K8111回风顺槽及切巷作业规程.docx
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K8111回风顺槽及切巷作业规程
第一章概况
第一节概述
巷道用途、设计长度、工程量、坡度、服务年限、预计开工时间、预计竣工时间见表1-1。
表1-1巷道基本情况表
巷道名称
K8111回风顺槽
K8111切巷
用途
用于回采时回风
用于回采时采煤设备的安装
设计长度
960m
160m
工程量
960m
160m
坡度
服务年限
1
1
预计开工时间
2009年1月20日
2008年11月20日
预计竣工时间
2009年6月20日
2009年1月20日
附：
K8111工作面巷道平面布置示意图
（一）
第二节编写依据
一、经过审批的设计及批准时间
本面所掘巷道依据《阳煤集团三矿扩一区采区巷道布置设计图（修改）》。
批准时间为2001年12月。
二、地质说明书
本面所掘巷道地质资料的依据是《扩一区15#煤K8111工作面掘进地质说明书》。
批准时间为2006年1月。
第二章地面位置及地质情况
第一节地面相对位置及邻近采区开采情况
地面相对位置及邻近采区开采情况见表2-1。
井上下对照关系情况表表2-1
水平
606
工程名称
K8111回风及切巷
采区
扩一区
井下标高/m
532.0～590.0
地面的相对位置建筑物及其他
本面位于东西畛工业广场东南部、芦湖季节性河沟东侧的山坡地段。
盖山厚度530—620m，平均约580m左右。
井下相对位置对掘进巷道的影响
本面井下位于竖井扩一区南翼西部，北隔采区大巷与K8112工作面（已采）相望，西部为陷落柱密集区（暂未设计工作面），东部为K8109工作面（正采），南部为新景矿井田。
上方仅3#煤层局部开采，其余煤层均未开采。
邻近采掘情况对
掘进巷道的影响
第二节煤层赋存特征
煤（岩）层产状、厚度、结构、坚固性系数（f），顶、底板岩性及特征分析；预测巷道瓦斯涌出量、煤尘爆炸指数、地温等情况见表2-2、顶底板情况见表2-3。
煤层特征情况表表2-2
指标
参数
备注
煤层厚度（最大～最小/平均）m
6.79～6.15/6.31
煤层倾角（最大～最小/平均）（°）
11～2/4
煤层硬度（f）
2～3
煤层层理（发育程度）
一般
煤层节理（发育程度）
较发育
绝对瓦斯涌出量/m3.min-1
2.3
相对瓦斯涌出量/m3.t-1
15.4
煤尘爆炸指数/％
无煤尘爆炸危险性
地温/℃
25
煤层顶底板情况表表2-3
顶底板名称
岩石类别
厚度
岩性
顶板
基本顶
四节石灰岩
12.74m
深灰色，由三层灰岩与粉砂岩或粉砂质泥岩相间组合而成。
直接顶
泥岩
0.18m
深灰色
伪顶
底板
直接底
粉砂质泥岩
0.94m
深灰色，含植物化石。
基本底
细粒砂岩
3.00m
浅白色
附：
煤层综合柱状图
（二）、巷道预测剖面图（三）
第三节地质构造
地质构造情况：
综观本面，煤层北高南低，整体为一走向NE、倾向SE的单斜构造形态。
煤层倾角2°—11°，平均为4°左右。
根据扩一区已有地质资料分析，预计本巷在掘进过程中会遇小型断裂构造或挠曲。
工作面在掘进过程中，预计会揭露挠曲或小型断裂构造，对掘进有一定影响。
第四节水文地质
水文地质情况：
本面水文地质条件简单，预计南部老顶四节石灰岩局部富水，在掘进期间可能会出现滴水或淋头水现象，但对正常生产影响不大。
最大涌水量1.0m3/h正常涌水量0.02m3/h。
第三章巷道布置及支护说明
第一节巷道布置
K8111回风顺槽及切巷均开掘于15#煤层中，切巷由进风顺槽开口沿底板掘进，回风分两段，即：
