锚网C19锚杆支护实施方案Word文档下载推荐.docx
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异形巷道时矮帮高度2.00m，宽度3.6m；
水沟深×
宽为300×
200mm，水沟应尽量靠上帮。
采用中线施工，可能因底板起伏不平，使水沟无法正常自排，在这种情况下，应在靠高帮低洼段作一个小水仓，其大小应根据现场涌水量来确定，并配备具有足够排水能力的潜水泵。
巷道断面详见附图1。
2.2巷道临时支护设计
为保证掘进施工安全，采用前探梁临时支护。
巷道顶板锚杆末端处，采用吊环将两根11号工字钢梁，长约4m，平行置于吊环内并向掘进头延伸，保证掘进头空顶距不大于0.5m。
前探梁的前端铺设长×
宽×
厚为2200mm×
200mm×
150mm的木板梁，在吊环处采用长×
宽为50mm×
20mm的金属楔接顶，使木板梁接顶严实。
吊环及巷道临时支护示意图见附图2。
2.3巷道宽度控制
宽度是影响巷道稳定性与确定支护参数的主要因素。
施工时要严格按设计要求控制巷道宽度。
一般情况下，巷道的宽度不得超过设计宽度的200mm。
如因不可抗拒的原因造成施工断面超宽、超高大于500mm时，必须变更支护设计，采用补打锚杆（锚索）或棚子支护进行加固。
当巷道超宽大于200mm时，应采取加强措施，如增打锚杆等。
一般情况下，超宽在200mm～400mm时，增加1根锚杆；
超宽大于400mm时，增加2根锚杆。
为了避免巷道超宽现象的出现，在巷道掘进过程中，掏槽眼应靠掘进巷道的下部。
同时，合理确定扩大眼、周边眼的位置和装药量，保证巷道成形断面达到设计要求，并尽量减少放炮震动对顶板及两帮岩层的不利影响。
2.4沿空留巷支护方案
C19煤层的支护方式采用树脂锚杆＋锚索＋菱形金属网的支护方式，（详见附图4）。
2.5支护参数的确定
2.5.1锚杆参数确定
C19煤层采用沿空留巷的布置方式，巷道支护主要采用锚+网支护。
（1）锚杆长度
根据组合梁、加固拱、围岩松动圈理论，按照下列公式计算巷道顶板锚杆长度：
L＝N（1.5＋W/10）＝1.2×
（1.5＋3.6/10）＝2.232
式中，L——锚杆长度，m；
N——围岩影响参数，取1.2；
W——巷道跨度，按设计取3.6m。
巷道两帮锚杆作用主要限制巷道两帮岩体表面的松散变形破坏，因此，巷道两帮锚杆长度按1.5m考虑。
（2）锚杆间排距
根据国内许多矿井采用锚杆支护的经验，为便于现场操作，锚杆的间距和排距可以采用相同值。
一般而言，锚杆支护的间、排距D与锚杆长度L应满足如下关系：
D≤0.5L=0.5×
2232=1.116m
为了增大沿空留巷支护的安全程度，考虑现场施工偏差，锚杆的间、排距均取800mm。
（3）锚杆直径
各种锚杆的锚固力需与杆体本身的抗拉强度相适应，即锚杆的实际锚固力要大于或等于杆体抗拉极限，这样才能充分发挥杆体材料的作用。
因此，按照杆体的抗拉力等于锚杆实际锚固力原则（
），考虑1.1的富余系数，则锚杆体直径的计算公式如下：
（1）
式中，
——锚杆的直径，m；
——锚杆杆体材料的设计抗拉强度，340MPa；
——锚杆的锚固力，85kN；
K——富裕系数，取1.1。
经计算得d=19.7mm，故取锚杆直径为20mm。
根据上述计算结果，结合过去锚杆的使用经验，为确保施工安全，巷道顶板选用20mm的螺纹钢锚杆，锚杆长度为2.2m，间排距为800×
800mm。
