（一）

一、CAD的可視化技術(shù)在研究中的應(yīng)用

1、CAD的可視化技術(shù)簡介

科學(xué)計算可視化是20世紀(jì)80年代后期提出并發(fā)展起來的，它是20世紀(jì)90年代計算機(jī)新技術(shù)的熱點。進(jìn)入20世紀(jì)90年代，國外以三維礦床模型為代表的礦用軟件發(fā)展較快，涉及到地質(zhì)資料處理、礦床建模、開采輔助設(shè)計等各個方面。目前CAO技術(shù)已經(jīng)向三維實體、可視化和集成化發(fā)展，但對于礦業(yè)而言，還有相當(dāng)長的路要走。是美國Autodesk公司研制開發(fā)的計算機(jī)輔助繪圖軟件，是目前國內(nèi)使用最多的CAO軟件。可以使用軟件的三維建模技術(shù)繪制三維立體礦并巷道布置系統(tǒng)模型，達(dá)到可視化的目的，可以有效地解決采礦研究過程中遇到的一些問題。

2、使用CAD的可視化技術(shù)創(chuàng)建研究模型

采礦工程技術(shù)人員在分析現(xiàn)場問題過程中，要經(jīng)常確定各個巷道之間的關(guān)系，從而才能進(jìn)一步的分析各個巷道之間的礦山壓力的影響。多數(shù)工程技術(shù)人員在分析過程中，面對的是采掘工程平面圖，靠想象來確定其之間的空間位置關(guān)系。這種方法費時、費力，效率低。在分析研究采礦問題的過程中應(yīng)要求首先學(xué)會三維知識，讓研究人員先把研究涉及巷道的三維空間關(guān)系繪制出來。這樣，工程技術(shù)人員在分析研究問題過程中，面對三維圖分析，會得到高效分析的效果。應(yīng)鼓勵技術(shù)人員應(yīng)用軟件的三維建模技術(shù)繪制三維立體礦并系統(tǒng)模型，把其所研究礦并的三維模型繪制出來。

(1)可以在繪制三維模型的過程中，更加深刻地了解礦并的三維空間結(jié)構(gòu)，可能對所研究的問題有創(chuàng)新的想法。

(2)能夠使初涉采礦的工程技術(shù)人員，建立起三維礦山系統(tǒng)的概念。

(3)當(dāng)一個采礦項目結(jié)題后，要向領(lǐng)導(dǎo)匯報，當(dāng)匯報人員將平面圖轉(zhuǎn)換為三維礦并立體模型，結(jié)合這些模型匯報，會達(dá)到高效的效果。

二、數(shù)值模擬的可視化研究分析方法

1、采礦專業(yè)研究中存在的問題課程可視化的意義

礦山壓力與宕層控制問題涉及的一般為動態(tài)三維空間問題，工程技術(shù)人員很難建立動態(tài)三維空間的概念，對達(dá)到高效分析和研究目的相差較遠(yuǎn)。即使工程技術(shù)人員到礦并現(xiàn)場實習(xí)，看到的僅僅是靜態(tài)的局部現(xiàn)象，如巷道的支護(hù)物破壞或失效、巷道的明顯變形、采場頂板的冒頂、煤壁的片幫等，而對產(chǎn)生礦壓顯現(xiàn)現(xiàn)象的礦山壓力及變形破壞過程沒有直觀的認(rèn)識。采場或巷道周圍的應(yīng)力是看不見的，只能從理論推導(dǎo)的公式和教材上的圖線去想像，對理解礦壓理論及培養(yǎng)解決實際問題的能力形成了障礙。通過觀測得到礦山開采過程中圍宕內(nèi)任何一點的力，實際是非常困難的。針對上述問題，數(shù)值計算方法擁有得天獨厚的優(yōu)勢。因而數(shù)值計算方法的發(fā)展引起采礦界的重視，并逐步引入作為計算礦山壓力的方法，在礦山壓力及其控制中發(fā)揮越來越重要的作用。

