煤巷锚杆支护技术规范.docx
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煤巷锚杆支护技术规范
煤巷锚杆支护技术规
1 围
本标准规定了煤巷锚杆支护技术的术语和定义、技术要求、煤巷锚杆支护监测及煤巷锚杆支护施工质量检测。
本标准适用于煤矿煤巷锚杆支护，也适用于半煤岩巷锚杆支护。
2 规性引用文件
下列文件中的条款通过本标准的引用而成为本标准的条款。
凡是注日期的引用文件，其随后所有的修改单（不包括勘误的容）或修订版均不适用于本标准，然而，鼓励根据本标准达成协议的各方研究是否可使用这些文件的最新版本。
凡是不注日期的引用文件，其最新版本适用于本标准。
GB/T5224－2003 预应力混凝土用钢绞线
GB/T14370－2000 预应力筋用锚具、夹具和连接器
GB50086－2001 锚杆喷射混凝土支护技术规
MT146.1－2002 树脂锚杆 锚固剂
MT146.2－2002 树脂锚杆 金属杆体及其附件
MT/T942－2005 矿用锚索
MT5009－1994 煤矿井巷工程质量检验评定标准
3 术语和定义
下列术语和定义适用于本标准。
3.1
煤巷 coalroadway
断面中煤层面积占4/5或4/5以上的巷道。
3.2
半煤岩巷half-coalandhalf-rockroadway
断面中岩石面积（含夹石层）大于1/5到小于4/5的巷道。
3.3
锚杆支护 boltsupporting
以锚杆为基本支护形式的支护方式。
3.4
锚杆杆体破断力breakingforceofboltbar
锚杆杆体能承受的极限拉力。
3.5
锚杆拉拔力 pullingforceofbolt
锚杆锚固后，拉拔试验时，锚杆破断或失效时的极限拉力。
3.6
锚固力anchorcapacity
锚杆的锚固部分或杆体在拉拔试验时，所能承受的极限载荷。
〔MT146.1－2002，定义3.8〕
3.7
设计锚固力 designanchorcapacity
设计时给定的锚杆应能承受的锚固力。
3.8
树脂锚杆resinanchorbolt
〔MT146.1－2002，定义3.1〕
3.9
树脂锚固剂capsuleresin
起粘结锚固作用的材料称锚固剂，树脂锚固剂由树脂胶泥与固化剂两部份分隔包装成卷形。
混合后能使杆体与被锚固体煤岩粘接在一起。
〔MT146.1－2002，定义3.2〕
3.10
锚固长度anchoragelength
锚杆的锚固剂或锚固装置与钻孔孔壁的有效结合长度。
3.11
端头锚固endanchorage
锚杆的锚固长度不大于钻孔长度的1/3。
3.12
全长锚固full-lengthanchorage
锚杆的锚固长度不小于钻孔长度的90％。
3.13
加长锚固lengtheninganchorage
锚杆的锚固长度介于端头锚固与全长锚固之间。
3.14
拉拔试验 pullingtestforboltanchoredbysingleresincapsule
测试锚杆拉拔力的试验。
3.15
搅拌时间 stirringtime
安装树脂锚杆时，从开始搅拌树脂锚固剂到停止搅拌所用的时间。
3.16
等待时间holdtime
安装锚杆时，搅拌停止后到可以上紧螺母托板的时间。
〔MT146.1－2002，定义3.6〕
3.17
预紧力pretensionforce
安装锚杆（锚索）时，通过拧紧螺母或采用拉方法施加在锚杆（锚索）上的拉力。
3.18
预紧力矩momentofpretension
拧紧螺母使锚杆达到设计预紧力时，施加到螺母上的力矩。
3.19
锚杆快速安装 rapidmountingofbolt
使用锚杆钻机连续完成搅拌树脂锚固剂、拧紧螺母的全过程。
