锚杆支护设计规范.docx

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锚杆支护设计规范

锚杆支护设计规范

1本规范是专门针对潞安矿区现有生产矿井所开采的3#

煤层的地质与生产条件而编制的，旨在促进潞安矿区煤巷锚杆支护技术健康发展，为矿井实现安全高效创造良好条件。

1.2根据《潞安矿区巷道围岩地质力学测试与分类研究报告》和《潞安矿区煤巷锚杆支护成套技术研究》的结论，在潞安矿区的煤巷中可以并应积极推广应用锚杆支护技术。

指导思想是：

解放思想，实事求是，因地制宜，积极推广应用。

工作原则是：

以科学的理论依据为指导，以严谨的态度抓好设计、施工和管理。

1.3本规范适用于潞安矿区以锚杆支护作为主要手段的煤巷，包括：

（1）回采巷道（运输巷，回风巷，开切眼，瓦排巷等）；

（2）采区集中巷；

（3）煤层大巷；

（4）各类煤巷交岔点和峒室。

1.4在进行煤巷锚杆支护设计前，必须有全面、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、围岩强度、围岩结构等。

否则，不能进行锚杆支护设计。

1.5煤巷锚杆支护设计采用动态信息设计法。

设计是一个动态过程，充分利用每个过程提供的信息。

设计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。

1.6煤巷锚杆支护材料的尺寸规格、力学性能与产品质量必须满足锚杆支护设计的要求，并符合煤矿安全有关规定。

否则，不能下井使用。

1.7煤巷锚杆支护施工应严格按照设计和作业规程要求进行，确保施工质量。

1.8与煤巷锚杆支护技术有关的各级管理和技术人员，以及操作工人，都应进行锚杆支护技术培训。

1.9本规范未涉及的煤巷锚杆支护技术问题，应按煤炭行业有关规定执行。

第二章巷道围岩地质力学评估与现场调查

2.1巷道围岩地质力学评估与现场调查是煤巷锚杆支护设计的基础依据和先决条件，必须在进行支护设计之前完成。

2.2地质力学评估与现场调查首先应确定评估与调查的区域，考虑巷道服务期间影响支护系统的所有因素，随后的锚杆支护设计应该限定在这个区域内。

2.3地质力学评估与现场调查主要包括以下内容

（1）巷道围岩岩性与强度煤层厚度、倾角和强度；顶、底板各岩层的岩性、厚度、倾角和强度。

（2）围岩结构与地质构造巷道围岩内节理、裂隙等不连续面的分布，对围岩完整性的影响；巷道附近较大断层、褶曲等地质构造与巷道的位置关系，以及对巷道围岩稳定性的影响程度。