2、數(shù)值模擬程序簡介

采場上覆宕層運動是一個非常復(fù)雜的動態(tài)發(fā)展過程，要明確上覆宕層運動范圍就必須從頂板變形破壞過程著手。RFPA2D是一個能模擬宕石裂紋萌生，擴(kuò)展直至斷裂全過程的數(shù)值分析軟件，基于連續(xù)介質(zhì)力學(xué)和損傷介質(zhì)力學(xué)原理，具有應(yīng)力分析和破壞分析兩方面的功能。RFPA2D系統(tǒng)能對采動影響下宕體破裂與宕層移動過程進(jìn)行較為系統(tǒng)的數(shù)值試驗研究。

3、可視化研究實例

(1)脾層開采過程頂板宕層受力變形過程模擬。模型對工作面的開挖過程進(jìn)行模擬計算，模型上部為自由邊界，按照深度施加自重應(yīng)力;模型左、右邊界為簡支邊津勺束水平位移;模型下邊界為固支。計算工作面不同推進(jìn)距離時煤層頂板的垂直應(yīng)力變化情況，以及老頂初次來壓和周期來壓時煤壁前后方支承壓力變化范圍。

(2)模擬結(jié)果的可視化處理。通過對計算結(jié)果的分析處理，可出頂板宕層隨煤層開采出現(xiàn)的離層、垮落過程及其對應(yīng)的應(yīng)力分布狀況。結(jié)果可直觀的用于分析研究的講解實例，達(dá)到可視化研究的目的，能夠?qū)ΦV山壓力和宕層控制上的理論進(jìn)行有益的補(bǔ)充。

三、結(jié)束語

隨著科學(xué)技術(shù)迅速發(fā)展，如何提高采礦工程工程技術(shù)人員對并下巷道空間的理解加何提高工程技術(shù)人員對計算機(jī)可視化和采礦問題研究的認(rèn)識、理解的廣度和深度，都是采礦工程技術(shù)人員研究和改革的熱點。計算機(jī)可視化技術(shù)與采礦專業(yè)問題的有機(jī)結(jié)合，在提高采礦問題研究質(zhì)量的同時，可有效地促進(jìn)采礦工程問題研究結(jié)果高速完成，達(dá)到高效、正確。

作者：趙利強(qiáng) 單位：黑龍江大興安嶺古蓮河露天煤礦

（二）

一、影響錨桿支護(hù)質(zhì)量的因素

1、錨固形式

現(xiàn)在大多數(shù)煤礦采用端錨錨桿錨固,雖然端錨錨桿錨固操作簡單,經(jīng)濟(jì)實用,但是端錨錨桿對于圍巖松軟、破碎、地應(yīng)力大的巷道的支護(hù)有著其局限性,只有采用全長錨固錨桿才能克服端錨錨桿的局限性。全長錨固錨桿與端錨錨桿相比具有以下優(yōu)勢:全長錨固時,錨桿及圍巖的受力狀態(tài)好,實際錨固力大；全長錨固可以使錨桿具有較高的錨固力和抗剪能力；全長錨固能有效地提高錨桿支護(hù)系統(tǒng)的剛度,限制圍巖變形的發(fā)生；全長錨固可有效地約束頂板圍巖的變形和位移。

2、錨固劑

錨固劑材料原先都是采用快硬水泥錨固劑,這種錨固劑在使用過程中,存在水灰比難于掌握、凝結(jié)時間長、施工難度大、人為因素影響波動大等缺陷。錨桿與圍巖緊密接觸,可以使錨桿與巖體之間具備良好的傳力性能。采用樹脂錨固劑可以使桿體強(qiáng)度大大提高,尾部螺紋強(qiáng)度基本上與桿體本身等強(qiáng)。樹脂錨固劑可以縮短固化時間,安裝后15min,樹脂固化程度就可以達(dá)到80%~90%。與傳統(tǒng)錨固劑相比樹脂錨固劑具有:初錨力大、錨固可靠、超早強(qiáng)、微膨脹、承載快、便于操作等特性,可以減少人為因素的影響,達(dá)到最佳的錨固效果。近年來隨著礦井開采深度的增加和地質(zhì)條件的不斷變化,使樹脂錨固劑的應(yīng)用研究也進(jìn)一步拓寬。

