鴻升煤礦巷道支護(hù)設(shè)計(jì)

1、山西晉煤集團(tuán)晉圣鴻升煤業(yè)有限公司兼并重組整合礦井巷道支護(hù)設(shè)計(jì)天地科技股份有限公司開采設(shè)計(jì)事業(yè)部山西晉煤集團(tuán)晉圣鴻升煤業(yè)有限公司二零一零年十二月地址：北京市朝陽區(qū)青年溝路5號電話政編碼：100013傳真目名稱：山西晉煤集團(tuán)晉圣鴻升煤業(yè)有限公司兼并重組整合礦井巷道支護(hù)設(shè)計(jì)委托單位：山西晉煤集團(tuán)晉圣鴻升煤業(yè)有限公司受托單位：天地科技股份有限公司 受托單位項(xiàng)目負(fù)責(zé)人：顏立新 天地科技股份有限公司 研究員受托單位項(xiàng)目主要參加人：郭相平 天地科技股份有限公司 工程師張占濤 天地科技股份有限公司 工程師姜鵬飛 天地科技股份有限公司 工程師李 飛 天地科

2、技股份有限公司 工程師方案設(shè)計(jì)執(zhí)筆：郭相平方案審查：林 健 研究員姚建國 研究員批準(zhǔn)：孫 震 研究員目 錄前 言11 錨桿支護(hù)設(shè)計(jì)方法介紹22 試驗(yàn)點(diǎn)調(diào)查和地質(zhì)力學(xué)評估22.1地層22.2 頂?shù)装鍡l件32.3 區(qū)域水文地質(zhì)概況32.4 區(qū)域構(gòu)造42.5 地應(yīng)力42.6 粘結(jié)強(qiáng)度測試43 錨桿支護(hù)初始設(shè)計(jì)43.1 巷道情況43.2斷面設(shè)計(jì)63.3巷道錨桿支護(hù)設(shè)計(jì)64 高強(qiáng)錨桿支護(hù)材料224.1錨桿224.2鋼筋梯梁224.3樹脂藥卷224.4錨索225 井下施工工藝和安全措施225.1 施工機(jī)具225.2 施工前的準(zhǔn)備工作235.3 施工工藝和技術(shù)要求235.4 安全技術(shù)措施246 礦壓監(jiān)測25

3、6.1 礦壓監(jiān)測前的準(zhǔn)備工作256.2 礦壓監(jiān)測內(nèi)容和方法256.3 監(jiān)測儀器和物品27山西晉煤集團(tuán)晉圣鴻升煤業(yè)有限公司兼并重組整合礦井巷道支護(hù)設(shè)計(jì)前 言山西晉煤集團(tuán)晉圣鴻升煤業(yè)有限公司位于晉城市城區(qū)西南約3km處西上莊吳家溝村，行政區(qū)劃屬晉城市城區(qū)西上莊管轄。其地理坐標(biāo)為東經(jīng)112°4748112°4906，北緯35°282835°3009。礦井生產(chǎn)能力由150kt/a提升至450kt/a，整合后礦區(qū)面積2.7598km2。該礦井田位于太行山脈南端西側(cè)，沁水盆地東南邊緣，屬低山丘陵黃土剝蝕性地貌，地形主要以平緩的黃土臺(tái)、梁及沖溝為主，地形較簡單。井田內(nèi)

4、地表總體地勢為西部東南部山梁高，東北及南的沖溝低。最高點(diǎn)位于井田西北部的山梁頂，海拔842.6 m，最低點(diǎn)位于井田東北部邊界的沖溝底，海拔733.2m，最大相對高差109.4m。井田位于沁水煤田東南部邊緣，晉獲斷裂帶南段，白馬寺逆掩斷層南東盤，井田總體呈向東南傾伏的單斜構(gòu)造，地層走向北東南西，向南東傾伏，傾角在3°4°之間。 綜合原梨園煤礦和龐疙瘩煤礦構(gòu)造情況，井田內(nèi)未發(fā)現(xiàn)斷層、陷落柱及巖漿巖侵入體，井田地質(zhì)構(gòu)造復(fù)雜程度屬簡單類型，為一類。山西晉煤集團(tuán)晉圣鴻升煤業(yè)有限公司兼并重組整合礦井， 為了保證礦區(qū)巷道安全和正常回采，以及加強(qiáng)礦井生產(chǎn)管理和煤礦安全管理，必須全面系統(tǒng)地掌

5、握礦區(qū)的地質(zhì)力學(xué)參數(shù)，為巷道支護(hù)及開采提供科學(xué)、合理的基礎(chǔ)數(shù)據(jù)，解決礦區(qū)巷道的支護(hù)技術(shù)問題。因此山西晉煤集團(tuán)晉圣鴻升煤業(yè)有限公司與天地科技股份有限公司開采設(shè)計(jì)事業(yè)部合作進(jìn)行研究和試驗(yàn)，以確定鴻升煤礦巷道的合理支護(hù)方式及施工工藝。經(jīng)過大量的基礎(chǔ)參數(shù)搜集、理論計(jì)算，現(xiàn)提出鴻升煤礦大巷及工作面順槽錨桿支護(hù)初始設(shè)計(jì)。該設(shè)計(jì)的主要內(nèi)容包括：地質(zhì)力學(xué)調(diào)查，支護(hù)形式和參數(shù)設(shè)計(jì)，支護(hù)材料選擇，井下施工工藝和安全措施，礦壓監(jiān)測設(shè)計(jì)等內(nèi)容。該設(shè)計(jì)實(shí)施于井下后，還應(yīng)進(jìn)行礦壓監(jiān)測，以驗(yàn)證或修改本設(shè)計(jì)，保證巷道安全。1 錨桿支護(hù)設(shè)計(jì)方法介紹現(xiàn)有的錨桿支護(hù)設(shè)計(jì)方法很多，如基于以往經(jīng)驗(yàn)和圍巖分類的經(jīng)驗(yàn)設(shè)計(jì)法，基于某種假說和

