采掘工程支护方案Word格式文档下载.docx
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q＝Kd·
（qM＋qd）
式中：
q——工作面支架所需支护强度，kN/m2；
Kd——基本顶失稳时的动载系数，根据邻近综放工作面矿压观测结果，取1.1；
qM——冒落带岩层自重应力，kN/m2；
qd——支架上方顶煤自重应力，kN/m2；
其中：
qM＝γ岩·
hm＝22×
34.4＝756.8kN/m2
qd＝γ煤·
Md＝14.21×
3.3＝46.9kN/m2
γ岩——顶板岩石容重，取22kN/m3；
Md——顶煤厚度，取4.44m。
1607工作面采空区冒落带高度计算按公式：
Hm——垮落带高度m；
M——累计采厚m，取最大厚度6.64m。
代入公式计算可得，垮落带最大高度为34.4m。
则：
q＝1.1×
（756.8＋46.9）＝884.07kN/m2
（2）、支架支护阻力计算：
支架工作阻力：
P=q（Lk+Ld）B
P——支架工作阻力（kN）；
q——工作面支架所需支护强度，kN/m2；
Lk——梁端距，0.35m；
Ld——顶梁长度，3.85m（由选用的配套支架参数确定）；
B——支架支护宽度，1.50m。
P＝884.07×
（0.35+3.85）×
1.5＝5570kN。
（3）、支架的支护强度：
为5600KN/m2
P＜5600
（4）、支架底板比压为1.43Mpa
工作面底板容许比压38.2MPa
（5）、支架采高
支架支护下采高为2.2m。
则Hmax＝Mmax＋0.2＝2.4m
Hmax——支架最大工作高度，m；
Mmax——最大采高，2.2m；
Hmin＝Mmin-Sz-a＝2.2-0.05-0.1＝2.05m
Hmin——支架最小工作高度；
Sz——预计顶板下沉量，取0.05m；
a——避免支架压死的撤出高度，取0.1m。
即支架的最大结构高度不小于2.40m，最小结构高度不大于2.05m。
4、支架选择：
根据以上计算结果，选用ZF5600/14/28型放顶煤液压支架，其工作阻力为5600KN，大于计算所需工作阻力5570KN，能满足采煤工作面顶板支护强度需要。
工作面两端头均采用3架ZFG5600/18/32型过渡液压支架支护。
通过以上数据对比，选用ZF5600/14/28型放顶煤液压支架，能满足采煤工作面支护强度要求。
ZF5600/14/28型支架主要技术参数如下：
名称
单位
参数
备注
支架高度
m
1.4-2.8
支架长度
3.85
不含前伸梁的长度
支架中心距
mm
1500
支柱直径
230
支柱数量
根
4
支柱提缸力
KN
48
移架步距
800
支架工作阻力
5600
支架初撑力
MPa
31.5
整架重量
T
14.7
包括双体支柱4棵
泵站压力
Mpa
工作液
浓度2-3%
前伸梁行程
（二）、基本支护
工作面采用ZF5600/14/28型放顶煤液压支架配合DZ28-25/100型单体液压支柱支护顶板。
1、工作面端头支护1607工作面上、下顺槽为运输进风顺槽和轨道回风顺槽，断面净宽为4.2m、4.0m，高度均为2.80m。
工作面配套有ZFG5600/18/32型过渡支架，运输顺槽端设过渡液压支架3架，轨道顺槽端设过渡液压支架3架，支架中心距1.50m。
2、工作面顺槽超前支护设计回采工作面顺槽超前20m加强支护，利用已有DZ28-25/100型单体液压支柱配合HDC-3000“π”型钢梁进行支护。