3、支護(hù)時間

煤礦巷道在開挖后,圍巖的受力狀態(tài)發(fā)生了改變,由原來的三向變?yōu)槎蚴芰顟B(tài),變形和位移開始加大。如果這時得不到及時支護(hù),就有可能對巷道的安全造成隱患,準(zhǔn)確把握支護(hù)時間,對于巷道支護(hù)效果至關(guān)重要,在工程實踐中,一般從放炮到錨桿的安裝以不超過4h為宜,在一些穩(wěn)定性較差的巖層中,支護(hù)應(yīng)緊跟工作面,以不超過2h為宜。

二、混凝土對支護(hù)質(zhì)量的影響

1、混凝土噴射厚度對支護(hù)質(zhì)量的影響

混凝土噴層的作用主要體現(xiàn)在兩個方面,一是起著參與并形成組合拱結(jié)構(gòu)的作用,為了起到這個作用,必須是混凝土噴層與圍巖緊密結(jié)合并伴隨著圍巖的變形而不發(fā)生離層的現(xiàn)象,所以噴層并不是越厚越好,隨著混凝土噴層厚度的增加,其剛度也隨之增加,這就使得噴層與圍巖容易發(fā)生離層現(xiàn)象,從而最終導(dǎo)致巷道的破壞。二是起到保護(hù)巷道不被侵蝕的作用。在工程實踐中,一般巷道混凝土噴層以80mm~120mm為宜；對于穩(wěn)定的巷道,也可在30mm~50mm之間；對于噴層厚度在50mm~100mm以上時,應(yīng)該分層噴射,以達(dá)到噴射效果,并可降低成本。

2、混凝土材料對支護(hù)質(zhì)量的影響

錨噴用混凝土應(yīng)當(dāng)采用普通硅酸鹽水泥,這種水泥凝結(jié)硬度快,保水性好,早期強(qiáng)度增長快。可是火山灰質(zhì)水泥、礦渣水泥的性質(zhì)與它相反,故不宜采用,且標(biāo)號以不低于400號為宜。粗骨料石子使用前應(yīng)進(jìn)行篩選,河卵粒徑應(yīng)不大于25mm,碎石粒徑應(yīng)不大于20mm,級配適中,應(yīng)不含有雜質(zhì),實驗表明,選用級配適當(dāng)?shù)男×剿槭鳛閲娚浠炷凉橇洗婧由?可獲得良好的噴射混凝土效果。速凝劑的摻量必須嚴(yán)格進(jìn)行控制,而且應(yīng)在噴射前的最短時間內(nèi)加入,盡量做到隨攪隨噴,否則,對速凝效果和混凝土質(zhì)量都有不良影響。據(jù)實驗資料表明,摻速凝劑后,混凝土的后期強(qiáng)度會有明顯的降低,與不摻速凝劑時對比,強(qiáng)度降低20%~30%,抗?jié)B性和收縮性也會有所下降,當(dāng)速凝劑的用量大于7%時,會產(chǎn)生一種水泥的急凝現(xiàn)象,會大大降低混凝土的強(qiáng)度。隨著建材行業(yè)的快速發(fā)展,一些水泥廠相繼研制出來了超早強(qiáng)水泥、煤矸石速凝早強(qiáng)水泥和噴射水泥,并在井下做了噴射混凝土支護(hù)工業(yè)性實驗,顯示出了速凝、快硬、早強(qiáng)、高強(qiáng)和微膨脹等優(yōu)良技術(shù)性能。

三、提高煤礦錨噴支護(hù)質(zhì)量的措施

通過對影響錨噴支護(hù)質(zhì)量的因素的分析,提出了解決這些問題的一些措施,為錨噴支護(hù)的改進(jìn)與完善提供借鑒。主要途徑如下:

1、建立一套合理的錨桿支護(hù)設(shè)計方法。隨著新奧法、收斂約束法在國際上的流行,美國、澳大利亞等國采用了“地質(zhì)力學(xué)評估-計算機(jī)數(shù)值模擬進(jìn)行初始設(shè)計-現(xiàn)場施工、監(jiān)測-信息反饋、修改完善設(shè)計”的設(shè)計方法。