6、解析計(jì)算的理論設(shè)計(jì)法，以現(xiàn)場監(jiān)測數(shù)據(jù)為基礎(chǔ)的監(jiān)控設(shè)計(jì)法。大量實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)證明，單獨(dú)采用任何一種方法都不符合巷道圍巖復(fù)雜性和多變性的特點(diǎn)，因而達(dá)不到理想的設(shè)計(jì)效果。只有采用包括試驗(yàn)點(diǎn)調(diào)查和地質(zhì)力學(xué)評估、初始設(shè)計(jì)、井下監(jiān)測和信息反饋、修正設(shè)計(jì)和日常監(jiān)測的動(dòng)態(tài)信息設(shè)計(jì)方法,才是符合井下巷道圍巖特性的科學(xué)的設(shè)計(jì)方法。其中試驗(yàn)點(diǎn)調(diào)查包括圍巖強(qiáng)度、圍巖結(jié)構(gòu)、地應(yīng)力及錨固性能測試等內(nèi)容，在此基礎(chǔ)上進(jìn)行地質(zhì)力學(xué)評估和圍巖分類，為初始設(shè)計(jì)提供可靠的參數(shù)。初始設(shè)計(jì)采用數(shù)值計(jì)算和經(jīng)驗(yàn)法相結(jié)合的方法進(jìn)行，根據(jù)圍巖參數(shù)和已有實(shí)測數(shù)據(jù)確定出比較合理的初始設(shè)計(jì)。然后將初始設(shè)計(jì)實(shí)施于井下，并進(jìn)行詳細(xì)的圍巖位移和錨桿受力監(jiān)測，根據(jù)

7、監(jiān)測結(jié)果驗(yàn)證或修正初始設(shè)計(jì)。正常施工后還要進(jìn)行日常監(jiān)測，保證巷道安全。本設(shè)計(jì)包括試驗(yàn)點(diǎn)調(diào)查和地質(zhì)力學(xué)評估，錨桿支護(hù)初始設(shè)計(jì)，井下施工所需材料、設(shè)備和工藝，礦壓監(jiān)測設(shè)計(jì)和儀器等內(nèi)容。2 試驗(yàn)點(diǎn)調(diào)查和地質(zhì)力學(xué)評估2.1地層井田內(nèi)含煤地層主要為上石炭統(tǒng)太原組（C3t）和下二疊統(tǒng)山西組（P1s）。(1) 太原組（C3t）：為井田主要含煤地層之一，由深灰色灰黑色泥巖、砂質(zhì)泥巖、砂巖、石灰?guī)r 、煤層組成 。含煤9層，自上而下編號為5、6、7、8、9、11、12、13、15號，其中可采2層（9、15號）。發(fā)育57層石灰?guī)r，由下而上分別稱為K2、K3、K4、K4上、K5下、K5、K6，是良好的對比標(biāo)志（其中K

8、2灰?guī)r老資料標(biāo)為K1）。本組厚61.2388.23m，平均77.76m。本組總的說來，屬三角洲相和碳酸鹽臺(tái)地相沉積。K1砂巖為分流河道沉積，向上逐漸過渡到瀉湖、湖沼環(huán)境，最后形成閉流沼澤，發(fā)育了15號煤層。由于水流不暢，處于還原環(huán)境，利于黃鐵礦的形成，所以15號煤含硫量較高。隨著海侵范圍逐漸擴(kuò)大，三角洲停止向前生長，破壞了三角洲平原的發(fā)育，形成了碳酸鹽臺(tái)地相沉積。以后海水退卻，岸進(jìn)作用加強(qiáng)，碳酸鹽臺(tái)地逐漸變成以河流搬運(yùn)為主的三角洲相沉積，其頂部為三角洲泥炭沼澤沉積，形成一些厚度不大、層位穩(wěn)定的煤層。當(dāng)海侵開始，又逐漸變?yōu)樘妓猁}臺(tái)地的淺海環(huán)境。由于當(dāng)時(shí)地殼振蕩運(yùn)動(dòng)頻繁，形成了多個(gè)三角洲碳酸鹽臺(tái)地

9、相的沉積旋回。(2) 山西組（P1s）：為井田主要含煤地層之一。由灰白色深灰色砂巖、灰黑色泥巖、砂質(zhì)泥巖、煤層組成。含煤3層，自上而下編號為1、2、3號，其中3號煤為主要可采煤層。本組厚48.0281.21m，平均54.48m。本組屬三角洲平原亞相和瀉湖、湖沼相沉積。K7砂巖為分流河道沉積。隨著海平面的下降，沉積了一套以泥巖、粉砂巖為主的細(xì)粒沉積物。后由于地殼相對穩(wěn)定，為煤炭沉積提供了良好的條件，發(fā)育了穩(wěn)定性好、厚度大、含硫低的3號煤層。以后，地殼相對上升，被上三角洲平原分流河道、決口扇、溢岸沉積所覆蓋。這些溢岸、決口沉積對分流間灣進(jìn)行充填，沉積物以細(xì)中粒砂巖為主，間夾砂質(zhì)泥巖和不穩(wěn)定之煤層，

10、由于泥炭沼澤分布有限，又近碎屑巖沉積體系，故形成薄而不連續(xù)的煤層（1、2號煤），不具工業(yè)價(jià)值。2.2 頂?shù)装鍡l件15號煤層直接頂板為K2石灰?guī)r，厚7.4013.3m，平均10.22m左右，呈深灰色，質(zhì)較純，含有黃鐵礦浸染顆粒及方解石細(xì)脈，并含動(dòng)物化石。該層硬度大，塊狀結(jié)構(gòu)，強(qiáng)度較高。據(jù)2007年07月26日山西省煤炭地質(zhì)研究所對鄰區(qū)山西晉煤集團(tuán)澤州天安吳王山煤業(yè)有限公司井田內(nèi)ZK5號鉆孔15號煤層頂板化驗(yàn)資料，其灰?guī)r采樣深度為152.40161.50m，抗壓強(qiáng)度平均為26.30Mpa，抗拉強(qiáng)度平均為3.96Mpa，抗剪強(qiáng)度平均為7.13Mpa。ZK1號鉆孔15號煤層頂板化驗(yàn)資料，其灰?guī)r采樣深度