“π”型钢梁下支单体液压支柱，“一梁三柱”平行于回采工作面横向布置，柱、排距均为1.0m。
同时，矿井在生产中应严格执行敲帮问顶的制度，严禁空顶作业，遇破碎地段应加强支护，单体液压支柱的初撑力必须达到《煤矿安全规程》的要求，支柱钻底时，必须穿铁鞋，钻底量小于100mm，且支柱高度要与采高相符，不得超高使用。
单体液压支柱技术参数见表3-3-6。
单体液压支柱技术参数表
表3-3-6
标准型号
支撑最大高度
支撑最小高度
伸缩行程
额定工作阻力
kN
额定工作液压
DZ28-25/100
2800
2000
250
31.8
初撑力kN
泵站压力MPa
油缸直径mm
底座面积cm2
无液支柱质量kg
有液支柱质量kg
18～157
15～20
100
109
70
75
（三）、特殊支护
本工作面的特殊支护有走向板棚、倾向抬棚、单体斜撑柱、贴帮柱。
1、倾向抬棚：
倾向抬棚是为了防止推倒支架所用的特殊支护，在靠近支架后柱10cm沿工作面倾斜方向支设一排，把工作面支架上下全部铰接，倾向抬棚用单体支柱配铰接顶梁，顶梁必须铰接使用，并将铰接顶梁上的销子紧实。
煤层倾角较大及俯采时，铰接顶梁支设的支柱两方向（推采及倾斜方向）上都必须有迎山角（6-8°
迎山1°
），底板坚硬时，支柱必须刨出3-5cm的柱窝，支柱钻底大于10cm时必须穿鞋，且要迎山有力；
支柱初撑力不低于6.5MPa。
2、走向板棚：
走向板棚是当架距大，金属网下坠严重时在架间支设，顶梁采用π型顶梁，顶梁长度一般在2.4米，所用支柱不得少于两棵。
支柱初撑力不低于12MPa。
3、单体斜撑柱：
当工作面支架与顶板不平行，变形严重或煤层倾角大于15°
时支设，用于护架，其初撑力不低于6.5MPa。
4、贴帮支柱：
当工作面压力增大时，煤壁片帮时支设，以防片帮伤人，其初撑力不低于6.5MPa。
（五）适用性
1、工作面正常工作时期采用基本支护和特殊支护方式。
2、特殊时期
（1）工作面初次来压安全技术措施：
①工作面初次来压前，应在上回风巷、下运输巷挂牌标明来压位置，加强来压的预测预报工作。
②加强上、下端头顶板管理，要提高支护质量，适当加大支护密度，确保端头支架联网与巷道搭接0.5m以上，防止出现端头冒顶。
③坚持正规循环作业，采面开采高度严格控制在2.4m。
④提高工作面支架的支护质量，随时注意顶、帮及煤壁的变化情况，并加强维护。
⑤严禁超宽开采，当工作面面前出现空帮、空顶时，应及时伸出前探梁，必要时用半圆料在面前下托棚进行维护，并保证一梁三柱。
⑥加强架与架间的横向联系，打好托棚和斜支柱。
⑦严格控制一次开帮距离，并及时联网探梁，必要时逐架开帮，顶板破碎时，采用镐刨钎子捣的方式控制顶板。
⑧工作面安全出口保证始终畅通，移溜子头时卸下的支柱必须及时补齐。
每班检查两巷情况，发现隐患及时处理。
⑨质量验收员每班对支柱进行量压，发现有压力显现征兆时及时采取措施。
加强泵站及液压管路维护，保证泵站压力不低于18MPa。
（2）停采前的顶板管理：
①严格工作面的支护质量，及时对支柱二次注液，端头支护、一梁三柱等特殊支护齐全有效，保证工作面支护强度。
②顶板破碎压力大时，增加支架支护密度或在支架间支设走向棚。
③面前压力大有片帮现象时，面前及时挂网或支设戴帽贴帮柱加强支护。
（3）过断层及顶板破碎时的顶板管理：
①加强顶板管理，严格执行敲帮问顶制度。
②打眼人员应根据顶板的具体情况，严格控制打眼深度、角度及装药量，应尽量减少对断层破碎带的震动，必要镐刨控制顶板。
