锚网索巷道支护设计
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附件煤巷锚网支护实施细则锚杆支护作为一种先进、经济、有效的主动支护形式,在国内外得到普遍应用。
为了促进XX公司煤巷锚网支护技术的发展,在煤巷、半煤岩巷中科学、规范、有效地进行锚网支护,提高质量和保证安全,特制定XX公司煤巷锚网支护实施细则如下:一、指导原则1、必须树立节支降耗、提质增效的意识,转变支护理念,积极在煤巷中推广应用锚网支护。
中部矿井推广应用锚网(索)+大棚距支护方式,东西部矿井选用锚网(索)支护方式。
工作面切眼掘进一次支护必须采用锚网索支护为主的支护形式。
2、推广应用煤巷锚网支护技术,必须坚持科学态度,要依靠科技进步,高度重视锚杆支护的技术发展,积极推广应用新技术、新工艺、新机具、新材料。
3、在进行煤巷锚杆支护设计前,必须详细地收集有关地质资料,有全面、准确、可靠的巷道围岩地质力学参数,包括地应力的大小和方向、围岩性质、强度、结构等。
4、支护设计要采用动态信息设计法,充分利用每个过程提供的信息。
应严格按五个步骤进行即巷道调查和地质力学评估、初始设计、井下施工与监测、信息反馈分析和修正设计、日常监测。
5、确定锚杆支护形式与参数的原则(1)一次支护原则。
锚杆支护必须一次支护就能有效控制围岩变形,避免二次或多次支护。
巷道围岩一旦揭露立即进行锚杆支护效果最佳,而在已发生离层、破坏的围岩中安装锚杆,支护效果会受到显著影响。
(2)高预应力与预应力扩散原则。
预应力是锚杆支护中的关键因素,是区别锚杆支护是被动支护还是主动支护的参数,只有高预应力的锚杆支护才是真正的主动支护,才能充分发挥锚杆支护的作用。
一方面,要采取有效措施给锚杆施加较大的预应力;另一方面,通过托板、钢带等构件实现锚杆预应力的扩散,扩大预应力的作用范围,提高锚固体的整体刚度与完整性。
(3)“三高一低”原则(高强度、高刚度、高可靠性,低密度)。
在提高锚杆强度(如加大锚杆直径或提高杆体材料的强度)、刚度(提高锚杆预应力),保证支护系统可靠性的条件下,降低支护密度,减少单位面积上锚杆数量,提高掘进速度。
附:1.锚网喷支护巷道锚网施工标准一、适用范围本标准适用于孟津煤矿井下所有锚网支护的工作面。
二、依据文件《煤矿安全规程》;《采矿工程设计手册》;《煤矿井巷工程质量验收规范》(GB50213-2010)。
《煤矿安全生产标准化基本要求及评分方法(试行)》三、锚网支护技术标准1、锚网支护材料1.1一般要求设计选用的锚杆支护材料必须符合国家标准和相关行业标准,并具有产品合格证。
锚杆(锚索)杆体及其附件、其它组合构件等的力学性能必须相互匹配。
1.2 锚杆、托板、螺帽1.2.1 金属杆体、托板、螺帽必须符合MT 146.2-2002的规定。
1.2.2 树脂锚杆杆体必须符合有关标准的规定。
1.3 锚固剂树脂锚固剂必须符合MT 146.1-2002的有关规定。
锚固剂生产厂家必须提供质量合格证。
1.4 钢带钢带的选用必须根据巷道具体情况选用不同型号和规格,钢带材料抗拉强度不低于375MPa。
1.5 锚索1.5.1 锚索用钢绞线必须符合GB/T 5224-2003的规定;优先选用抗拉强度等级不低于186MPa,延伸率不小于 3.5%,直径不小于15.24mm的钢绞线。
1.5.2 与钢绞线配套的锚具必须符合GB/T 14370-2000的规定。
1.5.3 锚索托板的承载力必须符合MT/T 942-2005的要求。
1.6 网锚杆支护巷道宜选用钢筋网,在条件允许的情况下,可选用符合相应技术标准的编织金属网或其它材料的网。
1.7 喷射混凝土服务期长的巷道或维修巷道可采用喷射混凝土等封闭措施。
2、锚杆、锚索支护施工2.1 一般规定锚杆支护施工必须按掘进工作面作业规程的有关规定进行。
2.2 临时支护锚杆支护巷道掘进工作面必须采用临时支护,不得空顶作业,其临时支护形式、规格、要求等必须在作业规程、措施中明确规定。
2.3 顶板支护锚杆支护巷道落煤(岩)后,需及时进行顶板支护。