11、為68.0081.30m，抗壓強(qiáng)度平均為52.1Mpa，抗拉強(qiáng)度平均為4.38Mpa，抗剪強(qiáng)度平均為5.34Mpa。底板為灰黑色泥巖、砂質(zhì)泥巖，抗壓強(qiáng)度為12.9823.51Mpa。2.3 區(qū)域水文地質(zhì)概況區(qū)域位于沁水煤田東南部邊緣，白馬寺背斜東翼，太行復(fù)式背斜南段西翼，晉獲褶斷帶東側(cè)，區(qū)域水文地質(zhì)單元為三姑泉域，井田處于三姑泉域西北部徑流區(qū)。三姑泉域北起金泉山、色頭一帶，以丹河與濁漳河南源地表分水嶺為界，與辛安泉域相鄰；西北以丹河與沁河地表分水嶺為界；西南以晉獲斷裂帶白馬寺斷層為界，與延河泉域毗鄰；南界以近東西向弧形褶斷帶地塹構(gòu)造為界，自大箕-三姑泉-南石甕一線為界；東至太行山麓隔水層隆起地

12、帶，從柳樹口-奪火-黃金窯-馬圈一帶，與焦作泉域分界。區(qū)域內(nèi)主要河流為丹河支流白水河，白水河為丹河一支流，發(fā)源于晉城市區(qū)北的白馬寺山，全長約61km，河床寬約50m，流域面積約411.7km2，南掌村以南約1300m以下為常流河。井田內(nèi)無常年性河流和大的地表水體，地表水排泄條件較好。2.4 區(qū)域構(gòu)造井田位于沁水盆地東南邊緣，白馬寺背斜東翼，太行復(fù)式背斜南段西翼，晉獲褶斷帶東側(cè)，受區(qū)域構(gòu)造影響，井田總體為背斜的一翼，背斜軸部位于井田外西南部，井田內(nèi)地層傾角4°左右，現(xiàn)井田內(nèi)未發(fā)現(xiàn)斷層、陷落柱構(gòu)造，未見巖漿巖侵入，根據(jù)DZ/TO2152002煤、泥炭地質(zhì)勘查規(guī)范對照，井田構(gòu)造總體屬簡單類

13、型。2.5 地應(yīng)力鴻升煤礦為晉煤集團(tuán)新近整合的礦井，沒有進(jìn)行地質(zhì)力學(xué)參數(shù)測試。鴻升煤礦距離晉煤集團(tuán)的古書院煤礦較近，借用古書院礦15#煤盤區(qū)進(jìn)行的3個(gè)測點(diǎn)的地應(yīng)力測試，三個(gè)測點(diǎn)中H最大為9.45MPa，最小為7.11MPa，三個(gè)測站側(cè)壓系數(shù)H/V分別為1.69，1.21 ，1.65 ，側(cè)壓系數(shù)均大于1，可見以水平應(yīng)力為主，屬于構(gòu)造應(yīng)力場類型。三個(gè)測站最大水平主應(yīng)力方向位于為：N33.1°E、N50.4°E、N77.5°E，可見最大水平主應(yīng)力方向?yàn)楸逼珫|方向。2.6 粘結(jié)強(qiáng)度測試采用錨桿拉拔計(jì)確定樹脂錨固劑的粘結(jié)強(qiáng)度。采用強(qiáng)力錨桿時(shí)，拉拔力不得小于10t。測試應(yīng)采用

14、施工中所用的錨桿和樹脂藥卷，分別在巷道頂板和兩幫設(shè)計(jì)錨固深度上進(jìn)行三組拉拔試驗(yàn)。粘結(jié)強(qiáng)度滿足設(shè)計(jì)要求后方可在井下施工中采用。3 錨桿支護(hù)初始設(shè)計(jì)3.1 巷道情況本次錨桿支護(hù)設(shè)計(jì)主要是針對鴻升煤礦的兩條大巷和首采工作面兩條順槽和切眼。鴻升煤礦在整合以前部分巷道已經(jīng)掘出，已有的大巷寬為3.5m，高為2m，斷面積為7m2，后期生產(chǎn)之前要將大巷寬度擴(kuò)至4.7m，高度擴(kuò)至2.4m，斷面積為11.28m2。兩條大巷之間的煤柱寬度為20m，工作面停采線距回風(fēng)巷的距離為30m。圖1為鴻升煤礦的采掘工程平面圖。圖1 15# 煤采掘工程平面圖3.2斷面設(shè)計(jì)考慮到掘進(jìn)過程中設(shè)備尺寸，通風(fēng)要求和巷道圍巖變形預(yù)留量，鴻

15、升煤礦大巷掘進(jìn)斷面尺寸如下：寬4.7m，高2.4m，掘進(jìn)斷面積為11.28m2，首采面巷道掘進(jìn)斷面尺寸如下：寬4.1m，高2.4m，掘進(jìn)斷面積為9.84m2，切眼掘進(jìn)斷面為：凈寬5m，凈高2.4m，掘進(jìn)斷面積為12 m2。3.3巷道錨桿支護(hù)設(shè)計(jì)由于十五號煤直接頂頂板條件變化較大，因此初始設(shè)計(jì)根據(jù)灰?guī)r厚度進(jìn)行3種方案的設(shè)計(jì)。3.3.1 大巷支護(hù)初始設(shè)計(jì)(1)直接頂為灰?guī)r且厚度大于3.5m 時(shí)的初始設(shè)計(jì)當(dāng)直接頂為灰?guī)r，且厚度大于3.5m，頂板結(jié)構(gòu)完整時(shí)，采用以下支護(hù)方式：頂板支護(hù)錨桿形式和規(guī)格：采用高強(qiáng)度螺紋鋼錨桿，鋼號為BHRB400，規(guī)格為18×2000mm。錨固方式：采用兩支錨固劑