一段由切巷开始由南向北沿底板掘进（下称回风返头）；另一段待K8109回采结束后由腰巷开口沿顶板掘进15米后按-12°找见下层后由北向南沿底板掘进与回风返头贯通。
第二节矿压观测
一、观测对象：
K8111回风顺槽及切巷。
二、观测内容：
用MLG-10/20型锚杆拉力计、扭力矩扳手对帮锚杆的锚固力、扭力矩实施抽查检测，用YCD-200型千斤顶检测锚索预紧力，用LBY-3型顶板离层仪观察顶板位移量，在顶帮标注观察点，用钢尺实测巷道表面位移，及顶、底板和两帮移近量。
具体观测内容见表3-1。
矿压观测内容表3-1
序号
观测项目
观测目的
观测仪器
1
巷道围岩表面位移
顶、底板和两帮相对移近量
测枪、卷尺
2
巷道顶板深部位移
顶板离层位移
ZBY—3型顶板离层仪
3
锚杆、锚索载荷
顶、帮锚杆、锚索承载
YGS—16型锚杆测力计
4
锚杆锚固力
锚索预紧力
顶、帮锚杆锚索预应力
MLJ-10/20型锚杆拉力计和KZB0.63/63型涨拉泵及配套千斤
5
巷道断面收缩及支护破坏情况
变形破坏程度
钢尺、宏观观测
三、观测方法
1、测点设置：
自掘进开口处设立第一个观测站后，回风顺槽及切巷均为每50m设一观测站。
每个观测站要吊挂牌板。
每个观测站仪器安装见表3-2。
观测站仪器安装表3-2
测力计
离
层
仪
备注
锚索
锚杆
同时进行顶底板和两帮表面位移观测及顶帮锚杆锚固力、锚索预紧力测试
长锚索
短锚索
帮锚索
顶锚杆
1
1
1
1
1
2、观测办法:
自巷道掘进开始，安装仪表、仪器之日起开始观测记录至掘进完为止，前30天内每三天观测一次，30天后每周观测一次，同时顶、帮锚杆锚固力和锚索预紧力均每日抽检一次，并做好观测记录。
四、数据处理
边施工、边观测，及时对测量的数据加以分析、判断，并把测量的结果反馈到设计和施工中去，从而不断修改设计、补充措施、指导施工。
第三节顶板岩性探测
1、顶板岩性探测工作打眼由矿地测部负责，队组配合。
2、巷道开口处要对顶板进行取芯，以后每隔300m取芯一次，取芯探测钻孔深度必须大于锚索设计长度2m以上，但孔深不得小于5.0m。
在以上间距内每隔50m由锚杆钻机探测一次顶板（非取芯），探测孔深应大于设计锚索长度0.5m以上。
3、巷道掘进顶板岩性变化较大或遇构造顶板破碎时，及时进行顶板岩性钻孔。
4、其它严格按阳煤发〖2006〗44号文关于印发《掘进巷道顶板岩性探测管理规定》执行。
第四节支护设计
一、确定巷道支护形式
根据地质部门K8111工作面附近钻孔的柱状资料分析，本面直接顶节理发育，老顶为深灰色四节石灰岩，层位较稳定，适合锚网支护，为了加强支护效果，须用加强锚索辅助支护。
根据支护经验，初步确定回风顺槽采用短锚索、钢带、网、加强锚索联合支护，两帮采用锚杆、网，落山帮加帮锚索、梯形棚补强支护。
二、支护参数设计
（一）采用类比法和信息反馈法合理选择支护参数如下：
1、巷道断面选择
回风顺槽、切巷及绞车硐、回柱机硐、躲避硐均采用矩形断面。
具体参数见表3-3。
回风顺槽及切巷参数表表3-3
巷道名称
断面形状
毛断面尺寸/m
净断面尺寸/m
净断面/㎡
荒断面/㎡
宽
高
深度
宽
高
深度
回风
矩形
4.7
3.3
4.5
3.0
13.50
15.51
切巷
矩形
7.2
2.8
7.0
2.7
18.90
20.16
绞车硐
矩形
3.2
3.3
1.4
3.0
3.0
1.2
9.00
10.56
回柱机硐
矩形
3.2
3.3
3.2
3.0
3.0
3.0
9.00
10.56
躲避硐
矩形
1.4
2.0
1.2
1.2
1.8
1.0
2.16
2.80
切巷机头机尾10米
矩形
8.4
2.8
8.2
2.7
22.14
23.52
2、支护形式及支护材料选择
（1）回风顺槽支护形式：
