10229材料巷锚杆锚索支护.docx
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10229材料巷锚杆锚索支护
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
序号
设备、工具名称
型号规格
单位
数量
备注
1
气动锚杆钻机
MQT-130/2.8
台
2
液压锚杆钻机
MYT-150/320
3
空压机
JB-100A
台
1
备用一台
4
钻杆
Ф226角中空钢
条
4
5
钻头
一字型Φ32、Φ28
个
6
钢筋切断器
GQ-190
台
1
7
手动油泵
SDB
台
1
8
张拉千斤顶
YCD-180
台
1
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：
0.4MPa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。
锚杆采用等强度螺纹钢制作，ф=18mm,L=2300mm。
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。
锚杆选用端头锚固型树脂锚杆。
锚杆端头采用麻花杆体。
锚杆孔直径为22mm，树脂锚杆锚头的锚固长度不小于500mm，锚头的锚固力不应低于75KN，锚固剂选用MSCK2550型。
锚杆排间距为800mm×800mm，每排3条锚杆。
锚索按每隔3组锚杆即2.4ｍ一组，锚索长度5.3m，锚索梁采用7号π型钢制作，全长2.4m，索孔间距中至中1.8m。
（特殊情况下，锚索梁采用矿用9#工字钢加工制作而成，梁长小于巷道长度0.1m，每条锚索梁配两条锚索，每个索孔均布置在工字钢中心线位置上，索孔中心距最近侧端头距离300mm）。
巷道顶板围岩裂隙发育、滑纹较多时，将锚杆间排距缩为500mm，锚索挂9号工字钢背网支护。
在顶板明显离层脱落、压力较大、顶板比较破碎、断层影响区等地段，缩小支护间距，加密支护。
当巷道两帮有溜帮危险时，对两帮采用一排锚杆网支护，两帮锚杆间排距不得超过1.0m。
根据现场情况可布置成“一”字形或“W”形。
网带或锚网必须紧贴两帮，背紧上牢。
二、支护材料要求
1、锚杆及联合支护材料
①锚杆：
采用等强度螺纹钢制作，ф=18mm,L=2300mm.正常支护株排距均为800mm。
锚固力不小于85kn/条。
②锚固剂：
每条锚杆使用锚固剂树脂锚固剂2卷，型号为MSK2550,药卷φ=25mm，L=500mm。
③预应力锚索：
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5.0m，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。
梁长2.4m，索孔间距1800mm，锚索单根破断力不小于30吨，初锚力不小于10吨（100KN）；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。
④锚盘：
方托盘采用机制的,规格不小于120×120mm,厚度不小于6mm。
⑤金属网:
采用φ=4mm冷拔钢筋绑扎成径纬网，规格为长×宽=1000×1000mm，网孔规格100×100mm。
网与网相互搭接，搭接长度不小于50mm,并用钢带压紧。
⑥钢带：
钢带采用厚度6mm、宽度60mm的型材制作,L=1000mm或者按照现场支护间距进行制作。
⑦钢性支护材料无断裂弯曲、构件齐全、完整。
三、支护设计：
1、锚杆参数设计
（1）、按悬吊理论计算锚杆参数：
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=2.0；L1—锚杆锚入稳定岩层的深度，一般按经验值取0.5m；
L2—锚杆在巷道中的外露长度，一般取0.1m；
其中：
H=
=
=0.41m
式中：
B—正常巷道开掘宽度，取2.5m；f—岩石坚固性系数，10-2.3煤层顶板页岩取3；
则L=2.0×0.41+0.5+0.1=1.42（m）
2）锚杆间距计算，取a：
锚杆组距、棵距计算，通常组棵距相等，取a：
a=
=
=1.88（m）
式中：
a—锚杆间距，m；Q—锚杆设计锚固力，85KN/根；
H—冒落拱高度，取0.5m；r—被悬吊细砂岩的重力密度，取24KN/m3；
K—安全系数，一般取K=2.0；
a=1.88（m）
3）、按组合拱理论计算锚杆参数：
锚杆长度计算：
L=N（1.3+W/10）
式中：
L—锚杆长度，m；N—围岩影响系数，取1.3；
W—巷道跨度，m，取3.3m；
则：
L=N（1.3+W/10）=1.3×（1.3+2.5/10）=2.01（m）
4）锚杆排距计算：
式中：
D—锚杆间距，mm；
L—锚杆长度，mm；
安全起见D取800mm<1150mm满足要求，排距L0=D=800mm。
5）锚杆杆体直径——根据杆体承载力和锚固力等强度数值加以确定。
式中d—锚杆杆体直径,Q—设计锚固力，确定为85KN。
бt—锚杆杆体抗拉强度，340Mpa.