16、進(jìn)行錨固，1支MSZ2360和1支MSK2335，鉆孔直徑為28mm，錨固長度為1100mm。鋼筋托梁規(guī)格：SB-14-3300-3和SB-14-1700-2，采用14號圓鋼焊接而成，寬度為50mm(凈)，長度為3300mm和1700mm，在安裝錨桿的位置處焊上兩段縱筋，以便安裝錨桿。托盤：采用高強(qiáng)度鋼性拱型托盤（加球形墊和塑料減摩墊片），規(guī)格：100×100×8mm。錨桿布置：錨桿呈五花布置，錨桿排距1800mm，間距1600mm。錨索布置：在巷道中部施工1根直徑為15.24mm、長度為5300mm的錨索進(jìn)行補(bǔ)強(qiáng)，排距為5400mm(即每3排錨桿打1根錨索)，采用1支K2

17、335和2支Z2360的錨固劑進(jìn)行錨固，錨固長度為1480mm。錨索托板為300×300×16mm的鋼板，其預(yù)緊力為100kN以上。巷幫支護(hù)錨桿形式和規(guī)格：采用高強(qiáng)度螺紋鋼錨桿，鋼號為BHRB400，規(guī)格為18×2000mm。錨固方式：采用1支Z2360的錨固劑進(jìn)行錨固。鋼筋托梁規(guī)格：SB-14-1700-2，采用14號園鋼焊接而成，寬度為50mm(凈)，長度為1700mm，在安裝錨桿的位置處焊上兩段縱筋，以便安裝錨桿。錨桿布置：錨桿排距1500mm，每排2根錨桿，間距1600mm。托盤：采用高強(qiáng)度鋼性拱型托盤（加球形墊和塑料減摩墊片），規(guī)格：100×1

18、00×8mm。網(wǎng)片：巷幫掛金屬網(wǎng)或者阻燃抗靜電塑料網(wǎng)，規(guī)格為1.6×1.8m。直接頂為灰?guī)r，頂板結(jié)構(gòu)完整且沒有軟弱夾層時(shí)的錨桿支護(hù)如圖2所示。(2) 直接頂為灰?guī)r，厚度小于3.5m且大于1.5m時(shí)的設(shè)計(jì)在直接頂灰?guī)r厚度小于3.5m且大于1.5m時(shí)，頂板結(jié)構(gòu)完整且沒有軟弱夾層時(shí)，采用以下支護(hù)方案。 頂板支護(hù)錨桿形式和規(guī)格：采用高強(qiáng)度螺紋鋼錨桿，鋼號為BHRB400，規(guī)格為18×2000mm。錨固方式：采用兩支錨固劑進(jìn)行錨固，1支Z2360和1支K2335，鉆孔直徑為28mm，錨固長度為1100mm。鋼筋托梁規(guī)格：SB-14-3300-3，采用14號圓鋼焊接而成，寬度

19、為50mm(凈)，長度為3300mm，在安裝錨桿的位置處焊上兩段縱筋，以便安裝錨桿。托盤：采用高強(qiáng)度鋼性拱型托盤（加球形墊和塑料減摩墊片），規(guī)格：100×100×8mm。錨桿布置：錨桿排距1500mm，每排3根錨桿，間距1600mm。錨索布置：在巷道中部施工1根直徑為15.24mm、長度為5300mm的錨索進(jìn)行補(bǔ)強(qiáng)，排距為4500mm(即每3排錨桿打1根錨索)。 巷幫支護(hù)錨桿形式和規(guī)格：采用高強(qiáng)度螺紋鋼錨桿，鋼號為BHRB400，規(guī)格為18×2000mm。錨固方式：采用1支Z2360的錨固劑進(jìn)行錨固。鋼筋托梁規(guī)格：SB-12-1700-2，采用12號圓鋼焊接而成，

20、寬度為50mm(凈)，長度為1700mm，在安裝錨桿的位置處焊上兩段縱筋，以便安裝錨桿。托盤：采用高強(qiáng)度鋼性拱型托盤（加球形墊圈和塑料減摩墊片），規(guī)格：100×100×8mm。錨桿布置：錨桿排距1500mm，每排2根錨桿，間距1600mm。網(wǎng)片：巷幫掛金屬網(wǎng)或者阻燃抗靜電塑料網(wǎng)，規(guī)格為1.6×1.8m。直接頂灰?guī)r厚度小于3.5m且大于1.5m時(shí)，頂板結(jié)構(gòu)完整且沒有軟弱夾層時(shí)錨桿支護(hù)如圖3所示。(3)直接頂灰?guī)r厚度小于1.5m或相變?yōu)槠渌鄬泿r時(shí)的設(shè)計(jì)(1) 頂板支護(hù)錨桿形式和規(guī)格：采用高強(qiáng)度螺紋鋼錨桿，鋼號為BHRB400，規(guī)格為18×2000mm。錨

21、固方式：采用兩支錨固劑進(jìn)行錨固，1支Z2360和1支K2335，鉆孔直徑為28mm，錨固長度為1100mm。鋼筋托梁規(guī)格：SB-14-3700-4，采用14號圓鋼焊接而成，寬度為50mm(凈)，長度為3300mm，在安裝錨桿的位置處焊上兩段縱筋，以便安裝錨桿。托盤：采用高強(qiáng)度鋼性拱型托盤（加球形墊圈和塑料減摩墊片），規(guī)格：100×100×8mm。錨桿布置：錨桿排距1200mm，每排4根錨桿，間距1200mm。錨索布置：在巷道中部施工1根直徑為15.24mm、長度為5300mm的錨索進(jìn)行補(bǔ)強(qiáng)，排距為3600mm(即每3排錨桿打1根錨索)。 (2) 巷幫支護(hù)錨桿形式和規(guī)格：采用