巷道高帮、矮帮均锚杆选用18mm的螺纹钢可回收锚杆，高帮、矮帮锚杆长度为1.5m，其间排距均为800×
（4）锚杆的锚固长度
①顶板锚杆
一般而言，锚杆的锚固方式分为三种：
一是全长锚固，锚固长度占锚杆长度的90％以上；
二是加长锚固，锚固长度占锚杆长度在50％～90％之间；
三是端部锚固，锚固长度占锚杆长度的50％以下。
由于开采煤层顶板岩层松软，为了增加锚固力，增大锚杆对岩层的锚固作用以及考虑支护成本，顶板锚杆推荐加长锚固方式，选取70％左右的锚固长度。
②帮锚杆
帮锚杆采用端部机械锚固的可回收锚杆支护，不使用树脂锚固剂进行锚固。
2.5.2锚索参数的确定
锚索的作用是靠自身强大的承载能力，将巷道顶板邻近岩层自重传递到远离巷道顶板的上覆坚硬岩层上，从而将大幅减轻巷道两帮一定范围的支承压力及相应的底板压力，这对于防止两帮变形和底鼓会起到重要作用。
（1）C19巷道锚索确定
①锚索长度确定
（2）
＝2.0＋3.9＋0.1＋0.2＝6.2（m）
式中，L——锚索总长度，m；
La——锚索深入到稳定岩层的锚固长度，取2.0m；
Lb——需要悬吊的不稳定岩层厚度，取3.9m；
Lc——上托盘及锚具的长度（一般取0.1m）；
Ld——需要外露的张拉长度（一般取0.2m）。
②锚索的锚固长度
锚索的锚固长度根据GBJ－85要求，锚索锚固长度La应满足下式：
式中，k——安全系数，一般取2；
d1——锚索钢绳线直径，15.24mm；
f1——钢绞线抗拉强度，1860N/mm2；
fc——锚索与锚固剂的设计粘结强度，取fc＝10N/mm3。
由计算得知，C19巷道锚索的锚固长度为1417mm，取1.4m。
③锚索锚固力确定
一般而言，巷道锚索的锚固力不低于200kN。
（2）锚索的间排距
锚索间排距根据锚杆失效时，锚索所承担的岩层质量确定。
按每排布置二根锚索考虑，则锚索排距：
＝3.01m（3）
式中，a——巷道宽度，取3.6m；
γ——上覆岩层平均体积质量，取2.5kN/m3；
[σa]——单根锚索的极限破断力，取260kN；
k——安全系数，取2。
为确保安全和锚索能够达到较好的支护效果，我们选取锚索的排距为2.5m，锚索安装位置分别距高帮1.0m、矮帮1.3m处。
锚索的间排距适用于本矿井中（巷道宽度均为3.6m的情况下）的所有煤层的锚索支护。
2.6锚杆锚索类型和结构
2.6.1锚杆类型及结构
选用20MnSi（锰硅）20mm的螺纹钢锚杆。
其屈服极限为340MPa，强度极限为510Mpa，截面积为314.2mm2。
锚杆设计锚固力>
85kN。
为了增强锚杆丝头强度，采用滚丝方式进行加工。
顶板锚杆结构如图1。
为了更易于刺破药卷，锚头端部加工成扁楔状。
在顶板比较破碎或松软时，采用力学性能与树脂锚杆相匹配的碟形高强度托盘，规格为150mm×
150mm×
8mm（最好配调心球和减摩尼龙垫圈）。
考虑锚杆头部加工成扁平状后体积减少量，锚杆上设置挡圈，挡圈至锚杆头部的距离，顶板锚杆为1.5m。
图1顶板锚杆结构示意图
2.6.2锚索类型及结构
锚索采用7股5mm高强度钢绞线组成。
钢绞线直径为15.24mm，强度级别1860MPa，公称截面积140.00mm2，最低破坏荷载260.7kN，质量1.102kg/m。
锁具的选择：
以瓦片式为主的锁具有多种规格，应根据钢绞线规格选取，保证瓦片与钢绞线有良好的匹配关系，在这里选用15.24mm的锁具。