①回风顺槽上层段：
采用“锚杆、钢带、网+加强锚索”支护，顶部6孔W钢带第三、四眼上交错布置一根5.3m锚索，其余眼位为锚杆，间距860mm，排距800mm，锚索托梁顺巷布置。
帮锚杆每排8根并压网，每帮4根，间距870mm，排距800mm。
附：
回风顺槽上层巷支护示意图（四）
②回风顺槽上层钻下层及下层巷：
顶部采用“短锚索、网、钢带+加强锚索”，两帮采用“帮锚杆、网”支护，落山帮加帮锚索和套棚补强支护。
顶部6根短锚索和1根中路锚索（M钢带压网），间距720mm，排距800mm，帮锚杆每排8根（压网），每帮4根，间距870mm，排距800mm；加强锚索布置两路，距巷中1.15m各一根，排距1.6m。
托梁垂直于巷道布置。
落山帮布置两路锚索间距1.6m，排距950mm，最上一路距顶板700mm，托梁顺巷布置；套棚支护：
每5米支设一组套棚，每组3架，棚距1.5m，叉角0.65m，棚梁上穿4根顺水梁。
附：
回风顺槽上层钻下层及底层巷支护示意图（五）。
回风顺槽支护材料具体参数见表3-4
回风顺槽支护材料见表3-4
材料名称
型号及规格
材质
顶钢带
上层：
WX220/3.0，长4.5m，6孔W钢带，孔间距860mm；下层：
4500×176×6mm，7孔M钢带，孔径∮36mm,孔间距720mm。
屈服强度大于235MPa
顶锚杆
上层：
∮20×2000mm。
上层：
建筑螺纹钢力矩锚杆。
顶锚杆锚固剂
MSCK—23/60
树脂胶泥固化剂
顶锚杆（中锚索及短锚索）托板
上层：
100×100×10mm。
下层：
与M钢带配套的专用托板
A3钢
短锚索
规格：
∮21.6×5250mm（若顶板岩性变化时，根据探测结果改变锚索长度）
钢绞线
网
顶：
5200×850mm帮：
3100×850mm，均采用网孔80×80mm
金属菱形网
帮锚索
规格：
∮21.6×5250mm
钢绞线
加强锚索
中路锚索
规格：
∮21.6×7300mm（顶板发生岩性变化时，根据顶板岩性探测情况，确定锚索长度），上层为：
∮21.6×5250mm。
钢绞线
锚索锚固剂
MSCK—23/100
树脂胶泥固化剂
锚具
KM22
锚索托梁
上层、上层钻下层及下层为：
1.0m的29U钢。
帮锚索托梁为：
0.6m的14#槽钢。
U型钢，14#槽钢
帮锚杆
∮20×3000mm
建筑螺纹钢力矩锚杆
帮锚杆锚固剂
MSCK—23/60
树脂胶泥固化剂
帮锚杆托板
托板350×120×40mm
花式铸钢托板
套棚
梁：
3.6m矿用12#工字钢，腿：
3.0m用11#工字钢，顺水梁：
∮20×3.6m的优质圆木，顶部背板为∮140×1200mm半圆木，两帮为∮140～160×1600～1800mm的半圆木、圆木。
（2）切巷支护形式：
采用短锚索、钢带、网、加强锚索联合支护，两帮采用锚杆、网支护，中柱补强支护。
①机头机尾10m范围：
顶钢带在巷中搭接200mm，每排顶钢带布置11根短锚索，间距800mm，排距800mm，加强锚索布置6路，间距1.2m，排距1.6m。
锚索托梁顺巷布置，帮锚杆每排8根，每帮4根，间距700mm，排距800mm。
巷道中部支设2排中柱，中柱间距800mm，排距1.6m。
②切巷正常支护：
顶钢带在巷中搭接200mm布置，每排顶钢带布置9根短锚索，间距850mm，排距800mm，加强锚索顺巷布置5路，间距1.2m，排距1.6m。
锚索托梁顺巷布置。
帮锚杆及中柱布置如上所述。
支护材料见表3-5。
附：
切巷支护示意图（六）、切巷机头机尾顶支护示意图（七）。
材料名称
型号及规格
材质
顶钢带
切巷机头机尾10m：
WX220/4.0，长4.2m，6孔W钢带，孔间距800mm；其余：