若两帮煤体稳定,帮锚杆施工可适当滞后,滞后距离和最大空帮时间必须在作业规程、措施中明确规定。
关于进一步规范锚杆、锚索支护设计、施工及质量检查、验收的通知各煤矿:针对近期公司各煤矿井巷掘进、维修工程采用锚杆(索)支护多次出现工程质量低劣,支护强度不够导致变形严重,甚至出现片帮和垮冒顶,严重影响使用功能,重复维修及处理垮冒给公司造成较大经济损失的问题。
经公司研究决定,在公司印发的《xxx有限公司井巷掘进支护管理办法》(xxx字〔2013〕xx号)基础上,进一步规范井巷掘进、维修使用锚杆、锚索支护的设计、施工及质量检查、验收等管理工作,现通知如下:一、锚杆、锚索支护设计要求1、在使用锚杆、锚索支护井巷掘进、维修工程施工前,必须在编制作业规程或安全技术措施中进行支护设计。
设计参数、材质和规格要与规程、措施一并向施工单位、矿相关管理人员贯彻、学习。
设计必须包括以下内容:(1)巷道名称、位置、用途、规格;(2)地质条件及围岩分类,包括巷道所处层位、煤层及顶底板岩性、类别、煤层硬度、周围采掘情况、构造、水文及瓦斯情况等;(3)锚杆(锚索)材质、强度、规格、布置间排距、角度及确定依据;锚杆(锚索)托盘材质、强度、规格;(4)锚杆(锚索)锚固参数(孔径、锚固长度、锚固剂选型)及确定依据;(5)锚杆(锚索)预紧力矩(预紧力)、工作锚固力;(6)护表构件(梯子梁、钢带、网)形式、强度、规格;(7)支护材料单位消耗量;(8)现场监测方案;(9)补强加固措施。
2、支护参数、材质、规格要结合施工地段围岩岩性、结构及构造等情况进行分类设计,严禁千篇一律。
3、沿煤层顶板施工的矩形、倒梯形巷道的锚杆(索)支护,两帮最上一根锚杆与顶板要有不小于20°夹角,且锚固段必须全部设计在顶板岩石内;顶部两侧锚杆要向巷帮侧布置,与顶板夹角不大于75°;若顶部锚索数量多于3根,两帮侧锚索布置要向巷帮侧布置,与顶板夹角不大于80°。
4、巷宽大于4.2m时或矿压大、呈现发育构造地段采用锚杆(索)支护时,顶部锚索配套工字钢形成组合梁支护,但锚索间距不宜超过1.5m,工字钢梁总长不大于2.0m(否则布置两组组合梁)。
锚杆支护一、锚杆支护的原理锚杆支护就是以维护和利用围岩的自承能力为基点,及时地进行支护,控制围岩的变形和松弛,使围岩成为支护体系的组成部分。
通过锚入围岩内部的杆体,改变巷道围岩的本身的力学状态,在巷道周围形成一个整体而又稳定的承载环,和围岩共同作用,达到维护巷道的目的。
这一支护形式与传统的棚式支护相比属于主动积极加固巷道围岩的支护形式。
二、锚杆在支护中的作用1、锚杆的悬吊作用悬吊作用是指用锚杆将软弱的直接顶板吊挂在其上的坚固老顶之上。
如图1所示,或者是用锚杆将因巷道开挖而引起松动的岩块连接在松动区外的完整坚固岩石上,使松动岩块不至冒落。
2、锚杆的组合梁理论在层状岩层的巷道顶板中,通过锚入一系列的锚杆,将锚杆长度以内的薄层岩石锚成岩石组合梁,从而提高其承载力。
利用锚杆的拉力将层状岩层组合起来形成组合梁结构进行支护,这就是锚杆组合梁作用。
组合梁作用的本质在于通过锚杆的预拉应力将原视为叠合梁的岩层挤紧,增大岩层间的摩擦力;同时,锚杆本身也提供一定的抗剪能力,阻止其层间错动。
锚杆把数层薄的岩层组合成类似铆钉加固的组合梁,这时被锚固的岩层便可看成组合梁,全部锚固层能保持同步变形,顶板岩层抗弯刚度得以大大提高。
3、锚杆锲固作用锚杆的悬吊作用锚杆的组合作用是指在围岩中存在一组或多组不同产状的不连续面的情况下,由于锚杆穿过这些不连续面,防止或减少了围岩沿不连续面的移动。
如图3。
44、挤压加固拱作用形成以锚杆头和紧固端为顶点的锥形体压缩区。
如将锚杆沿拱形锚杆的楔固作用p бb p 锚杆的楔固作用-б p (бbp巷道周边按一定间距径向排列,在预应力作用下,每根锚杆周围形成的锥形体压缩区彼此重叠联结,在围岩中形成一连续压缩带。
它不仅能保持自身的稳定,而且能承受地压,组织上部围岩的松动和变形。
显然,对锚杆施加预紧力是形成加固拱的前提。