锚索构成如图2所示。
采用力学性能与树脂锚杆相匹配的规格为300×
300×
16mm的高强度托盘，材料采用腰高×
腿宽×
腰厚＝160×
65×
8.5mm的槽钢，其型号为16#B
重量19.755kg/m，在槽内焊接厚16mm、长150mm、宽55mm的钢板，然后在槽钢的中心位置打孔。
详见锚索托板加工示意图3。
2.7相关参数的选择
2.7.1顶板锚杆、锚索药卷用量
在选择顶板锚杆、锚索的锚固剂用量时，必须考虑锚杆的直径、钻孔直径和药卷直径等的“三径”配合问题。
“三径”配合的相关参数见表2－1。
表2－1顶板锚杆“三径”配套的相关参数
锚杆直径（mm）
20
钻孔直径（mm）
33
锚杆药卷直径（mm）
28
锚索直径（mm）
15.24
（1）药卷用量
顶板锚杆、锚索的锚固长度均确定为1.40m，则药卷容量为：
（4）
式中，V——药卷容量，mm3；
R——钻孔半径，取16.5mm；
r——锚杆、锚索半径，取10mm；
L1——锚固长度，取1400mm。
根据（4）式计算得到顶板锚杆药卷容量V顶板＝757211mm3。
类似，锚索药卷容量V锚索＝880691mm3。
（2）药卷长度选择
（5）
式中，l——药卷长度，mm；
r1——药卷半径，取14mm。
根据（5）计算顶板锚杆、锚索药卷长度
l顶板＝1230mm≈1.4m；
l锚索＝1430.9mm≈1.4m
根据以上计算以及结合国家的树脂锚固剂的相关标准得出，本方案选用Z2870。
锚固剂由徐州宝鼎支护科技有限公司生产。
锚固剂型号的表示方法：
MS口口口
长度，cm
直径，mm
类型：
CK超快速；
K快速；
Z中速；
M慢速。
树脂锚固剂
锚杆
示例：
MSZ2335表示直径为23mm，长度为35cm的中速树脂锚固剂。
2.7.2锚杆机的选择
两帮锚杆采用矿上用的风锤进行打眼。
在打顶板锚杆时，采用气动锚杆钻机。
锚杆机的各项性能见表2－2。
表2－2锚杆机的各项性能指标
各项指标
气动支腿锚杆钻机
生产厂家
江苏中煤矿山设备有限公司
型号
MQT-130/2.8J
工作气压
0.4-0.63MPa
空载转速
550r/min
额定转速
230r/min
额定扭矩
≥100N.m
最大负荷转矩
≥240N.m
推进力
≥6kN
耗气量
≤4m³
/min
噪声
≤90dB（A）
整机重量
52kg
2.7.3金属网
设计采用安祥金属网制品厂生产的铁丝菱形金属网。
其形状如图4所示。
若采用自己编织，顶板采用8#铁丝编织，网孔距为50mm×
50mm。
两帮采用10#铁丝进行编织，网孔距50mm×
图4铁丝菱形金属网
2.7.4托板的使用
为了保证锚杆与钢带之间更加紧密的贴合，提高托盘与钢带之间的摩擦力，设计了专用蝶形托盘，使钢带、托盘、锚杆三者之间成为一个更加统一的整体，减少了锚杆与钢带之间的错动，有利于预防锚杆杆体产生的剪切破坏。
2.8安装工艺
2.8.1锚杆安装工艺
（1）钻锚杆孔
①首先，敲帮问顶。
仔细检查顶帮围岩情况，去掉悬矸、危岩。
安设前探梁，做好临时支护。
②按中线严格检查巷道断面规格，不符合要求时必须先进行处理。
③按设计要求确定锚杆孔的位置（误差不超过±
50mm）和打眼方向，锚杆孔尽量垂直巷道表面，增大与软弱结构面的夹角。
④打眼前在钻杆上做好标志，使钻孔深度与锚杆长度相匹配，保证锚杆外露100mm。
钻孔深度误差不超过±
50mm，严禁超钻或欠钻。