3600×220×4mm，5孔W钢带，孔径∮36mm,孔间距850mm。
屈服强度大于235MPa
短锚索
规格：
∮21.6×6250mm（若顶板岩性变化时，根据探测结果改变锚索长度）
钢绞线
短锚索托板
100×200×10mm
A3钢
网
顶：
3900×850mm（机头机尾10m范围顶网：
4500×850mm）帮：
2300×850mm，均采用网孔80×80mm
金属菱形网
加强锚索
中路锚索
规格：
∮21.6×7300mm（顶板发生岩性变化时，根据矿顶板岩性探测情况，确定锚索长度）
钢绞线
锚索锚固剂
MSCK—23/100
树脂胶泥固化剂
锚具
KM22
锚索托梁
1.0m的29U钢
U型钢
帮锚杆
落山帮：
∮20×2000mm，采帮∮16×2000mm
落山帮：
建筑螺纹钢力矩锚杆；采帮：
玻璃钢锚杆
帮锚杆锚固剂
MSCK—23/60
树脂胶泥固化剂
帮锚杆托板
落山帮托板：
150×150×40mm，采帮托板：
450×150×80mm，垫片：
80×80×10mm
落山帮：
A3钢，采帮：
托板为木托板，垫片为A3钢
中柱
∮180×2800mm的优质圆木。
塌顶或超过规定高度时，中柱长度可根据现场实际情况确定。
圆木
切巷支护材料见表3-5见表3-5
（3）交岔点支护
进风顺槽与切巷交岔点及前5m、回风顺槽与切巷交岔点后5m范围内，加强锚索加密支护，即平行钢带每排布置3根加强锚索，间距1.4m，靠工作面侧锚索距帮800mm。
切巷开口以里第一排锚索布置于切巷开口以里800mm处，切巷开口位置布置7根锁口锚索，布置于切巷开口位置400mm处，以里按切巷设计正常支护，回风返头开口位置布置3根锁口锚索，托梁均垂直于掘进方向，若顶板破碎、压力大时，必须在交岔点范围补打单体锚索加强支护。
附：
交岔点示意图（八）
（4）各类硐室
①绞车硐支护形式：
顶部采用短锚索+网+钢带+加强锚索联合支护，顶钢带每排布置3根短锚索和1根长锚索，间距900mm，排距800mm，长锚索交错布置于钢带第二、三眼上。
两帮采用锚杆+网支护，帮锚杆每排8根，每帮4根，间距900mm，排距800mm。
②回柱机硐支护形式：
顶部采用短锚索+网+钢带+加强锚索联合支护，顶钢带每排布置3根短锚索和1根长锚索并压网，间距900mm，排距800mm，长锚索分别交错布置在钢带第二、三眼上。
两帮采用锚杆+网支护，帮锚杆每排8根，每帮4根，间距900mm，排距800mm。
③躲避硐支护形式：
顶部采用锚杆+网+钢带支护，顶锚杆3根，间距500mm；帮上采用锚杆+网支护，帮锚杆每帮3根，间距700mm。
④各开口位置及其前后5m范围内，顺巷布置一路锁口锚索，锁口锚索紧靠进（回）风顺槽顶钢带边，间距1.0m。
支护材料见表3-6。
绞车硐、回柱机硐、躲避硐支护材料表表3-6
材料名称
型号及规格
材质
顶钢带
3000×176×6mm，4孔，孔径φ36mm，孔间距900mm。
（绞车硐、回柱机硐）的M钢带。
1200×176×6mm，3孔，孔径φ36mm，孔间距500mmM钢带。
（躲避硐）
屈服强度大于235MP
短锚索
规格：
φ21.6×5250mm，（顶板岩性发生变化时，长度根据岩性探测情况而定）。
钢绞线
加强锚索
规格：
φ21.6×7300mm，（顶板岩性发生变化时，长度根据岩性探测情况而定）。
钢绞线
锚索锚固剂
MSCK－23/100
树脂胶泥固化剂
网
顶：
3200×850mm，帮：
2900×850mm（绞车硐、回柱机硐）2900×850mm（躲避硐）
φ2.8热镀锌
低碳钢丝
锚具
KM22
加强锚索托梁
1.0m长的29U钢
U型钢
帮锚杆
φ20×2000mm