3.20
初始设计initialdesign
根据已有资料提出的巷道支护形式与参数。
3.21
信息反馈informationfeedback
对支护监测信息进行解释，并据此对支护设计进行验证和修改的过程。
3.22
正式设计finaldesign
根据监测信息，对初始设计进行验证或修改，在技术性、经济性以及安全性等方面均能满足生产要求的支护设计。
3.23
巷道顶板离层临界值 criticalvalueofroofdelamination
支护设计或工程实践分析确定的巷道顶板允许的最大离层值。
3.24
复杂地段 section
指断层及围岩破碎带、应力集中区、顶板淋水区、裂隙发育区、巷道穿层地段、瓦斯异常区、大断面、大跨度巷道等地段。
3.25
异常情况 abnormalphenomena
指巷道位移、离层、锚杆受力等发生突变的情况。
4 技术要求
4.1 煤巷围岩地质力学评估
4.1.1 地质力学评估是煤巷锚杆支护设计的主要依据之一，锚杆支护设计前应进行地质力学评估。
4.1.2 煤巷围岩地质力学评估的容包括现场地质条件和生产条件调查、煤巷围岩物理力学性质测定、围岩结构观测、地应力测量和锚杆拉拔力试验。
煤巷围岩地质力学评估的具体容见表1。
表1 地质力学评估容
序号
参 数
容
1
煤层厚度
指被煤巷切割的煤层厚度。
2
煤层倾角与水平方向的夹角
在井下直接测取，或由工作面地质说明书给出。
3
地质构造
煤巷周围地质构造的分布情况，由工作面地质说明书给出。
4
水文地质条件
煤巷涌水量，水对围岩物理力学性质的影响，由工作面地质说明书给出。
5
煤巷几何形状和尺寸
根据工作面回采需要确定，一般宜选用的几何形状为矩形和梯形。
6
2倍左右煤巷宽度围顶底板岩层层数和厚度
由地质综合柱状图或钻孔资料确定。
7
岩（煤）层物理力学参数
在井下原位测取，或在实验室利用岩（煤）样测定。
8
岩层的分层厚度
指分层厚度的平均值。
9
各层节理裂隙间距
指沿结构面法线方向的平均间距，在（类似条件）煤巷测取。
10
煤巷轴线方向
由工作面巷道布置图给出。
11
煤巷埋深
地表到煤巷的垂直距离。
12
原岩应力的大小和方向
在井下实测。
13
煤柱宽度
煤柱的实际宽度。
14
采动影响
煤巷受到周围掘进或回采工作面采动影响的情况。
15
锚杆在岩（煤）层中的拉拔力
锚杆在岩（煤）层中的拉拔力试验。
4.1.3 根据矿井开拓部署和采区划分合理安排煤巷围岩地质力学参数的测试。
测点应具有代表性，应能最大程度地反映整个井田和采区的实际情况，并根据测试数据绘制矿井地应力分布图。
4.1.4 地质力学评估首先应确定评估区域，应考虑煤巷服务期间影响支护系统的主要因素，锚杆支护设计应该限定在这个区域。
4.1.5 煤巷围岩地质力学参数，包括围岩物理力学性质、围岩结构和围岩应力。
4.1.6 原岩应力测量宜优先采用应力解除法或水压致裂法。
4.1.7 巷道支护设计所需的煤岩体物理力学参数，可通过井下采取岩样进行实验室试验获得，岩样的采取、包装应满足锚杆支护设计的要求；一些参数（单轴抗压强度、变形模量等）也可通过井下原位测量获得。
4.1.8 煤岩体的物理力学性质参数包括煤岩体的真密度、视密度、孔隙率、单轴抗拉强度、单轴抗压强度、弹性模量、泊松比、聚力、摩擦角和水理性质等。
4.1.9 围岩结构测量应采用煤巷表面观察、钻孔取芯测量和钻孔窥视等方法进行。
结构面力学特性测试应在现场取样后在实验室进行试验。
4.1.10 煤巷围岩应进行锚杆拉拔力试验，试验方法参见附录A。
锚杆拉拔力试验应在需支护的煤巷现场或类似条件的围岩中进行，每次不少于3根锚杆。
根据试验结果判断围岩的可锚性。