22、高強(qiáng)度螺紋鋼錨桿，鋼號為BHRB400，規(guī)格為18×2000mm。錨固方式：采用1支Z2360的錨固劑進(jìn)行錨固。鋼筋托梁規(guī)格：SB-14-1700-2，采用14號圓鋼焊接而成，寬度為50mm(凈)，長度為1700mm，在安裝錨桿的位置處焊上兩段縱筋，以便安裝錨桿。錨桿布置：錨桿排距1200mm，每排2根錨桿，間距1600mm。托盤：采用高強(qiáng)度鋼性拱型托盤（加球形墊圈和塑料減摩墊片），規(guī)格：100×100×8mm。網(wǎng)片：巷幫掛金屬網(wǎng)或者阻燃抗靜電塑料網(wǎng)，規(guī)格為1.3×1.8m。直接頂灰?guī)r厚度小于1.5m或相變?yōu)槠渌泿r時(shí)錨桿支護(hù)如圖4所示。圖2 直接頂為灰

23、巖且厚度大于3.5m時(shí)的大巷錨桿支護(hù)布置圖圖3 直接頂為灰?guī)r且厚度小于3.5m且大于1.5m時(shí)的大巷錨桿支護(hù)布置圖圖4 直接頂灰?guī)r厚度小于1.5m或相變?yōu)槠渌泿r時(shí)的大巷錨桿支護(hù)布置圖3.3.2 順槽巷道支護(hù)初始設(shè)計(jì)(1)直接頂為灰?guī)r且厚度大于3.5m 時(shí)的初始設(shè)計(jì)當(dāng)直接頂為灰?guī)r，且厚度大于3.5m，頂板結(jié)構(gòu)完整時(shí)，采用以下支護(hù)方式：頂板支護(hù)錨桿形式和規(guī)格：采用高強(qiáng)度螺紋鋼錨桿，鋼號為BHRB400，規(guī)格為18×2000mm。錨固方式：采用兩支錨固劑進(jìn)行錨固，1支MSZ2360和1支MSK2335，鉆孔直徑為28mm，錨固長度為1100mm。鋼筋托梁規(guī)格： SB-14-1700-2，

24、采用14號圓鋼焊接而成，寬度為50mm(凈)，長度為1700mm，在安裝錨桿的位置處焊上兩段縱筋，以便安裝錨桿。托盤：采用高強(qiáng)度鋼性拱型托盤（加球形墊和塑料減摩墊片），規(guī)格：100×100×8mm。錨桿布置：錨桿呈三花布置，錨桿排距1500mm，間距2100mm、1600mm和1300mm。錨索布置：在巷道中部施工1根直徑為15.24mm、長度為5300mm的錨索進(jìn)行補(bǔ)強(qiáng)，排距為9000mm(即每6排錨桿打1根錨索)，采用1支K2335和2支Z2360的錨固劑進(jìn)行錨固，錨固長度為1480mm。錨索托板為300×300×16mm的鋼板，其預(yù)緊力為100kN

25、以上。巷幫支護(hù)錨桿形式和規(guī)格：采用高強(qiáng)度螺紋鋼錨桿，鋼號為BHRB400，規(guī)格為18×2000mm。錨固方式：采用1支Z2360的錨固劑進(jìn)行錨固。鋼筋托梁規(guī)格：SB-14-1700-2，采用14號園鋼焊接而成，寬度為50mm(凈)，長度為1700mm，在安裝錨桿的位置處焊上兩段縱筋，以便安裝錨桿。錨桿布置：錨桿排距1500mm，每排2根錨桿，間距1600mm。托盤：采用高強(qiáng)度鋼性拱型托盤（加球形墊和塑料減摩墊片），規(guī)格：100×100×8mm。網(wǎng)片：巷幫掛金屬網(wǎng)或者阻燃抗靜電塑料網(wǎng)，規(guī)格為1.6×1.8m。直接頂為灰?guī)r，頂板結(jié)構(gòu)完整且沒有軟弱夾層時(shí)的錨桿

26、支護(hù)如圖5所示。(2) 直接頂為灰?guī)r，厚度小于3.5m且大于1.5m時(shí)的設(shè)計(jì)在直接頂灰?guī)r厚度小于3.5m且大于1.5m時(shí)，頂板結(jié)構(gòu)完整且沒有軟弱夾層時(shí)，采用以下支護(hù)方案。 頂板支護(hù)錨桿形式和規(guī)格：采用高強(qiáng)度螺紋鋼錨桿，鋼號為BHRB400，規(guī)格為18×2000mm。錨固方式：采用兩支錨固劑進(jìn)行錨固，1支Z2360和1支K2335，鉆孔直徑為28mm，錨固長度為1100mm。鋼筋托梁規(guī)格：SB-14-3300-3，采用14號圓鋼焊接而成，寬度為50mm(凈)，長度為3300mm，在安裝錨桿的位置處焊上兩段縱筋，以便安裝錨桿。托盤：采用高強(qiáng)度鋼性拱型托盤（加球形墊和塑料減摩墊片），規(guī)格：

27、100×100×8mm。錨桿布置：錨桿排距1500mm，每排3根錨桿，間距1600mm。錨索布置：在巷道中部施工1根直徑為15.24mm、長度為5300mm的錨索進(jìn)行補(bǔ)強(qiáng)，排距為6000mm(即每4排錨桿打1根錨索)。 巷幫支護(hù)錨桿形式和規(guī)格：采用高強(qiáng)度螺紋鋼錨桿，鋼號為BHRB400，規(guī)格為18×2000mm。錨固方式：采用1支Z2360的錨固劑進(jìn)行錨固。鋼筋托梁規(guī)格：SB-12-1700-2，采用12號圓鋼焊接而成，寬度為50mm(凈)，長度為1700mm，在安裝錨桿的位置處焊上兩段縱筋，以便安裝錨桿。托盤：采用高強(qiáng)度鋼性拱型托盤（加球形墊圈和塑料減摩墊片），