5、锚杆的减跨作用如果把不稳定的顶板岩层看成是支撑在两帮的叠合梁,由于可视悬吊在老顶上的锚杆为支点,安设了锚杆就相当于在该处打了点柱增加了支点而减少了顶板的跨度,从而降低了顶板岩层的弯曲应力和挠度,维持了顶板与岩石的稳定性,使岩石不易变形和破坏。
锚网索支护技术在软泥岩巷道支护中的应用摘要:深井大倾角泥岩巷是地压大围岩变形剧烈的一类极难维护的巷道。
分析该类巷道围岩的层状赋存特点及软弱破碎条件, 提出锚杆锚索联合支护以提高巷道围岩的自承能力,减小围岩的变形的支护原理, 并研究了合理的锚杆支护技术和帮顶锚固方式, 包括顶板锚联网索支护、两帮全螺纹等强锚杆支护与临时支护技术。
关键词:深井;软岩巷道;锚杆锚索;原理;工艺深井大倾角泥岩巷围岩为非均质层状赋存, 在高地应力作用下表现为强烈的两帮移近和片帮, 同时在高压情况下,顶板管理难度加大,易掉顶,两帮与顶板较一般软岩巷道破坏更加严重, 同时层状顶板易发生离层冒落, 因此该类巷道不仅在采掘影响期间围岩急剧变形, 而且在应力分布趋向稳定后仍保持快速流变, 围岩累计变形量常以米计, 巷道维护十分困难。
1深井大倾角泥岩支护的方式分析非封闭式支架对顶板冒落的安全防范性能较好, 为目前的主要支护形式, 但由于支护阻力普遍较低, 且常常不能及时起作用, 不仅巷道支护成本高, 而且维护周期短、效果差。
单一的端部锚固锚杆支护, 在松软围岩中锚固力低, 锚固质量不可靠, 锚杆支护阻力不够, 不仅支护效果不好, 而且可能发生顶板垮落, 给安全生产带来隐患,因此极少采用。
锚杆、网、锚索的联合支护是把锚杆、锚索支护材料埋入岩层内,使锚杆、锚索与围岩紧密结合在一起,提高巷道围岩的自承能力,减小围岩的变形,从而达到巷道稳定的目的,特别适合软岩巷道。
2深井大倾角泥岩巷支护原理2.1锚杆支护的作用机理有悬吊作用、组合梁作用、加固拱作用、围岩补强作用和减小跨度作用等。
(1)悬吊作用在层状岩层中,锚杆将下部不稳定的岩层悬吊在上部稳固的岩层上。
锚杆所受的拉力来自被悬吊的岩层重量。
(2)组合梁作用在没有稳固岩层的薄层状岩层中,通过锚杆的预拉应力,将视为组合梁的各薄岩层挤紧,提高其自承能力。
决定组合梁稳定性的主要因素是锚杆的预拉应力及杆体强度和岩层性质。
板集煤矿巷道锚网索支护技术摘要:板集煤矿东二采区探巷埋藏较深,断面较大,通过设计合理的支护参数,根据现场情况采取相应的加强支护措施,保证了巷道支护强度满足安全生产需要。
关键词:巷道;支护;锚网索1、概况中煤新集能源股份有限公司板集煤矿地面标高24.81+27.16m,该矿东二采区探巷位于一水平东二采区,底板最高处标高-700.6m,最低处标高-744.5m。
巷道沿5煤施工,5煤厚度5.25~6.89m,平均煤厚6.10m;顶板为分别为泥岩(0~1.13m)、砂质泥岩(0~1.84m)、粉细砂岩(4.44~9.8m)。
东二采区探巷断面为直墙平顶,采用锚网索支护,净断面规格宽×高=6000×4600mm,掘进断面27.6m2,净断面27.6m2。
支护断面图见图1。
2、支护参数2.1 主要支护参数(1)锚杆:Ф22×2500mm,间排距为900×900mm,每排17根,每根锚杆配2根锚固剂,生根在岩层中扭矩≥300N·m、锚固力≥100kN,生根在煤层中扭矩≥200N·m、锚固力≥50kN。
(2)锚索:锚索选用直径21.8mm、长度9200mm的预应力钢绞线制作,间排距1350×1800mm,每排9根,每根锚索配3根锚固剂,锚索安装预紧力为160kN。
图1 东二采区探巷支护断面图2.2 主要支护材料见表1。
表1 锚网索支护材料及参数表3、支护工艺3.1 临时支护(1)巷道正常掘进期间采用掘锚机机载临时支护进行临时支护。
(2)当现场不具备使用机载临时支护的情况下采用戴帽点柱作为临时支护,点柱采用DWB28-30/100型液压点柱。
柱帽为长度不小于1200mm(二排掘进)或700mm(逐排掘进)、宽度不小于200mm、厚度不小于100mm的半圆木或方木制作。
施工地点常备2组同规格戴帽点柱(1柱1帽为1组)。
戴帽点柱存放于距迎头不超过100m位置。