2、選擇合理的錨噴支護(hù)結(jié)構(gòu)。由于井下地質(zhì)條件復(fù)雜,巖體結(jié)構(gòu)多變,在應(yīng)用錨噴支護(hù)技術(shù)時必須根據(jù)具體情況分析,因地制宜,制定合理的錨噴支護(hù)結(jié)構(gòu)。開發(fā)推廣適用性強(qiáng)的錨噴聯(lián)合支護(hù)形式,如錨噴網(wǎng)支護(hù)、錨噴網(wǎng)加型鋼聯(lián)合支護(hù)等。

3、進(jìn)一步研究錨噴支護(hù)機(jī)理,完善支護(hù)工藝。研究高強(qiáng)度噴射混凝土及高強(qiáng)度的錨桿、錨索等支護(hù)材料,以解決深部巷道錨噴支護(hù)問題。

4、煤層巷道中采用錨桿與錨索聯(lián)合支護(hù)進(jìn)行補(bǔ)強(qiáng)。由于煤礦綜放面回采巷道斷面大,圍巖松軟變形大,采用單一的錨桿支護(hù)已難以適應(yīng)。在煤層巷道中采用錨桿與錨索聯(lián)合支護(hù),變得越來越普遍。錨桿與錨索聯(lián)合支護(hù)既能最大限度地發(fā)揮錨桿和錨索各自的支護(hù)性能,又能根據(jù)其各自的支護(hù)特性,聯(lián)合取得最大的支護(hù)效果。

5、完善錨噴支護(hù)的監(jiān)測工作。錨噴支護(hù)是一種隱蔽性很強(qiáng)的工程,只有完善錨噴支護(hù)的監(jiān)測工作才能確保巷道的安全可靠性。由于理論和技術(shù)條件的限制,錨噴支護(hù)技術(shù)必然存在支護(hù)不足區(qū)域,只有采用各種監(jiān)測方法,及時地發(fā)現(xiàn)問題,才能最大限度地控制事故的發(fā)生。

作者：李華健 單位：山東淄博礦業(yè)集團(tuán)

（三）

孔按照提前設(shè)置后的順序,依次引爆的技術(shù)。在起始端炮孔爆炸后會按照預(yù)定的時間,下一個炮孔繼續(xù)爆炸,因此,兩個相鄰的炮孔爆炸時間是有間隔的。該種爆破技術(shù)的運用使得在生產(chǎn)中,成本大大降低,同時,爆破的震動較小,增加了安全性,鏟裝效率也得到明顯的提高,使得逐孔爆破技術(shù)能夠促進(jìn)采礦業(yè)經(jīng)濟(jì)效益的不斷提高。

一、采礦成本與爆破效果之間的關(guān)系

1、穿爆成本與爆破塊度之間也有著相互聯(lián)系

在爆破過程中,如果使用的炸藥單耗較高,而炮孔參數(shù)較小時,爆破的效果非常好,能夠達(dá)到爆破出較小塊度的效果,但是這種方法要求較高的穿爆成本。從綜合角度來講,雖然較小的塊度對于后面的生產(chǎn)環(huán)節(jié)成本又降低作用,但是整體上,沒有使得采礦的成本降低,反而會因此增加了采礦成本。反過來,如果在采礦中,使用的炮孔參數(shù)大,而炸藥的單耗降低時,所得到的塊度會較大,增加了后面鏟裝、運輸?shù)拳h(huán)節(jié)的成本。

2、穿爆成本的合理控制范圍

因此,為了能夠達(dá)到一個最佳的節(jié)省成本的情況,既能夠保證爆破塊度不高,同時也要使得穿爆成本得到控制。因此,比較合理的方法就是,找到一個科學(xué)的范圍,將穿爆成本控制在此范圍內(nèi),以此范圍進(jìn)行參照,才能在生產(chǎn)中不斷降低采礦成本,提高經(jīng)濟(jì)效益。