⑤钻孔顺序，应由外向里（掘进头）先顶后帮的顺序依次进行。
⑥成孔后，必须将孔内的岩粉、积水清理干净。
（2）安装锚杆
①装药卷
装药卷之前应先检查锚杆孔的质量（深度与角度），锚杆构件是否齐全，杆尾是否已涂防锈丝油脂以及袋装药卷是否硬化，过期或损坏等，已硬化或过期的药卷严禁使用。
顶板每根锚杆使用Z2870药卷2只，锚索使用Z2870药卷2只。
②插入锚杆杆体
锚杆杆尾通过连接套与锚杆机头连接，杆端插入已装好树脂药卷的岩孔内，升起锚杆机并利用锚杆杆体将孔口处的药卷匀速地推送至孔内，使药卷接触到孔底为止。
③搅拌药卷
药卷搅拌时间过短，药卷中的固化剂与树脂胶黏剂不能充分起化学反应而影响凝胶和固化效果；
搅拌时间过长，使已经凝胶和固化的树脂遭到破坏，同样影响锚固效果。
所以，将药卷匀速搅拌和推送至孔内的时间为20±
5s。
④10min以后，先卸下专用套筒，装上锚网、托板、螺帽，并将其托到紧贴顶板位置。
⑤注意事项
在打顶板靠帮的锚杆时，注意锚杆与顶板表面的夹角保持60°
左右。
在打帮锚杆时，最上面一根锚杆要与水平呈15°
左右的夹角；
顶板安装5根锚杆，上帮安装3根锚杆，下帮安装3根锚杆，一个截面总共安装11跟锚杆。
巷道锚杆具体的布置情况见附图3。
在任何煤巷作业地点，不得使用作为永久支护的锚杆、锚索、金属网起吊设备或其它重物。
锚杆支护作业场所距工作面200m内，必须备有5～10架备用棚及相应的复合支护材料，以备改变支护方式和抢险之需。
2.8.2锚索施工工艺
（1）锚索的制作步骤
①将成盘（应选购每盘1t的包装规格）供应的钢绞线先用8#铁丝捆3道，然后打开原包装钢带。
②展开2～3圈，按设计长度用无齿（砂轮）刀具截断。
③重复②加工至所需的锚索根数（但一次不宜截太多，一般应随用随截）。
④视情况对锚索的锚固段进行必要的除锈、除油处理。
⑤将制作好的锚索盘成1.5m的圆环，用细铁丝等间隔捆3道，存好备用。
⑥不论是钢绞线还是已制作好的锚索，均要妥善存放，防止黏上油污，否则会严重影响锚固力。
（2）锚索安装工艺
①在巷道两排锚杆之间顶板中间靠高帮1.3m设置锚索钻孔，但锚索钻孔间距保持在3m左右。
锚索钻孔与顶板夹角为75°
。
②采用打顶板的锚杆机配中空六方接长式钻杆湿式打眼。
为保证孔深符合要求，可在起始钻杆上用白色或黄色油漆标出终孔位置。
③检查药卷和锚索。
插入树脂药卷前应检查其质量（以手感柔软为合格）。
已硬化或过期的药卷严禁使用。
用棉丝将锚索锚固段的水、煤屑等擦干净。
④锚索下端装上专用搅拌驱动器，2人配合用锚索顶住锚固剂缓缓送入钻孔（注意不要反复抽来锚索），确保锚固剂全部送到孔底。
⑤严格锚固剂搅拌过程。
将专用搅拌驱动器尾部六方头插入锚杆机上。
一人扶住机头，一人操作锚杆机，边推进边搅拌，前半程用慢速旋转，后半程用快速旋转。
搅拌时间控制在20～30s。
⑥确保锚固剂的凝固时间。
搅拌一定时间以后，应继续保持锚杆机的推力处于停止搅拌状态，约3min以后才能卸下锚杆机。
否则，将引起锚索下滑，影响锚固力。
⑦10min以后，先卸下专用搅拌驱动器，装上锚网、托梁、托板、锁具，并将其托到紧贴顶板位置。
⑧2人一起将张拉千斤顶套在锚索上并用手托住，开泵进行张拉，并注意观察压力表读数，达到60KN预紧力后，结束千斤顶推进，迅速换向回程。
⑨卸下张拉千斤顶（注意用手接住避免坠落），用液压切割器截下锚索的外露部分（可将一个班或几个班安装的锚索集中切割，但应注意安全，不能让锚索外露部分伤人）。