10229溜子道锚杆、锚索支护施工安全技术措施工作面名称:10229溜子道编制人:刘恒田邹大超施工单位:批准人:编制日期: 二0一一年十二月五日说明:现在10229溜子道已经掘到预定位置,该巷道的支护原为单体液压支柱配合7#π型钢一梁二柱架棚支护方式,根据该巷道的作用及巷道围岩情况,经矿安全办公会研究通过,决定改变该巷道支护形式,改变为锚杆(网梁)、锚索挂梁混合支护的方式代替原先巷道支护方式。
第一节施工方法1、巷道采用锚杆(网梁)、锚索挂梁混合支护支护作为永久支护;支护材料为等强度螺纹钢树脂锚杆,锚杆组棵距均拟定为中至中800mm,锚索支护每隔三组锚杆进行一组锚索支护,即每2.4m使用一组锚索。
2、支护材料:使用锚杆选用端头锚固型金属锚杆,使用Ф18×2300mm 的螺纹钢锚杆配合MSCK2550树脂锚固剂(每孔二块)端锚支护,锚杆间排距800×800mm,顶板每排3条锚杆。
锚索采用Φ=15.24mm的低松驰预应力钢铰线截制而成,锚索设计长度不小于5.3m,保证锚索锚入硬岩1.0m以上,采用2~3块树脂药卷锚固,索孔深为5.2m,锚索外露长度≯200mm、≮150mm。
锚索梁采用7号π型钢或9号工字钢加工制作而成,锚杆、锚索垂直巷道布置。
3、压风系统:地面压风机房的XR55A(W)-7空气压缩机→主井筒(φ108mm钢管)→1021皮带巷压风管路(φ108mm钢管)→1022顺槽风管路(φ55/33mm钢管)→10229溜子道施工点。
第二节施工设备及工具配备设备及工具配备表表一设备性能主要技术参数:液压锚杆钻机额定压力:13MPa 额定转矩:N.m:150 额定转速:r/min:320额定流量:L/min:41 最小高度mm:936 最大高度mm:1895气动锚杆钻机:MQT-130/2.8工作压力:0.4 MPa 耗气量:3.3m3/min 机重:50kg 钻孔直径:32mm 整机最大高度;2457±50mm 整机最小高度;1150±50mm第三节支护设计一、支护形式采用锚杆(网梁)、预应力锚索支护加强顶板管理。
回采巷道锚网索支护方案Xxx矿井120802轨道顺槽,巷道处在8煤顶板砂质泥岩层位中,该工作面北侧有120801采空区,东、西、南三面煤层均为未采区,工作面上方为121101工作面采空区。
一、巷道掘进期间,存在以下支护问题1、巷道变形量大。
顶板离层量较小为20mm-60mm。
巷道两帮移近量达到300-600mm;顶底板移近(鼓底)量较大300mm-500mm。
2、自稳时间短,初期变形率大。
巷道掘进的第1~2d,变形速度少的5~10mm/d,多的达50~100mm/d。
动压作用时还会影响自稳时间。
3、围岩的四周来压,巷道变形。
4、巷道变形的非对称性。
巷道高帮变形比低帮变形大,沿空侧比实体侧大;巷道两帮移近速度大于顶板下沉速度。
5、对外界扰动的敏感性。
预计巷道一旦受到采动影响时,围岩破坏速度急剧增快、破坏更加严重、破坏区域加大。
二、回采巷道锚网索支护的建议1、强化锚杆支护系统,选择合理的锚杆支护形式。
受煤层倾角影响,当巷道两帮的高差超过700mm时,巷道顶板锚杆应根据顶板的斜长适当增加锚杆根数,巷道两帮锚杆应采用不对称布置,较高的一帮应提高支护等级。
沿空帮部应加长锚杆长度,缩小间排距,锚杆规锚杆规格为M25mm×2800mm,间距650mm,排距700mm,配合M5钢带。
2、锚固剂选用高性能树脂药卷,采用全长或加长锚固方式,实现深部高应力软岩回采巷道厚壁支护。
一是采用全长锚固全螺纹钢等强锚杆,增加围岩自承圈厚度,实现厚壁支护;锚固剂改为中速、慢速树脂药卷,长度可以改为70mm-80mm加长锚固,同时方便现场施工。
3、锚索加固,由于锚索长度较大,施工中较为费时,影响进度,8煤顶板稳定,8煤向上老顶为砂岩,在正顶可使用长度6m或7m锚索,肩窝使用8m,帮部使用9m。
锚索加钢带,进行井字型布置,提高支护质量。
顶板破碎处,可进行单独补打锚索加强支护。
4、减少围岩的破坏,增大围岩的强度,提高围岩自承能力。