3、爆堆松散度與采裝費用間的關(guān)系

以合理的爆破塊度為前提,爆堆的松散度與采裝費用間也有著較大的關(guān)系。當(dāng)松散度好并且前沖較小的的時候,鏟裝比較容易,費用達(dá)到相應(yīng)的降低。相反,當(dāng)爆堆的松散度較差,同時前沖大的情況下,采裝的費用會大大增加。因此,在爆破中,效果好的爆堆松散度也能夠降低采礦成本。

二、逐孔起爆技術(shù)對雷管精度的要求以及它的優(yōu)勢所在

1、逐孔起爆技術(shù)的優(yōu)勢所在

爆破不是一門簡單的學(xué)問,爆破的結(jié)果好壞受到很多因素的制約,例如:起爆的順序、炸藥的重量、巖性等多種因素。其中有些因素是我們在爆破過程中無法改變的,甚至有些我們無法預(yù)料的,因此,爆破效果往往出現(xiàn)意想不到的結(jié)果。但是,我們可以不斷改善可控因素,在現(xiàn)有的條件下,將爆破的順序合理進(jìn)行分配,對于對于各孔的時間進(jìn)行科學(xué)的設(shè)定,能夠?qū)Ρ菩ЧM(jìn)行一定程度的改善。近些年來,高精度的非電導(dǎo)雷管使用使得逐孔起爆技術(shù)更加完善,應(yīng)用也更加廣泛。因為逐孔起爆技術(shù)是不存在兩個爆孔同時爆炸的情況,所以,大大降低了爆炸引起的震動。由于每個爆孔爆炸都是單獨進(jìn)行的,所以其爆炸藥量可以認(rèn)為等于單孔的最大藥量。每個爆孔起爆后,碎塊能夠在自由面進(jìn)行完全的碰撞,增加了塊體的破碎程度。

2、準(zhǔn)確的雷管延期時間是逐孔起爆技術(shù)的保障

我國目前存在的普通倒爆雷管的延期時間存在較大的誤差,時常會發(fā)生跳段和拒爆的現(xiàn)象,使得爆破效果不能夠得到掌控。然而,逐孔起爆技術(shù)要想得到較好的運用,必須配置以精準(zhǔn)的延期時間,才能夠?qū)崿F(xiàn)。隨著高精度非電導(dǎo)爆破雷管技術(shù)越來越成熟,國外已經(jīng)有部分廠家進(jìn)行生產(chǎn),我國也有廠家進(jìn)行生產(chǎn),但是所生產(chǎn)的出的微差管的精度還有待提高。

三、導(dǎo)爆雷管試驗情況及數(shù)據(jù)對比分析

1、試驗情況介紹

試驗的場地選擇在某地區(qū),根據(jù)該地區(qū)的冬季與夏季的溫差進(jìn)行爆破設(shè)計。因此,將試驗分成兩組,第一組是在冬季中進(jìn)行,使用導(dǎo)爆索進(jìn)行爆破。第二組是在夏季季的時間,使用國產(chǎn)的普通導(dǎo)爆雷管起爆。在試驗進(jìn)行中,對兩組導(dǎo)爆雷管的起爆器材進(jìn)行更換,均使用奧瑞凱高精管,爆破中使用的炸藥劑量沒有發(fā)生改變。同時,對現(xiàn)有網(wǎng)孔參數(shù)情況下進(jìn)行試驗,然后對網(wǎng)孔參數(shù)進(jìn)行優(yōu)化,在進(jìn)行試驗,對比兩次的試驗結(jié)果。孔間延時往往能夠影響塊度的大小,而排間的延時則可以影響爆堆的松散度,孔間延時和排間延時是爆破中的兩種延時形式。在實際生產(chǎn)中,經(jīng)過不斷地總結(jié),得知較為合理的孔間延時時間范圍為3～8ms/m,而排間延時的合理時間范圍是8～15ms/m。本次試驗,分別使用了兩種不同的延時組合方式,25×65ms和42×65ms,為了能夠?qū)Ρ菩ЧM(jìn)行把控,先行使用了爆破軟件對爆區(qū)進(jìn)行了模擬設(shè)計。

