井下锚杆的锚固力.docx

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井下锚杆的锚固力

七、锚杆的作用：

（1）锚杆的早期作用

锚杆早期作用：

阻止破碎岩块掉落并抑制浅部围岩扩容和离层。

锚杆安装越及时，预紧力越大，支护效果越好。

锚杆没有预紧力，只有当岩层产生一定变形时锚杆才有载荷，不能控制在这以前顶板岩层的离层和失稳。

预应力太小也不能起到良好效果。

锚杆安装不及时，较大范围内的岩层已产生滑动、失稳、离层，岩层承载能力丧失很大，再打锚杆，不会取得良好的锚固效果。

（2）锚杆的中期作用

随着时间推移，围岩破坏范围逐渐扩大。

锚杆能伸入稳定岩层时，其作用为：

将破坏区岩层与稳定层相连，阻止破坏岩层垮落。

锚杆提供径向和切向约束，阻止破坏区岩层扩容、离层、滑动，从而提高其承载能力。

锚杆不能伸入稳定岩层时，其作用主要是在破坏区内形成次生承载层，它可以阻止上部破坏岩层的进一步扩容和离层。

次生承载层厚度的影响因素很多，而且是不断变化的。

当其远小于巷道尺寸时，必须考虑压曲失稳和弯曲失稳。

（3）锚杆的后期作用

当次生承载层压曲失稳后，如果能满足块体咬合平衡，巷道顶板仍能保持稳定。

两倾斜锚杆作用明显，它不仅可以阻止破坏岩层滑落，同时有一定的控制转动的作用。

但是，当转动角度较大时，要求倾斜锚杆承受的载荷很大，平衡不易满足，因此，锚杆群支护很容易失稳、垮落，而且倾斜锚杆端部的岩层因受力过大也会发生破坏。

组合构件的作用，减小了顶板岩层发生转动失稳的可能性。

同时，托梁均衡了角锚杆端头岩层受力，使其工作阻力得以充分发挥，阻止顶板岩层的滑落失稳。

托梁与角锚杆共同作用组成了一个组合支护统，即使顶板中部锚杆的作用不大，也能保持顶板岩层的稳定性。

（4）煤帮锚杆的作用

煤巷两帮变形破坏特征主要是扩容、松动和挤出。

由于煤层强度较低，且受到采动影响，所以煤巷两帮支护显得尤为重要。

打锚杆后，对煤帮的两种变形均有控制作用，加钢筋托梁后效果会更好。

（6）锚索作用机理

锚索具有锚固深度大、锚固力大、可施加较大预紧力等优点，是困难巷道工程支护加固不可缺少的重要手段。

端锚预应力锚索一般认为主要起悬吊作用。

锚索的作用主要是将锚杆支护形成的次生承载层与围岩的主承载层相连，提高次生承载层的稳定性。

即使次生承载层发生断裂、转动，也不致于失稳而引起的顶板垮落。

锚索可施加较大的预紧力，可挤紧和严密岩层中的层理、节理裂隙等不连续面，增加不连续面之间的摩擦力，从而提高围岩的整体强度。

九、井下锚杆锚固力拉拔试验

锚杆锚固力拉拔试验是锚杆支护常规实测项目，用于评价巷道围岩的可锚性。

拉拔试验应在要支护的巷道现场或类似条件围岩中进行，每次不少于3根锚杆。

拉拔试验时采用端部锚固，用300mm长度的K型树脂锚固剂及选用的锚杆杆体在钻孔中进行。

锚杆锚固拉拔力应≥50kN。

在以下情况之一时必须进行锚杆锚固拉拔试验：

（1）锚杆支护初始设计之前；

（2）支护设计变更；

（3）支护材料变更；

（4）围岩地质条件发生变化。

十、巷道围岩地质力学参数相关知识：

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。

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，煤层赋存条件明显变化等，应对地质力学参数进行重新测定。