13220带式输送机巷锚网索联合支护设计申虎强【摘要】13220带式输送机巷为托顶煤巷道,为了保证在强动压作用下回采顺槽围岩稳定,考虑到锚网索联合支护的主动性和高支护强度特点,结合工程地质条件,采用工程类比和理论计算的方法,研究得到了锚网索联合支护的具体参数,矿压监测结果表明现场应用效果良好.【期刊名称】《山东煤炭科技》【年(卷),期】2019(000)001【总页数】3页(P69-71)【关键词】巷道;锚网索;支护;设计【作者】申虎强【作者单位】陕西华电榆横煤电有限责任公司,陕西榆林 719000【正文语种】中文【中图分类】TD353+.61 概况小纪汗煤矿位于陕西榆林,13220带式输送机巷北起13盘区三条大巷,南至井田13盘区南部边界。
13220带式输送机巷设计长度4638m,断面为5.5m×3.8m (宽×高),当煤层厚度小于4.5m时沿煤层顶板掘进,当煤层厚度大于4.5m时,保证底煤厚度不小于500mm前提下可留顶煤掘进。
因此,13220带式输送机巷局部地段出现托顶煤支护情况,为了保证机巷在大采高强动压作用下围岩稳定,对该机巷进行了支护设计。
13220开采2#煤层,煤层厚度在4.7~5.5m之间,倾角1°~3°,煤层底板标高在804~823m,地面标高1242~1243m,煤层节理和层理发育,普氏系数1~3,煤层直接底为3.1~1.01m的粉砂质泥岩。
直接顶为2.52~4.17m的粉砂质泥岩,属不稳定—较稳定(Ⅱ-Ⅲ类)。
2 工程类比法确定支护参数根据已有的锚网支护经验和13220带式输送机巷生产地质条件,首先采用工程类比法,确定13220带式输送机巷锚网索联合支护技术参数如下:(1)巷道顶板采用锚网索联合支护。
采用Φ20×2300mmⅡ级螺纹钢锚杆,间排距为1000mm×1000mm,每排6根;每根锚杆使用1根MSCK23/60型树脂药卷,锚杆锚固力不小于100kN,扭矩力不小于100N·m;托盘采用规格为150×150×10mm的Q235蝶形锚杆托盘。
锚杆索支护巷道常用力学参数设计相关力学参数设计锚杆设计锚固力:该型号锚杆屈服力的标准值。
《煤矿巷道锚杆支护技术规范》(GB/T35056-2018)锚杆预紧力:屈服力的30%-60%。
《煤矿巷道锚杆支护技术规范》G(B/T35056-2018)锚杆预紧力矩:一般不小于100N·m,不大于400N·m。
锚索预紧力:根据国内外经验,煤矿一般将锚索的预紧力设计为锚索破断载荷的30%~50%,在考虑预紧力损失前提下,现场锚索涨拉预紧力一般应为其拉断载荷的40%~70%。
锚索设计承载力:N t=m·n·S n·R m(m矿用锚索张拉应力控制系数,不大于0.6,n-钢绞线根数,S n单根钢绞线参考截面面积,R m钢绞线抗拉强度)。
例:φ21.6mm7股1860MPa锚索约300KN。
《矿用锚索》(MT/T 942 2005)锚索最大力:R U=η·n·S n·R m(η—锚具效率系数,约0.95,n-钢绞线根数,S n—单根钢纹线参考截面面积,R m钢绞线抗拉强度)。
例:φ21.6mm7股1860MPa锚索约475KN。
《矿用锚索》(MT/T 942 2005)顶板离层仪离层警戒值:巷道顶板允许的最大离层值即顶板离层警戒值。
各矿井应根据近年来本煤层、本采区矿压监测数据结合支护设计、工程实践分析确定。
一般常用计算方法有锚杆索最大延伸值法、多因素分析法。
离层警戒值主要有深、浅基点两个指标,单位mm。
锚杆(索)测力计初始值:锚杆(索)测力计初始值为锚杆(索)达到预紧力矩(力)设计值时,测力计表盘实际显示值。
原则上新装的锚杆测力计初始值不小于30KN,锚索测力计初始值不小于现场张拉力的50%。
锚杆(索)测力计警戒值:锚杆(索)测力计警戒值应根据支护设计和临近工作面矿压规律进行设计。
其中,锚杆测力计警戒值应按照该型号锚杆屈服载荷值大小而确定,如φ20mmBHRB335锚杆105KN;锚索测力计警戒值不大于锚索最大力,一般为为该型号锚索破断载荷的80%~85%。
Value Engineering0引言随着煤炭工业的发展,越来越多煤矿的巷道设计在煤层中。
禾草沟煤业有限公司的5#煤辅运大巷、回风大巷、胶运大巷均沿煤层底板进行掘进。