28、規(guī)格：100×100×8mm。錨桿布置：錨桿排距1500mm，每排2根錨桿，間距1600mm。網(wǎng)片：巷幫掛金屬網(wǎng)或者阻燃抗靜電塑料網(wǎng)，規(guī)格為1.6×1.8m。直接頂灰?guī)r厚度小于3.5m且大于1.5m時(shí)，頂板結(jié)構(gòu)完整且沒有軟弱夾層時(shí)錨桿支護(hù)如圖6所示。(3)直接頂灰?guī)r厚度小于1.5m或相變?yōu)槠渌鄬泿r時(shí)的設(shè)計(jì)頂板支護(hù)錨桿形式和規(guī)格：采用高強(qiáng)度螺紋鋼錨桿，鋼號為BHRB400，規(guī)格為18×2000mm。錨固方式：采用兩支錨固劑進(jìn)行錨固，1支Z2360和1支K2335，鉆孔直徑為28mm，錨固長度為1100mm。鋼筋托梁規(guī)格：SB-14-3300-3，采用1

29、4號圓鋼焊接而成，寬度為50mm(凈)，長度為3300mm，在安裝錨桿的位置處焊上兩段縱筋，以便安裝錨桿。托盤：采用高強(qiáng)度鋼性拱型托盤（加球形墊圈和塑料減摩墊片），規(guī)格：100×100×8mm。錨桿布置：錨桿排距1500mm，每排3根錨桿，間距1600mm。錨索布置：在巷道中部施工1根直徑為15.24mm、長度為5300mm的錨索進(jìn)行補(bǔ)強(qiáng)，排距為4500mm(即每3排錨桿打1根錨索)。巷幫支護(hù)錨桿形式和規(guī)格：采用高強(qiáng)度螺紋鋼錨桿，鋼號為BHRB400，規(guī)格為18×2000mm。錨固方式：采用1支Z2360的錨固劑進(jìn)行錨固。鋼筋托梁規(guī)格：SB-14-1700-2，采

30、用14號圓鋼焊接而成，寬度為50mm(凈)，長度為1700mm，在安裝錨桿的位置處焊上兩段縱筋，以便安裝錨桿。錨桿布置：錨桿排距1200mm，每排2根錨桿，間距1600mm。托盤：采用高強(qiáng)度鋼性拱型托盤（加球形墊圈和塑料減摩墊片），規(guī)格：100×100×8mm。網(wǎng)片：巷幫掛金屬網(wǎng)或者阻燃抗靜電塑料網(wǎng)，規(guī)格為1.3×1.8m。直接頂灰?guī)r厚度小于1.5m或相變?yōu)槠渌泿r時(shí)錨桿支護(hù)如圖7所示。圖5 直接頂為灰?guī)r且厚度大于3.5m時(shí)的順槽錨桿支護(hù)布置圖圖6 直接頂為灰?guī)r且厚度小于3.5m且大于1.5m時(shí)的順槽錨桿支護(hù)布置圖圖7 直接頂灰?guī)r厚度小于1.5m或相變?yōu)槠渌泿r時(shí)

31、的錨桿支護(hù)布置圖3.3.3 工作面切眼支護(hù)初始設(shè)計(jì)(1)切眼正常條件錨桿支護(hù)設(shè)計(jì)頂板支護(hù)錨桿形式和規(guī)格：采用高強(qiáng)度螺紋鋼錨桿，鋼號為BHRB400，規(guī)格為18×2000mm。錨固方式：采用兩支錨固劑進(jìn)行錨固，1支MSZ2360和1支MSK2335，鉆孔直徑為28mm，錨固長度為1100mm。錨桿布置：錨桿排距1800mm，每排4根錨桿，錨桿間距1200mm。鋼筋托梁規(guī)格：SB-14-3700-4，采用14號園鋼焊接而成，寬度為50mm(凈)，長度為3700mm，在安裝錨桿的位置處焊上兩段縱筋，以便安裝錨桿。錨索布置：在巷道中部施工1根直徑為15.24mm、長度為5300mm的錨索進(jìn)行

32、補(bǔ)強(qiáng)，排距為5400mm(即每3排錨桿打1根錨索)。(2) 巷幫支護(hù)錨桿形式和規(guī)格：老塘幫采用高強(qiáng)度螺紋鋼錨桿，鋼號為BHRB400，規(guī)格為18×2000mm，工作面?zhèn)炔捎觅N幫打DZ-28型的單體液壓支柱進(jìn)行護(hù)幫，柱距1.0m。柱徑為100mm，初撐力達(dá)到90kN以上。錨固方式：采用1支MSZ2360的錨固劑進(jìn)行錨固。鋼筋托梁規(guī)格：SB-14-1700-2，采用14號園鋼焊接而成，寬度為50mm(凈)，長度為1700mm，在安裝錨桿的位置處焊上兩段縱筋，以便安裝錨桿。錨桿布置：錨桿排距1500mm，每排2根錨桿，間距1600mm。老塘巷幫掛金屬網(wǎng)或者阻燃抗靜電塑料網(wǎng)，網(wǎng)片規(guī)格為1.6

33、×1.8m。切眼正常條件錨桿支護(hù)如圖8。(2)切眼困難條件下錨桿支護(hù)設(shè)計(jì) 頂板支護(hù)錨桿形式和規(guī)格：采用高強(qiáng)度螺紋鋼錨桿，鋼號為BHRB400，規(guī)格為18×2000mm。錨固方式：采用兩支錨固劑進(jìn)行錨固，1支MSZ2360和1支MSK2335，鉆孔直徑為28mm，錨固長度為1100mm。錨桿布置：錨桿排距1500mm，每排4根錨桿，錨桿間距1200mm。鋼筋托梁規(guī)格：SB-14-3700-4，采用14號園鋼焊接而成，寬度為50mm(凈)，長度為3700mm，在安裝錨桿的位置處焊上兩段縱筋，以便安裝錨桿。錨索布置：錨索呈三花布置，第一排布置2根錨索，間距2m，距巷幫1.5m，第

34、三排切眼正中布置一根錨索。錨索直徑為15.24mm、長度為5300mm的錨索進(jìn)行補(bǔ)強(qiáng)，每4排打設(shè)3根錨索。巷幫支護(hù)錨桿形式和規(guī)格：老塘幫采用高強(qiáng)度螺紋鋼錨桿，鋼號為BHRB400，規(guī)格為18×2000mm，工作面?zhèn)炔捎觅N幫打DZ-28型的單體液壓支柱進(jìn)行護(hù)幫，柱距1.0m。柱徑為100mm，初撐力達(dá)到90kN以上。錨固方式：采用1支MSZ2360的錨固劑進(jìn)行錨固。鋼筋托梁規(guī)格：SB-14-1700-2，采用14號園鋼焊接而成，寬度為50mm(凈)，長度為1700mm，在安裝錨桿的位置處焊上兩段縱筋，以便安裝錨桿。錨桿布置：錨桿排距1500mm，每排2根錨桿，間距1600mm。老塘巷幫