十三、煤巷锚杆支护材料

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、W钢带）、金属网，锚索、锚具、锚索托板、锚索托梁等。

各构件的性能、强度与结构应相互匹配。

金属锚杆杆体应符合以下规定：

（1）高强度螺纹钢锚杆杆体必须使用左旋无纵筋螺纹钢。

（2）高强度杆体的屈服强度不低于400MPa，极限抗拉强度不低于

570MPa，延伸率不低于15%；

（3）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%；

（4）杆尾螺纹应采用滚压加工工艺成型，保证杆尾螺纹部分破断力不低

于杆体破断力的90%。

（5）锚杆杆体不直度不大于3mm/m。

树脂锚固剂：

执行煤炭行业MT146.1-2002标准。

锚杆托板应符合以下规定：

（1）金属托板形状应为拱形，根据需要还应配用调心垫圈。

（2）托板的承载能力应与杆体尾部螺纹承载力相匹配。

（3）金属托板尺寸不小于100100mm，其厚度不小于6mm。

组合构件应符合以下规定：

（1）根据巷道条件选用钢筋托梁和W型钢带。

（2）托梁宽度应与托板匹配（托板尺寸应大于托梁宽度20mm）。

托梁必须保证焊接质量。

（3）W钢带煤炭行业MT/T861-2000《矿用W钢带》标准。

巷道顶板网应采用金属网，优先选用菱形金属网。

巷帮可根据条件选符合相应技术指标的金属网及其它材料的网。

锚索应符合以下规定：

（1）锚索索体应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3.5%；

（2）锚索索体锚固端应设置搅拌头和锚固剂堵头，以保证锚索锚固质量

（3）锚具的承载能力应不小于索体拉断载荷；

（4）托板和托梁的承载能力应与索体强度匹配；

（5）树脂锚固锚索的锚固长度不应小于1200mm。

十四、煤巷锚杆支护施工

煤巷锚杆支护施工前应做好准备工作：

（1）支护材料：

根据设计要求准备好施工所需的支护材料，并确保品质量；

（2）施工机具：

根据巷道围岩条件，选择合适的锚杆机具，保证产质量和配件；

（3）编制掘进工作面作业规程；

（4）对操作工人进行规程贯彻学习，使其了解施工工艺，技术要求，机具的操作方法，强调施工质量的重要性。

十五、煤巷掘进应符合以下规定：

（1）尽量采用综掘，减少掘进对巷道稳定性的影响。

若迫不得以采用炮掘，必须进行合理的爆破参数设计，最大程度地减小爆破作业对巷道围岩的破坏；

（2）掘进按断面设计尺寸进行，保证成形质量。

掘进尺寸与设计尺寸相差不得超过200mm；

（3）若因不可抗拒的原因造成巷道断面超宽、超高大于500mm时，必须变更支护设计，采用补打锚杆（锚索）或其它支护方式进行加固临时支护应符合以下规定：

（1）   严禁空顶作业，必须进行临时支护；

（2）优先选用具有初撑力临时支护装置。

锚杆应紧跟掘进工作面及时支护，最大空顶距应严格按设计要求执行。

最小空顶距不得大于200mm。

严禁留较大的空顶交给下一班补打锚杆。

十六、锚杆钻孔应符合以下规定：

（1）钻孔前根据设计要求和围岩定好孔位；

（2）钻孔直径应与锚杆杆体、锚固剂匹配；

（3）钻孔深度必须符合设计要求，不得超过允许的误差范围；

（4）钻孔轴线方向应符合设计要求，偏差应控制在5之内；

（5）钻孔中煤岩粉应在安装锚杆前清理干净。

十七、锚杆安装应符合以下规定：

（1）锚杆安装前应检查锚固剂性状。

严禁使用过期、硬结、破裂等变质失效的锚固剂；

（2）安装树脂锚固剂时，必须严格按照设计要求的数量和顺序进行。

当少放锚固剂，不能达到设计的锚固长度时，按不合格处理；

（3）树脂药卷搅拌时间按厂家要求严格控制，同时要求搅拌过程连续进行，中途不得间断；

（4）锚杆托板应紧贴组合构件或岩（煤）壁;