（2）锚索施工注意事项
①打锚索孔时，接长式钻杆连接处强度较低，在接头位置进入孔内之前要控制锚杆机推力，以免钻杆折断伤人。
②松开盘住的锚索时，要注意其弹性较大，防止弹开伤人。
③锚索要随打随安装，也可以把当班安装的锚索集中一次进行张拉。
④张拉锚索前，应先检查张拉千斤顶、油泵各油路接头处是否有松动，若发现有松动现象应及时拧紧。
⑤张拉锚索时，应使张拉油缸与锚索保持同轴。
张拉千斤顶卡住锚索后，人员可撤到千斤顶侧面，张拉千斤顶时，下方严禁站人。
⑥掘进过程中遇到的地质条件恶化时，必须及时采取应急措施并立即向有关领导和职能部门报告。
⑦巷道掘进过程中，每隔30m由矿山地质部门安排一次顶板岩性、厚度变化的检测，并在掘进作业规程中按有关规定制定相关的安全技术措施，以及修改支护设计。
⑧有关机具设备的使用、操作、维护、保养等均应按厂家的产品说明书或操作指南进行。
2.8.3金属网安装
等待10min之后（针对安装锚杆），去掉专用套筒，挂金属网要紧贴岩面，压茬严密且不少于100mm，网与网之间间隔0.3m用10#铁丝连接并拧紧，锚网规格为1000×
1000mm。
顶板铺设4张金属菱形网，上帮铺设2张金属菱形网，下帮铺设2张金属菱形网。
顶网与帮网应相互搭接。
顶板与两帮的夹角处，采用铺设高帮的金属网务必要搭接到顶板靠高帮的锚杆上，然后经过高帮靠顶板的锚杆上，最后搭接到高帮的第二根锚杆上（从顶板往下）。
矮帮的处理也采用同样的方式进行。
2.8.4遇特殊地层处理
在掘进过程中，对于断层破碎带、煤层松软区、地质构造变化带、地应力异常区、动压影响区等围岩支护条件复杂区，必须采取加密锚杆、全长锚固、锚索锚固、点柱及架棚等强化支护措施。
3矿山压力观测计划
3.1矿压监测站布置
（1）巷道表面相对位移监测
在正常条件下观测时，每条巷道间隔50m设3个测站（本方案根据具体情况而定），每个测站设3个位移观测面，每个观测面设3对测点，采用“井”字布点（其中垂直两对，水平一对），截面间距0.8m。
位移观测点的布置：
孔径为33mm，孔深为200mm，采用25mm圆钢在孔内用水泥砂浆充填。
在构件一端加工成圆形或锥形的凹槽，其深度控制在1cm左右，其目的是为了便于与测杆的接触。
测站与测点的关系及构件图详见附图5。
（2）顶板离层监测
顶板离层仪安设数量可参考表3－1。
表3－1顶板离层仪安设数量
围岩类别
巷道宽度
备注
≤3m
＞3m
在地质构造带或巷道交叉点应适当增加安设数量
Ⅱ
每100m一个
每80m一个
Ⅲ
每70m一个
每50m一个
Ⅳ
每30m一个
Ⅴ
本方案每隔50m在顶板安设一组多点离层仪。
离层仪包括一个深部基点和多个浅部基点，分别测试巷道表面与浅部基点之间，浅部基点与深部基点之间的相对位移。
顶板未发生离层时，浅部基点与深部基点所测位移变化速率逐渐降低，并最终趋于0，如果中间发生跃变，则可判断顶板中是否出现离层及离层部位。
离层仪安设在巷宽分别距矮帮、高帮0.5m的顶板内。
为保证可靠的测试结果，深基点固定在锚杆上方稳定岩层内300mm；
无稳定岩层时，一般固定在顶板以上8m处。
C19上布置在顶板2.3m以上；
C19下布置在顶板8.0m以上；
C20煤层布置在顶板2.0m以上；
C24煤层布置在顶板5.0m以上。
顶板离层安设示意图详见附图6。
3.2观测内容及观测仪器
3.2.1巷道相对位移量监测