③当面出现片帮或顶板破碎时，应及时联网维护，控制顶板，并减少一次开帮长度。
④顶板较破碎时，应先联网，用单体维护好顶板、并减少一次开帮长度。
⑤当面前出现局部冒顶时，必须用木料将顶结实，保证支柱初撑力。
⑥因断层影响，不沿底板的地段支柱钻底超过10cm必须穿鞋，确保支柱有足够的支撑力。
（4）放顶煤时期的顶板管理：
①放顶煤前后必须对支架进行注液，并达到初撑力。
②加强工作面工程质量，严禁出现调斜、立棱支架。
③放顶煤时严禁将支架后方放空，以矸石围住支架为准。
（5）应力集中区的顶板管理：
为加强应力集中区的顶板管理，巷道内掘进棚下采取打点柱的方法加强支护，工作面内加强工程质量，打好架与架之间的联锁托棚，加强支架的稳定性。
杜绝立棱，调斜支架，保证支柱初撑力。
二、巷道支护
岩巷、半煤岩巷和硐室一般采用锚喷支护。
但可根据煤层厚度、硬度、顶、底板岩性和淋水大小等情况，也可采用钢架棚支护。
1、锚喷支护设计应按《锚杆喷射混凝土支护技术规范》（国标50086-2001）进行。
锚喷支护设计主要用工程类比法。
只有在复杂地质条件下，对于重点工程和大跨度巷道、硐室等以及缺乏恰当类比对象时，才进行监控法设计和解析法验证。
《煤矿安全规程》规定掘进工作面严禁空顶作业，必须使用临时支护，结合我国锚网喷支护形式，可根据断面跨度确定临时支护方式，断面宽度<
4000mm时挑杆不少于3条，断面宽度≥4000mm时挑杆数量应不少于4条。
对于极不稳定类型顶板还可采用打临时点柱的临时支护方式。
（1）、锚喷支护材料：
①、锚杆及锚固剂：
锚杆采用5#（A5）钢制成的等强度螺纹钢锚杆，直径18mm，长度1800mm，锚杆间排距900mm×
1000mm。
每根锚杆均用2根树脂锚固剂固定，锚固长度不少于700mm，锚杆外露长度不大于30mm，托盘为方形。
树脂锚固剂直径为28mm，每块长度为500mm，锚杆均使用配套标准螺母紧固，锚固剂型号为MSZ2535，每根锚杆锚固力不小于64KN。
②、金属网采用8＃铁丝制作的菱形网，网的规格为长×
宽=10000mm×
1000mm，网格为长×
宽=50×
50mm，网要压茬连接，搭接长度不小于100mm，相邻两块网之间要用8#铁丝连接，连接点要均匀布置，间距0.1m。
③、喷射混凝土必须使用用标号不低于425#水泥，沙为纯净的河沙，石子粒径小于5mm，石子过筛，并用水冲洗干净，混凝土强度抗拉1.4MPa、抗压25MPa，配比为水泥：
沙：
石子=1：
2：
2；
混凝土标号为150#。
速凝剂型号J85，掺入量一般为水泥重量的2～3.5%，喷拱时取上限，喷淋水区时，可酌情加大速凝剂掺入量，速凝剂必须在喷浆机上料口均匀加入，喷层厚度为200mm。
（2）、临时支护
在施工过程中，为保证人员安全，采用前探梁支护作为临时支护，前探支架由金属前探梁、金属套环组成。
前探梁由φ50mm钢管制作，长度2.5m,套环采用φ60mm钢法兰制作，长度为0.25m。
前探梁最大控顶距2m，前探梁上方用规格为：
长×
宽×
厚=1200×
60×
100mm背板、木楔等接顶背实；
前探梁用套管吊挂在靠近迎头的锚杆上，共3根。
施工过程中3根前探梁形成跨步循环临时支护模式，临时支护打好之后，方可在临时支护的掩护下进行打锚杆、挂网等工作。
（3）、永久支护
采用锚喷支护，支护材料为螺纹钢锚杆，喷射混凝土（水泥、石子、沙子），锚杆株排距拟定为900mm，喷体厚度为100mm。
按悬吊理论计算锚杆参数
①、锚杆长度计算：
1、锚杆长度计算：
L=KH+L1+L2
式中：
