固速度快、强度高，锚固方式易改变，质量易控制，安全可靠，性价比优良。

五、结论

       粗糙表面式玻璃钢（FRP）全螺纹锚杆，从杆体的性能、锚固方式与煤科总院的检验报告及井下现场试验的结果上看，完全满足现代化矿井、井巷、煤巷锚杆支护的技术要求，尤其是淋水和潮湿大等腐蚀性强的环境下，如果用FRP锚杆支护，抗腐蚀、耐老化性能都远远超出了金属锚杆。