建筑螺纹钢力矩锚杆
帮锚杆锚固剂
MSCK－23/60
树脂胶泥固化剂
帮锚杆托板
花式铸钢托板：
350×120×40mm
EG25
顶锚杆（躲避硐）
φ20×2000mm
建筑螺纹钢力矩锚杆
顶锚杆锚固剂
MSCK－23/60
树脂胶泥固化剂
附：
绞车硐支护示意图（九）、回柱机硐支护示意图（十）、躲避硐支护示意图（十一）
（5）掘进遇构造时，另报单项措施。
0m二、巷道支护参数修改：
（一）按悬吊理论校核锚索承载力
采用计算法校核支护参数
1、巷道顶板支护强度的演算
加强锚索布置按悬吊理论计算，同时考虑角锚索作用
（1）采用普式自然平衡拱理论，确定顶板破坏高度（即松动圈）h
h=（1/f）｛B/2+Hctg（45°+φ/2）｝
（1）
式中f---煤的坚固系数1.35
B---巷宽H——巷高
φ---煤层的摩擦角；φ=arctg（f）=53.47°
①回风顺槽B=4.7m，H=3.3m
代入
（1）式中得
h=2.90m
②切巷B=7.2m，H=2.8m
代入
（1）式中得
h=3.65m
③切巷机头机尾段B=8.4m，H=2.8m
代入
（1）式中得
h=4.10m
分析综合柱状图，考虑实际顶煤厚度及直接顶全部垮落，因此
回风顺槽h=（6.31m-3.3m）＋0.18m=3.19m
切巷与切巷机头机尾段h=（6.31m-2.8m）＋0.18m=3.69m
（2）两帮破坏深度c
c=Hctg（45°+φ/2）
（2）
①回风顺槽H=3.3m
代入
（2）式中得
c=3.3×ctg（45°+53.47°/2）=1.59（m）
②切巷与切巷机头机尾段H=2.8m
代入
（2）式中得
c=2.8×ctg（45°+53.47°/2）=1.33（m）
（3）悬吊岩体体积质量（加权平均数）γ
γ=Σ（γi×hi）/Σhi（3）
γm---煤的比重，取1.435t/m3
γy---泥岩的比重，取2.62t/m3
①回风顺槽h1=6.31m-3.3m=3.01mh2=0.18m
代入（3）式中得
γ=1.50t/m3
②切巷与切巷机头机尾段h1=6.31m-2.8m=3.51mh2=0.18m
代入（3）式中得
γ=1.49t/m3
2、短锚索长度L的确定
L=L1+L2+L3（4）
式中L1---锚索外露长度，取0.3m；
L2---锚索自由段长度（即为顶板破坏高度h），m；
L3---锚索锚固段长度，取1.0m。
①回风顺槽h=2.90m
代入（4）式中得出：
L=0.3+1.0+2.90=4.20m实际取L=5.25m
②切巷h=3.65m
代入（4）式中得出：
L=0.3+1.0+3.65=4.95m实际取L=6.25m
③切巷机头机尾段h=4.10m
代入（4）式中得出：
L=0.3+1.0+4.10=5.40m实际取L=6.25m
3、间排距D的确定
根据每根短锚索所悬吊的岩石载荷大小确定，取间排距均为D，则由锚索悬吊岩石载荷等于其锚固力二力平衡理论可得：
D=（Q/kγL2）1/2（5）
式中k—安全系数，取k=2
γ—悬吊岩层体积质量（加权平均数），
Q—锚索锚固力，
（1）回风顺槽γ=15KN/m3Q=504KNL2=2.90m
代入（5）式得：
D=2.41m，实际取D=0.86m。
（2）切巷γ=14.9KN/m3Q=504KNL2=3.65m
代入（5）式得：
D=2.15m，实际取D=0.85m。
（3）切巷机头机尾段γ=14.9KN/m3Q=504KNL2=4.1
代入（5）式得：
D=2.03m，实际取D=0.8m。
4、每排布置加强锚索的数量m
m≥k（B’Dhγ-2Qmcosα）/DQm’（6）
式中m—加强锚索布置数量，根/m；
B’—巷道冒落后宽度，B’=B+2c，m；