L—锚杆长度，m；
H—冒落拱高度，m；
K—安全系数，一般取K=2；
L1—锚杆锚入稳定岩层的深度，一般按经验取0.5m；
L2—锚杆在巷道中的外露长度，一般取0.1m；
其中：
H=B/2f=4.4/（2×
4）=0.55（m）
B—最宽巷道开掘宽度，取4.4m；
f—岩石坚固性系数，砂岩取4；
则L=2×
0.55+0.5+0.1=1.7（m）
②、锚杆株、排距计算，按株排距相等，取a：
a=
a—锚杆间排距，m；
Q—锚杆设计锚固力，64KN/根；
H—冒落拱高度，取0.55m；
r—被悬吊砂岩的重力密度，取27KN/m3；
a=1.47（m）（选取锚杆间排距为900mm）
通过以上计算，选用直径18mm、长度1800mm的等强度螺纹钢锚杆，可以满足支护强度要求。
（4）、支护工艺
①、锚杆及锚固剂：
每根锚杆均用2块树脂锚固剂固定，锚固长度不少于700mm，锚杆外露长度不大于30mm，托盘为长×
厚=150×
150×
8mm。
③、喷射混凝土必须使用标号不低于425号水泥，沙为纯净的河沙，石子粒直径小于5mm，石子过筛，并用水冲洗干净配比为水泥：
2，速凝剂型号为J85型，掺入量一般为水泥重量的2—3.5％，速凝剂必须在上料口均匀加入。
（5）、锚杆安装工艺
①、打锚杆眼
打眼前，首先按照中、腰线严格检查巷道断面规格，不符合作业规程要求时必须先进行处理；
打眼前要先敲帮问顶，仔细检查顶帮围岩情况，找掉活矸、危岩，确认安全后方可开始工作，锚杆眼的位置要准确，眼位误差不得超过100mm，尽量与岩层层里或裂隙面垂直，层里不明显时，以与巷道轮廓线的切线夹角为准，角度均不小于75°
，误差不得大于15°
。
用直径32mm钻头打眼，杆眼深度应与锚杆长度相匹配，打眼时应在钎子上做好标志，严格按锚杆长度打眼，深度1.8m±
50mm，应用长短钎套打以保证锚杆眼的深度和角度；
锚杆眼打好后，应将眼内的煤岩渣、积水清理干净。
打眼时，必须在临时支护的掩护下操作。
打眼的顺序，应由外向里先顶后帮的顺序依次进行。
②、安装锚杆
安装锚杆前，应将眼孔内的积水、岩粉用压风吹扫干净。
吹扫时，操作人员应站在孔口一侧，眼孔方向不得有人。
吹扫干净锚杆眼后把2块树脂锚固剂送入眼底，把锚杆插入锚杆眼内，使锚杆顶住树脂锚固剂外端头套上螺帽，用带有专用套筒的风煤钻卡住螺帽，开动风煤钻，使风煤钻带动杆体旋转将锚杆旋入树脂锚固剂，对锚固剂进行搅拌，直至锚杆达到设计深度，方可撤去风煤钻，搅拌旋转时大于35s后，卸下螺帽，上好托盘，拧上螺帽，12min之后，拧紧螺帽给锚杆施加一定预紧力，拧紧力矩不小于120N•M。
紧固锚杆使用锚杆预应力扳手（MC-300/750）。
（6）、喷射混凝土
A、准备工作
必须先按照中、腰线严格检查巷道断面规格，不符合作业规程要求时必须先进行处理；
①检查锚杆安装是否符合设计要求，发现问题及时处理。
②清理喷射现场的矸石杂物，接好风、水管路，输料管路要平直不得有急弯，接头要严密，不得漏风，严禁将非抗静电的塑料管做输料管使用。
③检查喷浆机是否完好，并送电空载试运转，紧固好摩擦板，不得出现漏风现象。
④喷射前必须用高压风水冲洗岩面，在巷道拱顶和两帮应安设喷厚标志。
⑤喷射人员要佩戴齐全有效的劳保用品。
B、喷射混凝土的工艺要求
喷射顺序为：
先墙后拱，从墙基开始自下而上进行，喷枪头与受喷面应尽量保持垂直。
喷枪头与受喷面的垂直距离以0.8～1.0m为宜。
采用搅拌机拌料、水泥、沙和石子应混合均匀。