35、掛金屬網(wǎng)或者阻燃抗靜電塑料網(wǎng)，網(wǎng)片規(guī)格為1600×1800mm。切眼困難條件下錨桿支護(hù)如圖9所示。注：如遇直接頂為砂質(zhì)泥巖或其他軟弱巖層等其他特殊地質(zhì)條件時(shí)，掘進(jìn)隊(duì)組要及時(shí)上報(bào)礦生產(chǎn)技術(shù)部門，再由天地科技股份有限公司和生產(chǎn)技術(shù)部門根據(jù)具體地質(zhì)情況及時(shí)調(diào)整支護(hù)設(shè)計(jì)。(1)打錨索的作用主要是探頂板巖層，要求打鉆人員根據(jù)鉆進(jìn)速度判斷灰?guī)r厚度及巖層層理和巖性。(2) 采用一根錨固劑進(jìn)行錨固時(shí)，攪拌完后不要立即退下鉆機(jī)，等待一分鐘后，在錨固劑凝固后再撤下鉆機(jī)進(jìn)行預(yù)緊。(3) 因十五號煤層理復(fù)雜，為使錨桿不至打在軟煤中，幫錨桿距頂不大于300mm。(4) 如煤層厚度變化大，采用破底掘進(jìn)。(5)

36、如頂板破碎、裂隙發(fā)育、風(fēng)化嚴(yán)重等現(xiàn)象，頂板采用掛網(wǎng)護(hù)頂或者架棚支護(hù)。(6) 其它巷道、硐室、聯(lián)絡(luò)橫川所用錨桿錨索規(guī)格和正常巷道材料規(guī)格相同。圖8 頂板條件正常時(shí)切眼錨桿支護(hù)布置圖圖9 頂板條件較差時(shí)切眼錨桿支護(hù)布置圖4 高強(qiáng)錨桿支護(hù)材料4.1錨桿錨桿桿體為18#左旋無縱筋螺紋鋼筋，錨桿專用鋼材，鋼號為BHRB400。桿體公稱直徑為f18mm，極限抗拉強(qiáng)度為570MPa，極限破斷拉力為156kN，屈服強(qiáng)度為400MPa，屈服拉力為109kN，延伸率為18%。桿尾螺紋規(guī)格為M20mm，采用滾壓加工工藝成型。所有錨桿采用拱型高強(qiáng)托板，規(guī)格為100×100×8mm，配合M20

37、15;3高強(qiáng)螺母、高強(qiáng)托板調(diào)心球墊和尼龍墊圈。4.2鋼筋梯梁凈寬為50mm，采用14號圓鋼焊接而成。4.3樹脂藥卷采用低粘度樹脂藥卷，型號為： K2335（即直徑為f23mm，長度為350mm，固化時(shí)間為快速的低粘度樹脂藥卷），Z2360（即直徑為f23mm，長度為600mm，固化時(shí)間為中速的低粘度樹脂藥卷）。4.4錨索錨索采用1×7股鋼絞線，直徑為15.24mm，延伸率4。5 井下施工工藝和安全措施井下施工是該項(xiàng)目的關(guān)鍵部分，所以必須按照設(shè)計(jì)要求，保證施工質(zhì)量。5.1 施工機(jī)具本次試驗(yàn)所需施工機(jī)具如表1所列。采用MYT-150鉆機(jī)打孔，安裝錨桿。配套鉆桿直徑為26mm，鉆頭為f28

38、mm。表1施工所需機(jī)具名稱型號數(shù)量 錨桿鉆機(jī) MYT-1503臺(tái) 鉆桿 f26mm，1.0m30套 鉆桿 f26mm，2.0m30套 鉆頭 f28mm 200個(gè)5.2 施工前的準(zhǔn)備工作(1) 準(zhǔn)備好試驗(yàn)所需的一切材料、機(jī)具和礦壓觀測儀器，并保證質(zhì)量。(2) 對施工隊(duì)伍進(jìn)行技術(shù)培訓(xùn)，使其了解試驗(yàn)?zāi)康?，施工工藝和要求，掌握有關(guān)機(jī)具的操作，以便在井下施工中保證質(zhì)量。5.3 施工工藝和技術(shù)要求5.3.1 施工工藝過程施工工序包括掘進(jìn)和支護(hù)兩大部分。巷道頂板支護(hù)的施工工藝流程為：掘進(jìn)出煤®敲幫問頂找掉危巖®臨時(shí)支護(hù)®用錨桿鉆機(jī)鉆進(jìn)頂板中部錨桿鉆孔®清孔®

39、往鉆孔內(nèi)放入樹脂藥卷®用錨桿頭部頂住樹脂藥卷并送入孔底®升起錨桿鉆機(jī)并用攪拌器聯(lián)接錨桿鉆機(jī)和錨桿尾部®轉(zhuǎn)動(dòng)錨桿鉆機(jī)攪拌樹脂藥卷至規(guī)定時(shí)間（根據(jù)樹脂藥卷使用說明書，一般為1530秒）®停止攪拌并等待規(guī)定時(shí)間（根據(jù)樹脂藥卷使用說明書，一般為1分鐘）®用安裝器聯(lián)接錨桿鉆機(jī)和錨桿尾部®轉(zhuǎn)動(dòng)錨桿鉆機(jī)擰緊螺母(200N.m)®安裝其它頂板錨桿。兩幫錨桿施工工藝：上鋼筋托梁®用煤電鉆鉆進(jìn)兩幫錨桿鉆孔®清孔®往鉆孔內(nèi)放入樹脂藥卷®用錨桿頭部頂住樹脂藥卷并送入孔底®用攪拌器聯(lián)接煤電鉆和錨桿尾部