（5）顶板锚杆的安装扭矩不得小于120N*m；帮锚杆的安装扭矩不得小于80N*m；

（6）锚杆间排距误差不得超过100mm。

组合构件应尽量与巷道壁面保持良好接触。

当巷道壁面不平整，组合构

件无法贴紧时，应采用背板材料垫实。

铺网应按设计要求进行。

铺网时必须将网铺平拉紧，网片间连接牢固。

十八、锚索安装应符合以下规定：

（1）锚索应紧跟掘进工作面安装；

（2）钻孔直径不得大于28mm，其它同锚杆钻孔；

（3）锚索安装后必须施加一定的预紧力，预紧力的值应控制在80~100kN

（4）张拉锚索时要两人协作，操作人员要避开张拉缸轴线方向，以保证安全；

（5）张拉时不合格锚索，必须在其附近补打；

（6）张拉后，锚索的外露长度不得超过300mm；

（7）锚索间排距误差不得超过50mm。

十九、遇断层、煤层松软区、地应力异常区、采动影响区等复杂区域，采取加密锚杆、全长锚固、增打锚索、打点柱、金属支架等进行加强支护。

施工过程中，如发现变形显著增加，顶板出现较大淋水，围岩非常破碎大面积片帮掉渣，巷道不易成型，钻眼速度异常等情况，应立即停止作业，分析原因，采取加强支护措施。

距掘进工作面200m以内，必须备有5~10架金属支架及相应支护材料，以备紧急情况使用。

应对锚杆支护巷道应进行定期检查。

对失效的锚杆、锚索应及时补打对松动的螺母应及时紧固，对其它破损的支护构件及时修补。

二十、锚杆安装几何参数检测应符合以下规定：

（1）安装几何参数检测验收由班组完成。

检测间距不大于15m，每次检测

点数不应少于3个。

（2）几何参数检测内容包括锚杆间、排距，锚杆安装角度，锚杆外露长度等；

（3）锚杆间、排距检测：

采用钢卷尺测量测点处呈四边形布置的4根锚杆

之间距离；

（4）安装角度检测：

采用半圆仪测量钻孔方位角；

（5）锚杆外露长度检测：

采用钢板尺测量测点处一排锚杆外露长度最大值。

二十一、锚杆托板安装质量检测应符合以下规定：

（1）锚杆托板应安装牢固，与组合构件一同紧贴围岩表面，不松动。

对难以接触部位应楔紧、背实；

（2）锚杆托板安装质量检测方法采用实地观察和现场搬动；

（3）检测频度同锚杆几何参数，每个测点应以一排锚杆托板为一组检测。

二十二、锚杆锚固拉拔力检测符合以下规定：

（1）锚固拉拔力检测采用拉拔计在巷道中完成；

（2）锚固拉拔力检测抽样率为1%。

每300根顶（帮）锚杆抽样一组（3根）进行检查。

拉拔加载至锚杆杆体屈服为止；

（3）当支护设计、支护材料发生变更；围岩地质条件发生较大变化，如遇断层、破碎带、褶曲等构造；顶板出现较大淋水，应作相应的拉拔试验；

（4）被检测的3根锚杆都应符合设计要求。

只要有1根不合格，再抽样一组（3根）进行试验。

再不合要求，必须组织有关人员研究锚杆施工质量不合格的原因，并采取相应的处理措施。

二十三、井下锚杆锚固力抽检符合以下规定：

（1）采用锚杆拉拔计进行井下锚杆锚固力抽检；

（2）锚杆锚固力抽检抽样率为5%。

每300根顶（帮）锚杆抽样一组（15根）进行检查。

不足300根时，按300根考虑；

（3）抽检指标为：

顶板锚杆锚固力不得低于70kN，帮锚杆锚固力不得低于50kN；

（4）抽检中发现不合格锚杆，应在其周围补打合格锚杆。

二十四、锚杆预紧力检查符合以下规定：