喷浆时，喷浆机的供风压力在0.4MPa，水压应比风压高0.1MPa左右，加水量凭射手的经验加以控制，最合适的水灰比是0.4～0.5之间。
喷射过程中应根据出料量的变化，及时调整给水量，保证水灰比准确，要使喷射的湿混凝土无干斑，无流淌，粘着力强，回弹料少。
C、喷射工作
喷射工作开始前，应首先在喷射地点铺上旧风带，以便收集回弹料，一次喷射完毕，应立即收集回弹物，并应将当班拌料用完。
当班喷射工作结束后，必须卸开喷头，清理管路和喷浆机内外部所有遗留物。
开机时必须先给水，后开风，再开机，最后上料；
停机时，要先停料，后停机，再关水，最后停风。
喷射顺序为：
先墙后拱，从墙基开始自下而上进行。
喷射工作开始后，严禁将喷射枪头对准其它人员，喷射中突然发生堵塞故障时，喷射手应紧握喷头并将喷口朝下并立即命令关掉压风开关。
D、喷射质量及养护
喷射前必须清洗岩帮，清理浮矸，喷射均匀，无裂隙，无“穿裙，赤脚”。
喷射工作结束后，当班喷层必须在下一个班末开始洒水养护，洒水养护时间不低于28天，7天以内每班洒水2次，7天以后每班洒水1次。
（7）特殊支护
在锚喷支护中，当围岩稳定性较好，采用先锚后喷的方式；
当围岩稳定性较差时，锚杆株排距缩小为0.7m，并挂钢筋梯加强支护，首先及时喷射不小于50mm厚的混凝土封闭围岩，紧接打锚杆挂网，复喷到设计厚度，初喷距迎头不得超过3m，复喷距迎头不得超过6m，初喷厚度为50～70mm，复喷总厚度不低于150mm。
2、11号矿工钢支护
（1）、采用矿用11号工字钢梯形刚性支架。
其优点是适应性强，承载能力大，可加工性好，安装容易，耐火性好，支架构件在达到屈服强度以后塑性工作范围大，安全性好；
易修复，可多次复用，经济效果好。
缺点是初期一次投资大，用钢量多。
其参数、性能见下表：
矿用工字钢的尺寸规格（mm）表2
型号
高度h
腿宽b
腰厚d
11
110±
2.0
90±
9±
0.6
矿用工字钢的牌号和化学成分表3
型号
牌号
化学成分（质量分数）（%）
C
Si
Mn
P
S
≤
20MnK
0.21～0.26
0.20～0.60
1.20～1.60
0.045
0.050
矿用工字钢的力学和工艺性能表4
牌号
力学性能
工艺性能
屈服点ó
s/MPa
抗拉强度ó
b/MPa
伸长率δ5（%）
冷弯试验180°
≥
20Mnk
355
510
18
d=2a
（2）、基本支护：
11号矿用工字钢梯形刚性支架：
表5
型
钢号
巷道断面参数
支架结构参数
净高H1
（mm）
上顶宽B3
下底宽B4（mm）
净断面S1（m2）
掘进断面Sm（m2）
H
B
H1+H4
L1
L2
A（°
）
工
2700
4.7
5.7
2310
2920
2200
2300
2230
80
2770
5.2
6.3
2510
2980
2400
2430
2970
6.8
3130
2500
说明:
1、顶梁与柱腿接口长度150mm
2、柱腿扎角（α）80°
（也可自行调整）
3、材料为矿工钢
（3）、特殊支护
在矿工钢梯形棚支护中，当围岩稳定较好，棚距0.8±
0.1m，塑料网铺顶铺帮，塑料网规格6.60m×
1.0m，扣扣相连，20公分系一扣，网铺平拉紧，板梁、木楔腰邦背顶，顶六帮四。
当围岩稳定性较差时，棚距0.6-0.8m，铁丝网铺顶铺帮，网规格6.60m×
0.9m，网压茬不小于10cm，用16#铁丝绑扎，网铺平拉紧，板梁、木楔腰邦背顶，顶六帮四。
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