40、®轉(zhuǎn)動(dòng)風(fēng)動(dòng)幫鉆攪拌樹脂藥卷至規(guī)定時(shí)間（根據(jù)樹脂藥卷使用說明書，一般為1530秒）®停止攪拌并等待規(guī)定時(shí)間（根據(jù)樹脂藥卷使用說明書，一般為1分鐘）®用扳手?jǐn)Q緊螺母(200N.m)®安裝其它兩幫錨桿。5.3.2 技術(shù)要求(1) 掘進(jìn)采用掘進(jìn)機(jī)掘進(jìn)。要求按設(shè)計(jì)尺寸施工，保證成形質(zhì)量。不得超挖或欠挖。巷道掘進(jìn)尺寸與設(shè)計(jì)尺寸相差不得超過200mm。(2) 臨時(shí)支護(hù)采用兩根單體柱托板梁進(jìn)行臨時(shí)支護(hù)。(3) 安裝頂板錨桿 · 錨桿應(yīng)緊跟掘進(jìn)頭及時(shí)支護(hù)，當(dāng)直接頂為灰?guī)r時(shí)，最大空頂距不得超過4.1m，最小控頂距為0.5m。當(dāng)頂板比較破碎時(shí)，應(yīng)適當(dāng)縮小空頂范圍(將

41、每循環(huán)掘2排縮小為1排)。 · 錨桿鉆孔采用單體錨桿鉆機(jī)完成。(1) 頂板為灰?guī)r時(shí)，只能采用7655鉆機(jī)施工，先用1.0m的短鉆桿，后換2.1m的長鉆桿，采用f28mm巖石鉆頭。鉆孔時(shí)鉆機(jī)升起,使鉆頭插入相應(yīng)的鋼筋托梁孔中，然后開動(dòng)鉆機(jī)進(jìn)行鉆孔?？咨钜鬄?910-1950mm。鉆頭鉆到預(yù)定孔深后下縮錨桿鉆機(jī)，同時(shí)清孔，清除泥漿。(2) 頂板為其它軟巖時(shí)，采用錨桿鉆機(jī)施工，先用1.0m的短鉆桿，后換2.1m的長鉆桿，采用f28mm巖石鉆頭。鉆孔時(shí)鉆機(jī)升起,使鉆頭插入相應(yīng)的鋼筋托梁孔中，然后開動(dòng)鉆機(jī)進(jìn)行鉆孔。孔深要求為1910-1950mm。鉆頭鉆到預(yù)定孔深后下縮錨桿鉆機(jī)，同時(shí)清孔，清

42、除煤粉和泥漿。· 放入樹脂藥卷：放入MSK2335快速樹脂藥卷和MSZ2360中速樹脂藥卷。錨桿桿體套上托板及帶上螺母，桿尾通過安裝器與錨桿機(jī)機(jī)頭聯(lián)接，桿端插入已裝好樹脂藥卷的鉆孔中，升起錨桿機(jī)，將孔口處的藥卷送入孔底。 · 利用錨桿鉆機(jī)攪拌樹脂藥卷：樹脂藥卷攪拌是錨桿安裝中的關(guān)鍵工序，攪拌時(shí)間按廠家要求嚴(yán)格控制（根據(jù)樹脂藥卷使用說明書，一般為1530秒）。同時(shí)要求攪拌過程連續(xù)進(jìn)行，中途不得間斷。停止攪拌后等待規(guī)定時(shí)間（根據(jù)樹脂藥卷使用說明書，一般為1分鐘）。 · 利用錨桿鉆機(jī)擰緊螺母，使錨桿具有一定的預(yù)緊力。擰緊力矩應(yīng)達(dá)到200N·m。 ·

43、錨桿排距誤差不得超過設(shè)計(jì)值±50mm。(4) 安裝兩幫錨桿孔深要求1910-1950mm。采用鉆機(jī)攪拌。擰緊力矩應(yīng)達(dá)到200N·m。其它技術(shù)要求同頂板錨桿。5.4 安全技術(shù)措施(1) 須定期進(jìn)行井下錨桿錨固力拉拔試驗(yàn)，每次數(shù)量不少于3根。如果發(fā)現(xiàn)錨桿實(shí)際錨固力與設(shè)計(jì)值相差較大，必須對錨固參數(shù)進(jìn)行調(diào)整和修改。(2) 為了保證施工質(zhì)量，須對錨桿錨固力進(jìn)行抽檢（不小于15%的比例），抽檢指標(biāo)為螺紋鋼錨桿錨固力頂板不低于100kN，巷幫不得低于80kN。發(fā)現(xiàn)不合格錨桿，應(yīng)在其周圍200mm的范圍內(nèi)補(bǔ)打合格錨桿。(3) 掘進(jìn)時(shí)形成的巷幫超寬或片幫超寬時(shí)，應(yīng)及時(shí)處理，可采用加長鋼筋托梁和補(bǔ)打錨桿的方法進(jìn)行補(bǔ)強(qiáng)。(4) 巷道地質(zhì)條件發(fā)生變化時(shí)，應(yīng)根據(jù)變化程度，調(diào)整支護(hù)參數(shù)或采取應(yīng)急措施及時(shí)處理，如采用錨索加固或縮小排距等。(5) 試驗(yàn)過程中，每隔50m在頂板安裝一個(gè)離層指示儀，觀測圍巖移動(dòng)情況。一旦發(fā)生異常現(xiàn)象，觀測人員應(yīng)立即報(bào)告有關(guān)領(lǐng)導(dǎo)，以便采取相應(yīng)措施。6 礦壓監(jiān)測礦壓監(jiān)測是動(dòng)態(tài)信息設(shè)計(jì)方法的核心內(nèi)容之一。通過測試錨桿受力和巷道圍巖位移分布，就可比較全面地了解錨桿支護(hù)的工作狀態(tài)，進(jìn)而驗(yàn)證或修改錨桿支護(hù)初始設(shè)計(jì)，并保證巷道