2、對試驗得到的數(shù)據(jù)進(jìn)行對比分析

（1）選擇的對比指標(biāo)及其產(chǎn)生依據(jù)

對兩組進(jìn)行試驗,得到了一些具有有價值的數(shù)據(jù)。這些數(shù)據(jù)的對比是在作業(yè)條件相同的情況下,假設(shè)孔網(wǎng)參數(shù)相同,單耗相同。下面對比了一些比較重要的數(shù)據(jù)。臺班效率:在某個時間段內(nèi),同一電鏟在不同臺班的挖掘量。純作業(yè)時間效率:電鏟總挖掘量跟純作業(yè)時間在某個時期的比值。臺班的平均故障時間:在某個固定時期內(nèi),同一電鏟在不同臺班的故障時間。對比這些方面我們可以看出,要想提高礦產(chǎn)的生產(chǎn)能力,必須要提高臺班效率。電鏟的工作受到爆堆的松散度的影響,因此,反過來,純作業(yè)時間效率體現(xiàn)了爆破后爆堆的松散度。在生產(chǎn)中,電鏟容易因為快堆過大而造成故障,另外底跟也對它有影響,所我們可以認(rèn)為臺班的平均故障時間從側(cè)面反映了爆破的效果。通過對這些指標(biāo)進(jìn)行對比,我們可以得出不同的爆破情況下,爆破效果的好壞,從而對比出高精度導(dǎo)爆管雷管和逐孔爆破技術(shù)的實際效果。

（2）兩組試驗的結(jié)果數(shù)據(jù)對比

第一階段的試驗主要是對比在爆破中分別使用高精導(dǎo)爆管與普通導(dǎo)爆管的產(chǎn)生的不同爆破效果,實驗過程為一個月的時間。第二個階段的試驗,主要是在電鏟生產(chǎn)處對比高精管與導(dǎo)爆索起爆所造成的不同程度的爆破效果,通過數(shù)據(jù)的對比分析,我們知道,高精管可以提高臺班效率和純作業(yè)時間。具體數(shù)據(jù)對比如表3所示。

四、結(jié)論

本輪文通過對兩組試驗的結(jié)果進(jìn)行對比,得出了逐孔起爆技術(shù)以及高精度導(dǎo)爆管雷管能夠提高礦山生產(chǎn)能力的結(jié)論。由于逐孔起爆技術(shù)的具有安全性好、操作簡單、震動小,提高電鏟效率等多個優(yōu)點,在生產(chǎn)中使用逐孔起爆技術(shù)將會大大降低采礦成本。因此,為了能夠促進(jìn)采礦業(yè)的發(fā)展,提高企業(yè)的經(jīng)濟(jì)效益,應(yīng)該大力推廣使用逐孔起爆技術(shù)。

作者：張成忠 王輝聰 林野 陳亞強(qiáng) 單位：白山市江源區(qū)安全生產(chǎn)監(jiān)督管理局江源縣郵政局江源區(qū)林業(yè)局

（四）

一、玻璃鋼錨桿的特點及應(yīng)用前景

1、玻璃鋼錨桿的特點具有良好的切割性能

玻璃鋼錨桿重量僅為同等規(guī)格鋼錨桿的1/4。在隧道和煤礦等狹小空間使用施工更容易，從而減輕工人勞動強(qiáng)度。價格低:玻璃鋼錨桿剛開始在國內(nèi)應(yīng)用的時候，價格較高，質(zhì)量較差，性價比不如金屬錨桿。但是玻璃鋼錨桿制造技術(shù)在我國進(jìn)步很快，玻璃鋼錨桿的價格迅速下降，目前國內(nèi)玻璃鋼錨桿比相同規(guī)格的鋼錨桿價格要低，以直徑?20mm，L=2000mm的錨桿為例，玻璃鋼錨桿的價格比螺紋鋼錨桿每套便宜8～10元。