为满足巷道的使用和服务年限,可以改变煤层巷道的设计形式,可采用半圆拱形断面为主要形式,支护采用了锚网索、梯子梁、喷砼联合支护。
5#煤井巷工程顶板,可选用泥岩和油页岩作为主要材料,利用预应力锚索加固周围岩层,这项技术主要是通过锚索,对被加固的岩体施加作用力,防止岩体发生形变,影响施工进程。
在这一过程当中,主要采用多种联合支护工艺。
W 钢带(4000×230×5mm )原材料是Q235碳素钢板,表面宽度达到230mm 与喷射混凝土粘结性不好,稍有压力钢带变形经常造成钢带表面的混凝土脱皮、掉包等现象,为安全生产带来很大隐患。
采用了锚网索、梯子梁(Φ18×150×4000mm )、喷砼联合支护后,有效地解决了安全问题。
从宏观角度来讲,这样的施工方式可以大幅降低成本投入,全面提升工程进展速度,与此同时,工人的作业强度也能得到有效改善,对接下来的工程推进起到积极作用。
1支护参数设计1.1理论依据①在施工过程中,随着掘进巷道逐渐推进,及时将相关设施进行安装,各部分设施起到的作用都不相同,就像过去“纳鞋底子”一样,煤、梁、网就好比“鞋底子”,锚、索就是其中的线。
这样的组合可以将梁内的岩体固定住,防止在施工过程中出现问题。
②将锚杆和锚索在围岩内部进行固定,两者间的锚固力可以于岩体进行相互作用,通过挤压作用,围岩间的摩擦力逐渐加大,提升围岩结构的整体性和牢固性。
再加上相关设施的连接作用,促使岩体与设施形成坚固的梁体,有效阻止外层岩层发生形变,提升围岩的稳固程度。
③同理,拱形巷道的拱部,可以在相关设施的协助下,在顶部形成完整的框架。
④在喷射砼以前,网主要的作用是防止锚固后岩体出现碎渣掉落的情况,进一步减少锚杆所承受的张力,岩体的松动程度也会逐渐加大,这也会超出锚杆预期的牢固范围;在进行喷射砼后,网起到了加强的相关作用。
锚网(梁、索)巷道支护工安全技术操作规程一、一般规定(一)施工前,支护工必须认真学习并掌握作业规程中规定的支护形式和支护技术参数。
施工过程中,必须按支护说明书和质量标准要求精心操作,安全施工。
(二)锚杆、锚索的锚固力,强度等参数必须达到设计要求。
(三)施工中不得使用下列支护材料:1.不符合作业规程规定的支护材料。
2.锈蚀或变形的锚杆、锚索。
3.施工时,严禁空顶作业。
必须按照作业规程规定采用前探梁和单体支护。
支护材料、结构形式、质量要求应符合作业规程规定。
4.支护过程中,必须对工作地点的电缆、风筒、风管、水管及机电设备妥加保护,不得损坏。
5.过期、失效的树脂锚固剂或不合格的锚杆、锚索。
(四)爆破打坏的网子和锚杆、锚索应及时进行修复或重新施工。
修复前,应先找掉危石、活矸。
二、准备工作(一)施工前,要备齐支护材料和施工工具,以及用于临时支护的前探梁和单体支柱及处理冒顶的应急材料。
(二)支护前和支护过程中,要经常敲帮问顶,用长柄工具及时处理危岩、活石。
(三)支护前,应按中腰线检查巷道毛断面的规格质量,处理好不合格部位。
(四)施工前,要掩护好风、水、电等管、线设施。
施工设备要安放到规定地点。
三、操作流程(一)施工时先将中线延放至碛头,以中线为基准,按标准进行锚杆的施工,确保锚杆成排成行。
(二)使用前探梁作临时支护1.操作顺序:找顶→移前探梁→紧固吊环→铺金属网→背木背板→施工锚眼→上锚杆。
2.找顶时两人同时进行,一人找顶一人看安全,“敲帮问顶”人员站在帮顶完好、退路畅通距找悬危矸水平距离1.5m外的安全位置,找顶处或矸石滚落下方不得有人,并由专人负责观察“敲帮问顶”范围的安全,找顶工具必须齐全。
3.进入碛头首先必须对碛头段进行彻底的敲帮问顶后,方可进行其它工作。
煤巷和半煤岩巷道找顶顺序:由外向里、先顶后帮、先上帮后下帮;全岩巷道找顶顺序:由外向里、先顶后帮、先上帮后下帮,然后再按照由里向外、先顶后帮、先上帮后下帮的顺序进行找顶。
巷道锚杆支护参数设计采煤工作面回风顺槽锚杆支护参数设计:煤组基本全区发育,煤层由南向北变厚,最大厚度26m,最小厚度14m,平均厚度20m,煤层结构简单,局部有夹矸,全区普遍可采,煤层稳定程度属较稳定型煤层,煤层顶板为中及细粒砂岩,夹矸多为砂质泥岩,底板为灰黑色泥岩及砂质泥岩,局部为粗粒砂岩。
