矿用钢绞线作为锚索的核心索体,用于煤矿巷道、硐室围岩加固,依靠预应力实现围岩悬吊、组合梁、挤压加固作用。选用时要结合围岩岩性、地应力大小、淋水腐蚀条件、巷道变形特征、配套构件综合判断,避免锚索破断、滑丝、锈蚀失效,保障巷道支护安全。
一、按围岩岩性选用
坚硬完整围岩围岩强度高、变形小,主要防止局部岩块冒落。选用常规 Φ15.20mm‑1860MPa 矿用钢绞线即可,破断荷载满足设计要求,不需要过高吨位。
破碎松散围岩岩体裂隙发育、易片帮冒顶。优先选用高破断荷载钢绞线,提高锚索承载能力;适当加大钢绞线根数,增大支护密度,抵抗围岩碎胀压力。
软岩、大变形围岩围岩塑性变形大,流变明显。优先选用高延伸率钢绞线,避免围岩持续变形时钢绞线发生脆性拉断;不宜一味追求高强度,兼顾韧性;同时配套大吨位锚具与高强度托盘。
冲击地压危险巷道选用韧性好、塑性变形能力强的矿用钢绞线,降低冲击荷载下突然断裂风险,禁止选用脆性大的非标产品。
二、根据地应力条件选用
浅部低应力巷道地应力小,围岩变形可控,采用标准 Φ15.20mm 钢绞线,满足常规预应力张拉即可。
深部高应力巷道地应力大,围岩压力高。可选用大直径钢绞线,或提高强度等级;校核破断拉力,保证锚索能够提供足够预应力,抑制围岩塑性扩展;同时保证锚具、托盘承载力与钢绞线匹配。
注意:不能只加大钢绞线规格,锚具、托盘不配套会出现夹片滑丝、剪丝,反而造成支护失效。
三、按井下腐蚀环境选用
井下淋水、矿井水、硫化氢会造成钢绞线锈蚀断丝,腐蚀环境直接决定防腐类型。
干燥、无淋水巷道:普通镀锌矿用钢绞线可满足使用。
一般淋水巷道:选用锌‑铝合金镀层钢绞线,防腐性能优于普通镀锌。
强淋水、高腐蚀矿井:选用环氧涂层钢绞线。施工过程必须保护涂层,防止下料、穿索划伤,破损位置会快速锈蚀。
注浆只能辅助防腐,不能替代钢绞线本体防腐层。
四、锚索结构与钢绞线匹配选用
锚固段长度:钢绞线的长度要匹配钻孔深度,分为锚固段、自由段、张拉外露段。锚固段要保证足够长度,保证注浆后锚固力;自由段不注浆,实现预应力传递。
单索与多索锚索
普通巷道:单根钢绞线锚索,施工简便;
硐室、大断面巷道、高应力区域:采用多根钢绞线组合锚索,提升整体加固承载力。
配套构件匹配钢绞线直径、强度必须与锚板、夹片、托盘一一对应;夹片不匹配会发生滑丝、剪断钢丝;托盘尺寸、承载力要匹配张拉吨位,防止托盘压入围岩。
五、结合施工条件选用
井下钻孔条件:钢绞线直径要适配钻孔孔径,孔径过小无法顺利穿索,孔径过大会影响注浆密实度。
运输与安装:钢绞线盘径、盘重要适配井下运输,严禁强行弯折、扭绞,防止钢丝损伤产生应力集中,后期受拉断裂。
张拉施工:钢绞线的力学性能要匹配设计张拉预应力,张拉不能超过钢绞线允许张拉荷载,避免超张拉造成损伤。
六、现场选材把控要点
严禁用建筑普通钢绞线代替矿用钢绞线,建筑钢绞线耐腐蚀性、抗冲击性能不满足井下环境。
进场检查外观:无断丝、扭结、严重弯折;镀层完整,无大面积剥落。
核对合格证与检测报告,确认强度级别、破断荷载、防腐类型。
七、常见选用误区
盲目加大钢绞线直径,忽略锚具、托盘配套,发生滑丝、剪丝。
强腐蚀巷道使用普通光面钢绞线,后期锈蚀断丝,围岩失稳。
软岩大变形巷道选用高强度但延伸率差的钢绞线,围岩变形后直接拉断。
只看重钢绞线强度,忽视锚固段注浆质量,锚索锚固力不足。