2、應(yīng)用前景分析

目前，玻璃鋼錨桿的質(zhì)量已經(jīng)可以滿足很多巷道的支護(hù)要求，同時它又具有價格低廉、重量輕、耐腐蝕、易切割等諸多優(yōu)點，因此無疑具有廣闊的應(yīng)用前景。新型粗尾全螺紋式玻璃鋼錨桿的研制成功，進(jìn)一步提高了錨桿的質(zhì)量，該錨桿生產(chǎn)方法簡單可靠，勢必會成為玻璃鋼錨桿中的主流產(chǎn)品，得到廣泛的應(yīng)用。雖然玻璃鋼錨桿應(yīng)用前景廣闊，但玻璃鋼這種材料具有自身的缺陷，其抗剪、抗扭、抗彎能力差，而這種缺陷是不能通過簡單地改變錨桿的結(jié)構(gòu)或生產(chǎn)工藝而克服的，因此其應(yīng)用范圍還是會受到一定的局限，不可能完全取代金屬錨桿。

二、玻璃鋼錨桿在我國采礦工程中的應(yīng)用

1、在煤礦中的應(yīng)用

玻璃鋼錨桿在我國的應(yīng)用最早可以追溯到20世紀(jì)70年代，但那時玻璃鋼桿體主要是采用手工糊制，性能及成本不能滿足大量推廣應(yīng)用的要求，因此實際應(yīng)用非常少。到20世紀(jì)80～90年代，由于認(rèn)識到玻璃鋼錨桿特別適合于高瓦斯礦井和回采巷道靠近工作面一側(cè)的支護(hù)，煤炭科學(xué)研究總院北京建井研究所開始研究玻璃鋼錨桿的生產(chǎn)方法，力求改變我國玻璃鋼錨桿研究應(yīng)用落后的狀態(tài)。此后，到21世紀(jì)頭幾年，國內(nèi)逐漸有一些煤礦開始試驗使用玻璃鋼錨桿進(jìn)行巷幫支護(hù)。2000年，山西潞安礦業(yè)集團(tuán)漳村煤礦將玻璃鋼錨桿應(yīng)用于回采巷道工作面?zhèn)葞椭ёo(hù)中，并將其與另一種鋼竹組合錨桿進(jìn)行支護(hù)效果對比，結(jié)果顯示，玻璃鋼錨桿安裝工序簡單、錨固力強(qiáng)、預(yù)緊效果好、強(qiáng)度高，明顯優(yōu)于前者，另外玻璃鋼錨桿還具有阻燃、抗靜電、抗腐蝕的特點。2003年，晉城礦務(wù)局成莊煤礦進(jìn)行了玻璃鋼錨桿用于開切眼煤幫的實驗，2004年，玻璃鋼錨桿在山西陽泉煤礦集團(tuán)，河南平頂山煤礦成功應(yīng)用。在這一階段，我國玻璃鋼錨桿的制造技術(shù)還比較落后，玻璃鋼錨桿強(qiáng)度不高，價格比傳統(tǒng)的金屬錨桿貴，但是由于玻璃鋼錨桿具有可切割性，用于回采巷道靠工作面一側(cè)的巷幫支護(hù)，采煤機(jī)回采時不用提前拆除采幫側(cè)的錨桿，從而簡化了生產(chǎn)工序，節(jié)省人力物力，經(jīng)濟(jì)效益也很明顯。另外玻璃鋼錨桿在切割的時候不會產(chǎn)生火花，在高瓦斯礦井應(yīng)用安全性大大高于金屬錨桿，因此還具有安全效益。我國玻璃鋼錨桿的質(zhì)量在短短幾年內(nèi)迅速提高，生產(chǎn)成本反而下降了。目前，玻璃鋼錨桿的價格已經(jīng)明顯低于金屬錨桿，而質(zhì)量則比以前有很大的提高。國內(nèi)生產(chǎn)的玻璃鋼錨桿抗拉強(qiáng)度指標(biāo)已經(jīng)達(dá)到300MPa。