（3）地应力

巷道原岩应力的大小和方向，与巷道轴线的夹角；巷道周围采动状况，以及采动对巷道围岩应力的影响程度。

（4）环境影响

巷道水文地质条件，涌水量，瓦斯涌出量，对围岩强度的影响程度，围岩的风化特性等。

（5）锚杆锚固力

用井下施工中要采用的锚杆，以端部锚固的方式，在顶板和两帮设计锚固长度范围内进行拉拔试验，锚固力满足设计要求时，方能在井下使用。

2.4巷道围岩地质力学参数，包括地应力、围岩强度和围岩结构应采用先进的测试方法进行测试。

目前根据国内外的技术水平和科研成果，应采用下列井下实测的方法确定。

（1）地应力可采用水压致裂法或应力解除法测量。

（2）巷道围岩强度可采用井下围岩强度测定装置直接在钻孔中测量，也可在井下巷道中取岩芯，在实验室制成岩样进行测量。

（3）围岩结构应采用巷道表面观察，钻孔取芯测量和钻孔窥视相结合的方法进行。

2.5巷道围岩地质力学参数有一定的适用范围。

当在一个地点获取的参数用于同一煤层的其它地点时，应进行充分的现场调研，以保证两地点条件的相似性。

2.6当巷道围岩岩性、结构和应力条件发生较大变化时，如遇到大型地质构造，开采新的煤层，矿井开拓延伸至深部等，应对地质力学参数进行重新测定。

第三章煤巷锚杆支护设计

3.1在巷道围岩地质力学测试与评估、现场调查的基础上进行锚杆支护设计。

先提出锚杆支护初始设计，然后随井下施工进行进行矿压监测，信息反馈，以验证或修改初始设计。

3.2锚杆支护初始设计可采用以下三种方法进行：

（1）工程类比法：

当一个地点的巷道锚杆支护设计通过井下施工和监测证明是合理的，在同一煤层类似尺寸的其它巷道，通过充分的现场调查和评估，证明两个地点在地质条件、围岩性质、应力场等方面是相似的，则第二个地点可参考第一个地点的锚杆支护设计。