通过以上计算，选用φ=18mm、L=2300mm的等强度螺纹钢锚杆，锚杆组距0.8m、棵距为0.8m；锚杆（锚网梁）支护时，前排锚杆距迎头超过0.8m时应及时打锚杆眼,安装锚杆。
2、锚索支护计算
1）锚索规格的确定
锚索选用15.24mm钢绞线，托盘用120×120mm,厚度不小于6mm的钢托盘。
锚索预紧力不小于100KN。
2）锚索长度计算
L=L1＋L2×K＋L3
式中：
L—锚索长度
L1—锚索外露长度，等于顶网厚度＋托牌厚度＋锁具厚度＋允许外露长度=200mm
L2—锚索的有效长度，取所需支护岩层厚度2000mm（根据经验，巷道内最大冒落高度2000mm）
K—安全系数，取1.5
L3—锚索的锚固长度，取1000mm
L=200＋2000×1.5＋1000=4200mm
综上所述，选择长度5300mm＞计算4200mm锚索，满足支护要求。
3）锚索锚固长度的确定
根据锚索破断载荷和数值药卷与围岩的粘结强度确定锚固长度10；
10=pm/2pπRτ=230/（2×3.14×14×1.25）=2093mm
式中：
p—设计锚固力，取锚索的破断载荷230KN；
R—锚索孔的半径，14mm；τ—数值药卷与钻孔壁的粘结强度，1.25Mpa;
则需用直径25mm的数值药卷长度为：
1=[（R2－R12/R22]×10=[（142－7.622）/122]×2093=2005mm
式中：
R1—为锚索的半径，7.62mm；R2—树脂药卷的半径，12mm；
在实际施工中，每孔用2卷MSCK2550型锚固剂，每卷长度500mm，总长度应为1000mm，则每个锚索孔的实际锚固段长度为：
10=[R22/（R2－R12）]×1=[122/（142-7.622）]×1000=1043mm
则设计锚固力为：
Pmd=2πRτ10=2×3.14×14×1.25×1=109.9KN
4）锚索密度的确定
宽2.5m巷道锚索密度的确定，取一个步距（2.4m）巷道长度锚索支护岩层发生冒落重力Q，作基本参考数据。
Q=S×L×H×P×R×9.8
式中—S为巷道宽度2.5m；L—冒落巷道长度，取一个步距3m；H—冒落顶板厚度3m；P—岩层密度2.4t/m3；R—冒落系数，因岩层下分层已有锚杆支护，锚索支护层发生冒落的概率相对无支护状态要小一半，故冒落系数取0.5；
Q=2.5×3×3×2.4×9.8=529.2KN
一个步距巷道所需支护锚索根数N；
N=Q÷Q（锚索）×K
式中：
Q（锚索）—为所选锚索破断力，取230KN；
K—安全系数，取1；
N=Q÷Q（锚索）×K=529.2÷230×1=2.3根）
单根锚索所需锚固力Q（锚固）
Q（锚固）=Q÷N×K=529.2÷2.3×1=230KN
式中：
Q（锚索）—一个步距巷道锚索支护顶板岩层冒落重力，529.2KN；
N—一个步距巷道支护所需锚索根数，2.3根；K—安全系数，取1；
等于锚索的破断力230KN，小于锚索的设计锚固力109.9KN。
根据以上计算，结合实际经验，净宽2.5m的巷道锚索支护，采用一个步距巷道支护所需锚索根数2根，锚索间距1.8m，排距2.4m。
四、支护工艺
1、锚杆安装工艺：
（1）打锚杆眼：
打眼前，首先按照中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。
眼位要按锚杆设计组棵距画在顶板上，顶板不好处要适当加密，锚杆眼的位置要准确，眼位误差不得大于100mm，眼向误差不得大于15°（锚杆眼垂直顶板与岩层面和巷道周边轮廓线夹角不得小于75º。