4.1.11 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和分析、评估。
4.1.12当煤巷围岩物理力学性质、围岩结构和原岩应力条件发生显著变化时，应对地质力学参数进行重新测定。
4.1.13 应根据地质力学评估结果采用适合本矿区的方法进行巷道围岩稳定性分类。
4.1.14 有下列情况之一的应重新进行围岩稳定性分类
a）当巷道围岩条件、开采深度、开采围与原分类差异很大时；
b）新采区各煤层巷道首次采用锚杆支护时。
4.2 煤巷锚杆支护设计
4.2.1 巷道围岩地质力学评估结果证明锚杆支护可行时，进行锚杆支护设计。
4.2.2 在采区巷道布置时，应尽量使煤巷的轴线方向与最大水平主应力的方向平行。
4.2.3煤巷锚杆支护设计应采用动态设计方法。
设计应在地质力学评估的基础上按以下程序进行：
初始设计—井下监测—信息反馈—正式设计。
4.2.4 根据地质力学评估结果，进行锚杆支护初始设计。
初始设计应包括以下容：
a）巷道地质与生产条件及地质力学评估结果；
b）煤巷断面设计；
c）锚杆支护形式设计；
d）锚杆支护参数设计；
e）锚杆支护材料选择和施工机具设备配套；
f）锚杆支护施工工艺、安全技术措施和施工质量指标；
g）锚杆支护矿压监测设计；
h）煤巷围岩复杂地段的支护方法和煤巷受到采动影响时的超前支护设计。
4.2.5 锚杆支护初始设计可采用以下一种或多种方法组合进行:
a）工程类比法：
根据已经支护巷道的实践经验，通过类比，直接提出锚杆支护形式与参数。
也可根据巷道围岩稳定性分类结果进行锚杆支护形式与参数设计；
b）理论计算法：
选择适合本矿区煤巷条件的锚杆支护理论进行理论计算设计；
c）数值模拟法：
根据地质力学评估结果建立数值模拟模型，通过多方案比较，确定锚杆支护初始设计。
4.2.6煤巷断面一般采用矩形或梯形，特殊情况可采用拱形或其它形状断面。
煤巷断面设计应考虑以下因素：
a）煤巷布置（运输）的最大设备尺寸；
b）煤巷管线布置和行人要求；
c）煤巷通风要求；
d）预留煤巷变形量。
4.2.7 锚杆支护形式以锚杆为基本支护构件，可选以下构件进行组合：
a）组合构件（钢筋托梁、钢带、钢梁等）；
b）护网；
c）锚索。
4.2.8 锚杆支护设计应包括以下容：
a）锚杆种类（螺纹钢锚杆、圆钢锚杆、玻璃钢锚杆或其它锚杆等）；
b）锚杆附件（托板、球形垫圈、减摩垫圈和螺母等）的规格和力学性能；
c）锚杆几何参数（直径和长度等）；
d）锚杆力学参数（屈服载荷、破断载荷和延伸率等）；
e）锚杆预紧力；
f）锚杆布置（锚杆间距、排距、安装角度等）；
g）钻孔直径、锚固方式和锚固长度；
h）锚杆设计锚固力；
i）锚固剂的型号、数量等；
j）组合构件（钢筋托梁、钢带、钢梁等）形式、规格和力学性能；
k）护网形式、规格和力学性能；
l）锚索形式和材质（单根锚索或锚索束，钢丝绳或钢绞线等）；
m）锚索附件（锚索托板和锚具等）的规格和力学性能；
n）锚索几何参数（直径和长度等）；
o）锚索力学参数（屈服载荷、破断载荷和延伸率等）；
p）锚索预紧力；
q）锚索布置（锚索间距、排距、安装角度等）；
r）锚索钻孔直径、锚固方式和锚固长度；
s）煤巷锚杆支护布置图；
t）组合构件加工示意图；
u）支护材料消耗清单。
4.2.9 锚杆支护基本参数宜选用表2中的系列。
基本参数
序号
参数名称
单 位
参 数 值
1
锚杆长度
m
1.6～3.0
2
锚杆公称直径
mm
16.0～25.0
3
锚杆排距
m
0.7～1.5
4
锚杆间距
m
0.7～1.5
5
锚索有效长度
m
4
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