（2）软件设计法：

采用“潞安矿区煤巷锚杆支护设计软件

LABOLT”设计或经公司认可的成熟的设计软件进行设计。

必须保证输入软件的参数合理、准确、可靠。

（3）数值计算法：

对于特殊条件的巷道，应采用数值计算单独进行设计，

通过多方案比较，确定合理的锚杆支护初始设计。

3.3锚杆支护初始设计应包括以下设计内容：

（1）巷道断面设计

（2）锚杆支护形式设计

（3）锚杆支护参数设计

（4）锚杆支护材料设计

（5）锚杆支护施工设计

（6）锚杆支护矿压监测设计

3.4巷道断面设计应考虑以下因素（煤巷断面一般采用矩形）：

（1）巷道内布置的最大设备尺寸；

（2）巷道内管线布置及行人要求；

（3）巷道内通风要求；

（4）巷道变形预留量。

3.5锚杆支护形式有以下类型：

（1）单体锚杆支护；

（2）锚网支护；

（3）锚梁（带）支护；

（4）锚梁（带）网支护；

（5）锚梁（带）网锚索支护。

对于服务时间长的煤巷，根据需要还应进行喷浆。

3.6对于煤顶巷道和全煤巷道，顶板采用高强度螺纹钢锚杆组合支护，加长锚固，锚索补强。

巷帮支护也优先采用高强度螺纹钢锚杆组合支护，但可根据巷道围岩条件、使用要求选择其它锚杆形式。

3.7锚杆支护参数设计包括以下内容：

（1）锚杆种类（高强度螺纹钢锚杆，普通圆钢锚杆，其它锚杆）

（2）锚杆直径；

（3）锚杆长度；

（4）锚杆密度（即锚杆间、排距）；

（5）锚固方式（端部锚固，部分锚固，加长锚固，全长锚固），锚固剂规格与数量；

（6）锚杆钻孔直径，当采用高强度螺纹钢锚杆时，钻孔直径与杆体直径之差应控制在6—10mm之间；

（7）锚杆角度，一般情况下顶板两角锚杆与垂线呈25±5º角，

其余垂直顶板；两帮上部锚杆与水平线呈10º角；

（8）组合构件的规格和尺寸；

（9）锚索种类（树脂锚索，树脂注浆联合锚固锚索）；

（10）锚索直径；

（11）锚索孔直径与锚固方式，锚固剂规格与数量；

（12）锚索长度；

（13）锚索密度，即锚索间、排距；

（14）锚索组合构件规格和尺寸；

（15）锚索角度。

推荐的锚杆支护参数见表1。

表1锚杆支护参数系列

项目系列

锚杆长度（m）1.61.82.02.22.4

锚杆直径（mm）16182022

锚杆孔径（mm）28

锚杆排距（m）0.70.80.91.01.11.21.31.5

锚杆间距（m）0.7~1.5，每级相差0.1

锚索直径（mm）15.24

锚索孔径（mm）2832

锚索有效长度（m）5~103.8

锚杆支护初始设计文件包括以下内容

（1）巷道布置和地质条件。

包括巷道所处位置，与周围其它巷道的关系，

巷道顶、底板岩性分布，提供巷道布置图和地质柱状图；

（2）支护地点现场调查和地质力学评估结果；

（3）巷道的使用特征和断面设计结果；

（4）锚杆支护形式和参数，提供巷道支护布置图；

（5）锚杆支护材料型号、力学性能、指标和加工方法，提供锚杆支护材料清单；

（6）井下施工机具清单，施工工艺和技术要求，以及安全技术措施；

（7）矿压监测方法与内容，包括验证初始设计的综合监测和日常安全监测。

说明监测测站安设方法，仪器使用方法，提供矿压监测、测站布置图和所需仪器与物品清单；

（8）矿压监测反馈指标及指标数值，锚杆支护初始设计修改方法和原则。

第四章煤巷锚杆支护材料

4.1锚杆支护材料包括锚杆杆体、锚固剂、托板、螺母，组合构件（钢筋托梁、钢带、网，锚索、锚具、锚索托板、锚索托梁）等，各构件的性能、强度与结构必须相匹配。

4.2金属锚杆杆体符合以下规定：

（1）高强度螺纹钢锚杆杆体的屈服强度不低于400MPa，极限抗拉强度不低于600MPa，延伸率不低于17%；

（2）圆钢锚杆杆体的屈服强度不低于235MPa，抗拉强度不低于370MPa，延伸率不低于20%；

（3）锚杆杆尾螺纹应采用滚压加工工艺成型，螺纹公称直径应大于杆体公称直径2mm。

（4）锚杆杆体的不直度不大于3mm/m。

4.3靠采煤工作面一侧的煤帮锚杆优先采用非金属锚杆（玻璃钢锚杆等）。

当非金属锚杆不能满足要求时，方可采用金属锚杆。

4.4树脂锚固剂：

执行原煤炭工业部MT146.1-1995标准。

4.5锚杆托板符合以下规定：

（1）金属托板形状为拱形，根据需要还应配用调心垫圈。

（2）托板的承载能力与杆体尾螺纹承载力相匹配。

（3）金属托板尺寸不小于100mm，其厚度不小于5mm。

4.6托梁符合以下规定：

（1）在一般条件下，优先选用钢筋托梁。

在钢筋托梁不能满足要求时，使用W型钢带。

（2）钢筋托梁有两种规格，其一是在安装锚杆的部位焊接纵筋，用于巷道围岩条件较好的情况，钢筋托梁的宽度应与锚杆托板匹配（托板尺寸应大于托梁宽度20mm）；其二是在安装锚杆的部位焊接带孔钢板，用于巷道围岩较差的条件。

（3）钢筋托梁必须保证焊接质量。

（4）W型钢带执行煤炭行业MT/T861-2000《矿用W钢带》标准。

4.7网：

巷道顶板网采用金属网。

巷帮可根据条件选择不同类型和材料的网。

4.8锚索应符合以下规定：

（1）锚索索体采用高强度低松弛预应力钢绞线，抗拉强度不小于1860MPa，延伸率3%；

（2）锚索索体锚固端设置搅拌头和锚固剂堵头，以保证锚索锚固质量；

（3）锚索锚具的承载能力不小于索体的拉断载荷；

（4）锚索托板和托梁的承载能力与索体强度匹配；

（5）树脂锚固锚索的锚固长度不小于1200mm；

（6）注浆锚索所用的水泥标号不低于425#。

4.9有关锚杆支护材料的其它事宜，见《潞安矿区煤巷锚杆支护材料系列与标准》。

第五章锚杆支护施工

5.1锚杆支护施工前应做好一切准备工作，包括：

（1）编制掘进作业规程：

施工前必须依据设计及有关资料编制详细的掘进作业规程，并按规定程序上报审批。

（2）支护材料：

根据设计要求准备好施工所需的支护材料，并确保产品质量；

（3）施工机具：

根据本矿巷道围岩条件，选择合适的锚杆机具（包括锚杆（索）钻机，钻杆、钻头、锚索张拉设备等），并保证产品质量和配件；