D—短锚索排距,m；
Qm—角锚索预紧锚固力,KN;
Qm’—加强锚索极限承载力,KN。
ｃ—巷道片帮深度,m；
ｈ—巷道顶板破坏高度,m；
α—角锚索与垂直面夹角,（°）
（1）回风顺槽B=4.7m；h=2.90m；c=1.57m；D=0.8m；α=30°；γ=15KN/m3；Qm=294.4KN；Qm’=504KN代入（6）式得：
m=-1.175根/m。
实际采用m=4/1.8=2.22根/m
（2）切巷B=7.2m；h=3.65m；c=1.33m；D=0.8m；α=30°；γ=19.4KN/m3；Qm=294.4KN；Qm’=504KN代入（6）式得：
m=0.241根/m。
实际采用m=5/1.6=3.125根/m
（3）切巷机头机尾段B=8.4m；h=4.10m；c=1.33m；D=0.8m；α=30°；γ=19.4KN/m3；Qm=294.4KN；Qm’=504KN代入（6）式得：
m=0.962根/m。
实际采用m=6/1.6=3.75根/m
由上述验算知，本规程加强锚索布置形式是合理的。
5、巷帮强度验算
（1）帮载荷Qs：
Qs=c·（1+Ka·rH/1000σcc）·[rc·hc·sinα+r·h·cosα/2·tg（900-φ）/2]（7）
式中c---片帮深度；
Ka---受邻近工作面采空影响系数，1.55；
r---巷道上覆岩层的平均容重；
H---埋深，380m；
σcc---煤层单向抗压强度，σcc=hc·f=13.5；
rc---煤容重1.435；
hc---煤厚3.42m，3.72m；
α---煤层平均倾角8°（巷道）；
h---顶板破坏深度；
φ---煤层的摩擦角； φ=arctg（f）=53.47°。
①回风顺槽
Qs=c·（1+Ka·rH/1000σcc）·[rc·hc·sinα+r·h·cosα/2·tg（900-φ）/2]=105.213KN/m
②切巷
Qs=c·（1+Ka·rH/1000σcc）·[rc·hc·sinα+r·b·cosα/2·tg（900-φ）/2]=124.710KN/m
③切巷机头机尾段
Qs=c·（1+Ka·rH/1000σcc）·[rc·hc·sinα+r·b·cosα/2·tg（900-φ）/2]=127.712KN/m
（2）帮锚杆锚固力设计值Q=50KN，由平衡理论确定帮锚杆根数N：
N·=K·Qs·D’/Q（8）
式中K---安全系数1.5；
D’---帮锚杆排距；
①回风顺槽
N=1.5×105.213×0.9/50=2.84（根）
②切巷
N=1.5×124.710×0.8/50=2.99（根）
③切巷机头机尾段
N=1.5×127.712×0.8/50=3.03（根）
由于回风顺槽帮锚杆实际布置4根/排帮，安全系数Ks=4×Q/Qs=4×50/105.213=1.9，因此从理论上讲帮锚杆先打2根滞后2根是可以的。
因此，本规程设计，回风顺槽采取部分帮锚杆、锚索滞后煤头平行作业，具体见平行作业工艺。
第五节支护工艺
一、支护工艺
（一）临时支护工艺
1、综掘临时支护工艺：
（1）支护形式
采用综掘机上的托梁器托一根2000×170×140mm（长×宽×厚）的方木，方木上搭钢带、网临时管理顶板。
（2）具体操作
①综掘机割出一排进度后，退出煤头不少于1.5m，放低截割头、停电、闭锁综掘机开关；
②人员站在安全地点用长柄工具处理掉顶帮的活煤、活矸、探头、伞檐。
③将方木、钢带网放到托梁架上，除司机外其它人员撤至综掘机铲板以外的安全地点后，升起截割头，调好位置后托住顶板，网与钢带提前按排距
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