2008年以后，玻璃鋼錨桿在我國的應(yīng)用進(jìn)一步得到推廣，淮南礦業(yè)集團(tuán)、鶴崗礦業(yè)集團(tuán)、兗礦集團(tuán)、山西西山晉興能源有限責(zé)任公司、河北金牛能源股份有限公司等都對玻璃鋼錨桿的應(yīng)用進(jìn)行了試驗并取得了成功。其應(yīng)用范圍不僅僅局限于高瓦斯區(qū)域和回采巷道工作面?zhèn)葞停€擴(kuò)大到了回采巷道的兩幫。2011年，雞西礦區(qū)進(jìn)一步將玻璃鋼錨桿應(yīng)用范圍擴(kuò)大到巷道頂板的支護(hù)中，該礦區(qū)應(yīng)用玻璃鋼錨桿支護(hù)試驗成功后，規(guī)定該礦所有煤巷、半煤巷的幫支護(hù)，綜掘施工的尾排巷、高抽巷的幫、頂?shù)闹ёo(hù)都必須使用玻璃鋼錨桿支護(hù)。可見，玻璃鋼錨桿已經(jīng)大受煤礦企業(yè)的歡迎。2011年，平頂山捷利德增強(qiáng)塑料有限公司開發(fā)出一種新型粗尾全螺紋式玻璃鋼錨桿。這種錨桿是在全螺紋錨桿的基礎(chǔ)上通過帶螺紋的尾部螺紋模具進(jìn)行模壓尾部螺紋，尾部螺紋直徑大于桿體螺紋直徑，其結(jié)構(gòu)改變了全螺紋錨桿螺紋不均勻、拉拔力低的缺點，具有承壓能力更高、抗剪切能力更強(qiáng)、使用效果更好等優(yōu)點。其在性能上明顯比普通全螺紋玻璃鋼錨桿優(yōu)越。

2、在金屬礦山中的應(yīng)用

如今，玻璃鋼錨桿在金屬礦山，也有人研究使用它進(jìn)行支護(hù)。馬生徽、王文杰以高峰銅礦為背景，采用FLAC3D軟件對鋼質(zhì)管縫錨桿與玻璃鋼錨桿支護(hù)效果進(jìn)行了對比模擬分析，結(jié)果顯示，在相同的支護(hù)條件下，玻璃鋼錨桿對巷道的支護(hù)效果略優(yōu)于管縫錨桿，采用玻璃鋼錨桿支護(hù)有利于發(fā)揮圍巖自身承載力，可以用其代替鋼質(zhì)管縫錨桿用于圍巖控制。鄒常富等人在金山店鐵礦開展了玻璃鋼錨桿支護(hù)研究，將玻璃鋼錨桿和螺紋鋼錨桿做對比實驗，根據(jù)對巷道收斂的監(jiān)測，發(fā)現(xiàn)兩種錨桿支護(hù)效果一致，玻璃鋼錨桿完全可以控制巷道的變形。目前，玻璃鋼錨桿在金屬礦山的應(yīng)用研究尚處于起步階段，相信隨著該項技術(shù)的進(jìn)一步發(fā)展，玻璃鋼錨桿在金屬礦山中的應(yīng)用也會更加廣泛。

三、結(jié)論

(1)目前國內(nèi)生產(chǎn)的玻璃鋼錨桿質(zhì)量較之以前已經(jīng)有了很大的提高，可以滿足大部分回采巷道的支護(hù)需求。玻璃鋼錨桿應(yīng)用范圍雖然已經(jīng)擴(kuò)大了很多，但是目前該錨桿在煤礦的應(yīng)用仍然局限于服務(wù)年限短的回采巷道的支護(hù)。

(2)新型粗尾全螺紋式玻璃鋼錨桿，其性能比普通的全螺紋式玻璃鋼錨桿更加優(yōu)越。

(3)玻璃鋼錨桿在金屬礦山的應(yīng)用也已經(jīng)處于探索階段。

(4)由于玻璃鋼本身的力學(xué)性能缺陷，決定了玻璃鋼錨桿的應(yīng)用范圍是有限的，不可能完全取代金屬錨桿。

作者：張萬斌 單位：安徽理工大學(xué)能源與安全學(xué)院