）。
（2）锚杆眼深度应于锚杆长度相匹配，打眼时应在钎子上做好标记，严格按锚杆长度打眼，严格控制打眼深度，眼深要比锚杆长度小100mm。
（3）锚杆眼打好后，应将眼内的岩渣、积水清理干净。
打眼时，必须在前探支护的掩护下操作。
打眼的顺序应由外向里先顶后帮的顺序依次进行。
（4）锚杆托盘必须紧贴巷壁，用板手拧紧螺丝帽。
放炮后必须将迎头10m内锚杆的螺丝帽重新紧固一遍。
（5）使用金属网背顶，金属网应紧贴岩面，金属网与岩面的空隙处必须充实填满。
用锚杆托板和异型钢带压住钢丝网，网与网要相互压接。
（6）严禁撬弯锚杆杆体。
（7）安装锚杆前，应将眼空内的积水、岩粉用压风吹扫干净。
打扫时，操作人员应站在孔口一侧，眼孔方向不得有人，匀速上顶均匀搅拌，然后把锚杆插入锚杆眼内，套好锚牌，拧紧螺帽，停顿5分钟后再二次紧固。
2、加强巷道支护强度采用预应力锚索配合7号π型钢，每组锚索使用2条锚索固定一条π型钢的方式，锚索使用条件：
道施工过程中，采用长2400mm树脂锚杆，不能牢固地锚入稳定岩层0.5m以上时，可采用预应力锚索支护。
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5.0m，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型钢加工制作而成。
（1）锚索梁采用7号π型钢制作，长度为2.4m，索孔间距中至中1.8m，（特殊情况下，锚索梁采用矿用9#工字钢加工制作而成，梁长2.4m，每条锚索梁配两条锚索，每个索孔均布置在工字钢中心线位置上，但索孔间距中至中不小于1.5m，索孔中心距最近侧端头距离为300mm）。
（2）巷道施工过程中，若遇断层、破碎带、顶板层理裂隙发育、顶板破碎压力大时，必须根据现场情况，及时加强支护，缩小锚索排距或改为双路锚索；加长钢铰线长度，确保锚索锚入硬岩深度不小于1.0m，并及时补充措施。
3、锚索安装工艺：
（1）打眼机具：
MQT-130/2.8锚索钻机、GQ-190型钢筋切断器与YCD-180张拉千斤顶和SDB手动油泵。
（2）预应力锚索：
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5.0m，保证锚索锚入硬岩1.0m以上；采用二块树脂药卷锚固，锚固长度为1.0m，索孔深为5.2m，锚索外露长度不得大于200mm、不得小于150mm。
锁具采用机制的，锚索梁采用7号π型钢加工制作而成。
（3）打锚索眼：
1）打眼前，首先按照巷道中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，除掉活矸、危岩，确认安全后方可开始工作。
眼位要按锚索设计组棵距画在顶板上，顶板不好处要适当加密，锚索眼的位置要准确，眼位误差不得大于100mm，眼向误差不得大于15°（锚索眼垂直顶板与岩层面和巷道周边轮廓线夹角不得小于75º。
）。
2）锚索眼深度应于锚索长度相匹配，打眼时应在钎子上做好标记，严格按锚索长度打眼，严格控制打眼深度，眼深要比锚索长度小100mm。
3）锚索眼打好后，应将眼内的岩渣、积水清理干净。
打眼时，必须在前探支护的掩护下操作。
打眼的顺序应由外向里先顶后帮的顺序依次进行。
4）锚索托盘必须紧贴巷壁，用张拉千斤顶上紧锁具。
放炮后必须将迎头10m内锚索的螺丝帽重新检查一遍。
5）在锚索梁上使用金属网，金属网应紧贴岩面，金属网与岩面的空隙处必须充实填满。