回风顺槽设计巷道断面为矩形,巷道宽度为3.6m,高度2.7m。
1)支护方式选择锚杆支护的作用主要有悬吊作用、组合梁作用、加固拱作用和楔固作用等。
锚索的作用主要是将锚杆支护形成的次生承载层与围岩的关键承载层相连,提高次生承载层的稳定性。
即使次生承载层发生断裂、转动,也不致于失稳而引起顶板垮落。
同时,由于锚索可施加较大的预紧力,可挤紧岩层中的层理、节理、裂隙等不连续面,增加不连续面之间的摩擦力,从而提高围岩的整体强度。
由地质资料分析可知,煤层平均厚度为20m,煤层的直接顶板为中及细砂岩,少量含水,胶结性差。
采用综采放顶煤开采,巷道设计分层开采,下层基本沿煤层底板布置。
如果只采用锚杆支护,由于巷道的跨度较大,在采动影响下,势必会发生锚杆锚固范围内的煤体离层、甚至塌落,导致冒顶事故的发生。
因此,为保证生产安全,应使锚杆锚固范围内的煤层不塌落,保持巷道的相对完整,就必须打锚索才能达到目的。
虽然锚索打在煤层中,但煤层中及细砂岩顶板要好得多,能起到锚索应起的作用。
由于综放巷道沿煤层布置,巷道上方有6m左右的煤层,因此,巷道支护应采用锚杆+金属网+锚索+钢带的支护方式。
2)锚杆支护参数确定锚杆支护参数确定采用悬吊作用理论进行。
(1)锚杆长度的确定L=L1+L2+L3式中L——锚杆长度,m;L1——锚杆外露长度,m;L2——锚杆有效长度,m;L3——锚杆锚固长度,m。
①锚杆外露长度L1的确定L1=垫板厚度+螺母厚度+(0.02~0.03)m一般L1=0.15m。
②锚杆有效长度L2的确定锚杆有效长度L2的确定方法有三种,一是采用声波法测出巷道围岩松动圈范围;二是采用岩层探测分析仪进行测量;三是采用解释法中普式自然平衡拱理论确定L2。
由于没有测定巷道围岩松动圈,也没有采用岩层探测仪进行测量,因此,本项目采用解释法中普式自然平衡拱理论确定L2。
巷道顶锚杆有效长度L2的确定:由于实测煤的坚固性系数为1.9,小于2,因此,采用下式确定L2:2)锚杆间排距的确定对锚杆支护巷道,考虑施工工艺通常取间排距相等,锚杆间排距D按下式计算:D≤0.5L=0.5×2.5=1.25m考虑巷道在煤层中布置,为安全起见,锚杆间排距确定为0.8m。
(3)锚杆直径的确定顶锚杆:d=L/110=2/110=19mm取20mm。
帮锚杆:d=L/110=18/110=16mm取20mm。
④锚杆锚固力计算锚杆锚固力可按下式计算:t式中Q——锚杆锚固力,t;K——锚杆安全系数,取2~3;L2——锚杆有效长度,m;r——视密度,t/m3。
⑤锚杆角度靠近巷帮的顶板锚杆安设角度与垂线成15°。
2)锚杆的选择(1)常用锚杆杆体的材料性能常用钢材及其性能见表5;锚杆适宜选用45Mn罗纹钢,其承载能力见表6。
(2)锚杆的选择巷道锚杆选择φ=20mm、45Mn螺纹钢锚杆。
Q=10.7 t<12.4 t3)锚固剂的确定锚杆支护巷道采用树脂锚固剂。
树脂锚固剂应具备的主要特性见表7,树脂锚固剂产品型号见表8,树脂锚固剂的规格见表9,树脂锚固剂的主要技术指标见表10。
锚杆锚固采用树脂药卷。
当顶部煤体较好时,锚杆锚固方式可端部锚固;当顶板煤体松软破碎时,采用全长锚固。
回风顺槽锚杆支护布置见图1所示。
4)锚索支护参数的确定锚索由索体、锚具和托板等组成,索体一般用具有可弯曲、柔性的钢绞线制成。
锚索的特点是锚固深度大、承载能力高、可施加较大的预紧力,因而可获得比较理想的支护效果。
其加固范围、支护强度、可靠性是普通锚杆支护所无法比拟的。
煤矿应用锚索技术,特别是在应用小孔径树脂锚固预应力锚索后,锚索在煤巷中得到大面积推广应用,显著扩大了锚杆的应用范围,提高了巷道的安全可靠性,成为支护困难巷道补强加固的主要手段。
按锚索材料分,有精轧螺纹钢筋、高强度钢丝和钢绞线锚索;按锚固材料分,有水泥浆锚固、树脂锚固及水泥浆树脂联合锚固;按锚固长度分,有端锚和全长锚固;按锚索索体的数量分,有单体锚索和锚索束;按预紧力分,有预应力锚索和非预应力锚索。