巷道表面相对位移是指巷道开挖后一定时间内巷道顶、底板和两帮的相对位移量。
其监测方法有表面收敛和表面径向相对位移观测两种方法。
本次建议采用表面收敛方法。
监测设备采用山东科技大学泰安市机电实业公司生产的顶板动态监测仪（KY-82）。
3.2.2顶板离层监测
顶板离层监测是指巷道浅部围岩与深部围岩间的位移变化速度出现台阶式跃变，当离层达到一定值时，顶板有可能发生破坏。
所以顶板离层是巷道围岩失稳的前兆。
监测设备采用山东科技大学泰安市机电实业公司生产的顶板离层连续观测仪（YHW150）。
3.2.3锚杆受力监测
（1）锚杆工作荷载监测
锚杆工作荷载可以反映锚杆在各个不同时期的轴向力大小与围岩变形的关系。
锚杆质量监测采用拉拔装置YML－Ⅱ型锚杆拉力计。
每隔50m随机抽取3根进行拉拔实验，检验是否满足设计要求，对不满足设计要求的进行重新补打锚杆或者采用其他的加固措施（如钢梁支护等）。
（2）锚杆锚固力的连续观测
锚杆锚固力的连续观测采用ZMC－ⅡA液压式锚杆锚固力测力计，安装位置为每隔50m在巷道顶板安设两个。
3.2.4锚索受力监测
锚索工作载荷可采用拉拔装置YML－Ⅱ型锚杆拉力计。
每隔50m随机抽取3根进行拉拔实验，最大拉拔力达到150KN时停止试验。
主要检验锚索的锚固力是否满足设计要求，对不满足设计应进行及时的补来，以达到设计的要求。
3.3观测计划
（1）巷道相对位移量测试
位移侧点必须在巷道掘进12h内埋设，距掘进工作头0～10m范围内，每天观测两次；
11～20m范围内每天观测1次，21～50m范围内，每3天观测一次；
50m以外每周观测一次。
岩体表面相对位移的观测数据表格见附表1。
（2）顶板离层观测
巷道掘进以后顶板离层观测时间：
距掘进工作面0～10m范围内，每天观测两次；
回采期间（作为机巷使用时）的观测时间：
距回采工作面0～10m范围内，每天观测两次；
顶板离层观测数据表格见附表2。
（3）锚杆工作荷载监测
锚杆工作荷载监测是对已经安装完毕的锚杆进行随机抽取，检查锚杆锚固力是否达到设计要求，检查时间是每周对不同地段的锚杆进行检查。
锚杆工作荷载监测表格见附表3。
（4）锚杆锚固力的连续观测
距掘进工作面0～15m范围内，每天观测一次；
15～30m范围内每2观测1次，30～60m范围内，每3天观测一次；
60m以外每周观测一次。
回采期间（针对机巷）的观测时间：
距回采工作面0～15m范围内，每天观测一次；
15～30m范围内每2天观测1次，30～60m范围内，每3天观测一次；
锚杆锚固力的连续观测表格见附表4。
（5）巷旁顶板压力监测
巷旁顶板压力监测时间：
巷旁顶板压力观测表格见附表5。
注明：
1.锚杆1套：
20mm20MnSi，l＝2.2m左旋螺纹钢，两条Z2860树脂药卷。
2.帮上锚杆及注浆孔的眼孔均采用掘进工作面用的凿岩机打孔，这里不作为购置计划。
附件
1附图
附图1巷道断面图
附图2吊环及巷道临时支护图
附图3工字钢钢梁棚子支护图
附图4C19煤层支护图
2附表
附件1岩体表面相对位移观测数据表格
附表2顶板离层观测数据表格
附表3锚杆拉拔力检测记录表
附表4锚杆锚固力连续观测数据表格
附表1岩体表面相对位移观测数据表格
观测巷道：
测区：
截面编号：
单位：
mm
观测时间
距离/m
A…B
C…D
E…F
月
日
读数
差值
累计
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