用锚索托板和异型钢带压住钢丝网，网与网要相互压接不下于100mm。
6）严禁随意缩短锚索长度。
7）安装锚索前，应将眼空内的积水、岩粉用压风吹扫干净。
打扫时，操作人员应站在孔口一侧，眼孔方向不得有人。
（4）、锚索的安装：
1）先把锚固剂依次放入眼内，用钢铰线顶住锚固剂，将锚固剂逐块送入眼底，用转换套固定钢铰线并与锚索机联接，用锚索机进行搅拌，搅拌时间20秒，停止搅拌约10秒后慢慢将锚索机落下，卸下钢铰线上的转换套，10～15分钟后将钢铰线穿入锚索梁的孔内，再放上托盘和锁具，用SDB手动油泵配合YCD—180张拉千斤顶顶住锁具涨紧钢铰线，并达到涨紧拉力不小于98KN（30MPa），最后用钢筋切断器剪断钢铰线。
2）巷道施工过程中，若遇断层、破碎带、顶板层理裂隙发育、顶板破碎压力大时，必须根据现场情况，及时加强支护。
缩小锚索排距或改为双路锚索，加长钢铰线长度，确保锚索锚入硬岩深度不小于1.0m。
并及时补充措施。
3）打锚索眼：
锚索眼的位置要准确，眼位误差不得超过100mm，眼向误差不得大于15°。
锚索眼深度应与钢铰线长度相匹配，打眼时应在钎子上做好标志，打锚索眼时用短钎（1.0m/条）续接进行打眼，严格按钢铰线长度打眼，确保上好锚索盘（梁）后，钢铰线外露长度不得大于200mm、不得小于150mm。
4、其他规定
（1）打完锚杆眼必须随时安装锚杆并上紧托盘，以保证安全，锚杆没全部安装好之前，不准回掉原支护（支架）。
（2）软岩使锚杆支护时，应采用加长锚杆或全长锚固。
（3）巷道施工中所打锚杆，必须严格按锚杆、锚固力检测措施的有关规定进行锚固力检测。
（4）巷道超宽超高时，锚杆间排距按0.6×0.6m打。
第四节安全技术措施
1、所有参加施工人员必须熟悉锚杆钻机的性能和操作工艺，在熟练掌握后方可进行作业。
2.施工地点必须正常备有5套以上的锚杆、锚索支护材料，并且在距迎头50m范围内，码放整齐，以备急用。
3、减小锚杆、锚索支护滞后迎头距离，一般保持在迎头后30m。
4、支护材料规格要求：
1）、锚索梁的制作：
使用的锚索梁采用7号π型钢制作，全长2.4m，锚索孔为中间纵筋气焊切割；在气焊切割或钻孔部位下面使用托盘，以增加该部位的强度，保证在施工过程中不至于出现托梁的断裂。
托梁的孔径应根据锚索的直径进行确定，以锚索穿过为宜，不能过大，以免降低强度；孔向应根据现场实际而定，不能随意钻割，以免造成现场使用中的合力分解，降低承载能力。
2）、使用Φ=15.24mm的低松驰预应力左旋钢铰线。
根据钻机的旋转方向和锚索钢绞线的整体配合作用，采用左旋式锚索，以增强整体的效果。
在安装时将内端头进行约20一30cm的人为破股，以增加搅拌的充分性，以此来解决搅拌不充分的问题，在现场施工中收到了较好的效果。
在使用过程中，注意锚索配件（锁头、锁片）的配套使用，诸如锁片的切口旋向等。
3）、“三径匹配”：
钻头优先选用Φ27mm，锚固剂采用2350树脂药卷，钢绞线直径为15.24mm，防止眼孔加大，降低药卷与孔壁之间粘接附着力降低。
4）、软岩使锚索支护时，应采用加长锚索，使锚索进入硬岩内不小于1m；5）、巷道施工中所打锚索，必须严格按锚索、锚固力检测措施的有关规定进行锚固力检测。
6）、背帮支护
帮有明显流帮预兆时，采用锚杆背帮，每米采用2条锚杆配合金属锚网背帮，使用小杆压网。
背帮木板规格：
长1.0m×宽0.2m×厚0.06m，背板数量2条。
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