根据蒙西煤矿的特点,本项目采用7股5mm的钢绞线锚索,其力学性能见表11所示。
(1)锚索长度的确定X= X1 + X 2 + X 3=0.3+3.6+1.7=5.6m取6m。
式中X 1——锚索外露长度,取0.3m;X3——锚索锚固长度,取1.7m;X2——潜在不稳定岩层高度,取3.6m。
X2 =B=3.6m。
B为巷道跨度,m。
(2)锚索排距s=3σ/4B2γk=3×260/(4×3.6⊃;×12.0×0.5)=2.5m式中σ——每根锚索最低破断载荷,260 kN;γ——煤岩体积力,12.0kN/m3;B——巷道宽度,3.6m;k——安全系数,取0.5;由于巷道宽度为3.6m,因此,布置2排锚索,即锚索排数为2排,排距2m,布置在靠巷道中间位置,如图5所示。
(3)锚索间距m=0.85B/n=(0.85×3.6)/2=1.53m取1.5m。
式中n——排数;B——巷道宽度,3.6m 。
锚索支护参数见图5所示。
2 21+2煤层运输顺槽锚杆支护参数设计运输顺槽设计巷道断面为矩形,巷道宽度为4.5m,高度3m。
支护方式选择:采用锚杆+金属网+锚索+钢带的支护方式。
1)锚杆支护参数确定锚杆支护参数确定采用悬吊作用理论进行。
(1)锚杆长度的确定L=L1+L2+L3式中L——锚杆长度,m;L1——锚杆外露长度,m;L2——锚杆有效长度,m;L3——锚杆锚固长度,m。
①锚杆外露长度L1的确定L1=垫板厚度+螺母厚度+(0.02~0.03)一般L1=0.15m。
②锚杆有效长度L2的确定巷道顶锚杆有效长度L2的确定:由于实测煤的坚固性系数为1.9,小于2,因此,采用下式确定L2:2 21+2煤层运输顺槽锚杆支护参数设计运输顺槽设计巷道断面为矩形,巷道宽度为4.5m,高度3m。
支护方式选择:采用锚杆+金属网+锚索+钢带的支护方式。
1)锚杆支护参数确定锚杆支护参数确定采用悬吊作用理论进行。
(1)锚杆长度的确定L=L1+L2+L3式中L——锚杆长度,m;L1——锚杆外露长度,m;L2——锚杆有效长度,m;L3——锚杆锚固长度,m。
①锚杆外露长度L1的确定L1=垫板厚度+螺母厚度+(0.02~0.03)一般L1=0.15m。
②锚杆有效长度L2的确定巷道顶锚杆有效长度L2的确定:由于实测煤的坚固性系数为1.9,小于2,因此,采用下式确定L2:帮锚杆长度:L=L1+L2+L3=0.15+1.2+0.3=1.65m取1.8m。
(2)锚杆间排距的确定对锚杆支护巷道,考虑施工工艺通常取间排距相等,锚杆间排距D按下式计算:D≤0.5L=0.5×2.4=1.2m考虑巷道在煤层中布置,为安全起见,锚杆间排距确定为0.8m。
(3)锚杆直径的确定顶锚杆:d=L/110=2.4/110=21mm取22mm。
帮锚杆:d=L/110=1.8/110=16mm取18mm。
④锚杆锚固力计算锚杆锚固力可按下式计算:t式中Q——锚杆锚固力,t;K——锚杆安全系数,取2~3;L2——锚杆有效长度,m;r——视密度,t/m3。
⑤锚杆角度靠近巷帮的顶板锚杆安设角度与垂线成15°,其它锚杆垂直于巷道顶部安设。
2)锚杆的选择同回风顺槽。
3)锚固剂的确定同回风顺槽。
运输顺槽锚杆支护布置见图6所示。
4)锚索支护参数的确定(1)锚索长度的确定X= X1 + X 2 + X 3=0.3+3.6+1.7=5.6m式中X 1——锚索外露长度,取0.3m;X3——锚索锚固长度,取1.7m;X2——潜在不稳定岩层高度,取4.5m。
X2 =B=4.5m式中B为巷道跨度,m。
锚索长度取6m。
(2)锚索排距s=3σ/4B2γk。
=3×260/(4×4.5⊃;×12.0×0.5)=1.6m由于巷道宽度为4.5m,因此,布置3排锚索,即锚索排数为3排,排距1.5m。
式中σ——每根锚索最低破断载荷,260 kN;γ——煤岩体积力,12.0kN/m3;B——巷道宽度,3.6m;k——安全系数,取0.5;(3)锚索间距m=0.85B/n=(0.85×4.5)/3=1.28m取1.2m。
式中n——排数;B——巷道宽度,4.5m 。
锚索支护参数见图6所示。