（1）锚杆预紧力检查采用力矩扳手；

（2）每小班顶帮各抽样一组（3根）进行锚杆螺母扭矩检测。

每根锚杆螺母拧紧力矩应符合技术要求；

（3）每组中有一个螺母扭矩不合格，就要再抽查一组（3根）。

若仍发现有不合格的，应将本班安装的所有螺母重新拧紧一遍。

二十五、组合构件与铺网安装质量检测应符合以下规定：

采用现场观察方法检测。

组合构件与金属网应紧贴巷道表面。

尺量网片搭接长度，应符合设计要求。

网间按设计要求连接牢固。

锚索安装质量检测应符合以下规定：

（1）锚索安装几何参数，包括间距、排距，安装角度及锚索外露长度等，由班组每班进行检查验收；

（2）锚索预紧力的最低值应不小于设计值的90%。

二十六、锚杆支护设计

生产矿井在编制采区设计，水平延伸设计及回采工作面设计时，凡采用锚杆支护的必须有支护设计专篇。

锚杆等支护形式、间排距、锚杆锚索的规格，有效支护长度、安装角度、混泥土标号、喷体厚度、锚固力、予紧力、锚杆锚固材料、联合支护的其它材料等必须在设计中明确规定。

锚杆支护设计要依据，地质部门提供的可靠的地质资料，根据顶板岩石构围岩状况，地质构造，并参照各盘区矿压观察数据确定各项支护参数。

在新盘区新水平的巷道施工中，地质部门要及时收集有关地质资料，发现有重大变化时，及时给设计部门提供资料，设计部门对支护设计要及时做出修改下达设计修改通知书。

施工队组要依据支护设计和地质说明书编制施工作业规程。

作业规程中要对锚杆、锚喷等支护形式，锚杆、锚索的规格、安装角度、锚固剂材料、锚固长度、锚杆锚索的有效支护长度，联合支护的其它材料、锚喷厚度、混凝土标号、顶板围岩涌水的处理，临时支护形式、最大最小空顶距、锚杆锚索的初锚力、锚杆拉力试验、顶板岩层监测等做出明确规定。

采区设计，水平延伸设计，综采工作面设计必须报公司总工程师审批。

新盘区巷道、新综采工作面的回采巷道必须经公司审批同意后方可组织施工。

锚杆杆体应选用高强度螺纹钢，回采工作面顺槽靠工作面一侧也可采用高强度塑钢杆体。

锚杆杆体应根据巷道围岩稳定性分类情况以及支护设计要求选定直径和长度。

在坚硬岩层和煤体中采用树脂锚固剂作端锚时，锚固长度不小于杆体长度的1/3。

在松软岩层、松软煤体中采用锚杆支护时，必须采用全长锚固。

永久大巷及硐室应采用锚网、锚喷联合支护。

其它巷道可采用锚网加钢带联合支护。

顶板为煤层以及松软岩层、层节理及其发育的岩巷、煤巷，必须采用锚杆锚索联合支护，锚索必须锚固在坚硬顶板岩层中。

锚杆的承载力不小于100KN，初锚力不小于70KN。

锚索的承载力不小于250KN，张拉预紧力不小于100KN，托板、托梁的强度必须与锚杆、锚索的承载力相匹配。

二十七、锚杆施工管理

打锚杆眼前和安装锚杆前必须坚持首先敲帮问顶，处理活杆然后作业。

锚杆、锚索原则上和岩面垂直，托板、托梁必须紧贴岩面。

凡锚杆初锚力、预紧力达不到设计要求，托板、托梁经采取措施仍无法紧贴岩面时，必须在附近打锚杆。

打锚杆眼和安装锚杆时必须在有可靠的临时支护下进行。

锚杆间排距、锚杆（索）的有效支护长度、锚固长度、锚杆（索）距工作面距离必须按作业规程规定作业。

当工作面地质条件发生变化时，必须及时修改支护参数，并报矿总工程师批准。

二十八、支护材料检验

锚杆支护材料的规格和强度必须符合设计要求。

：

采购锚杆支护材料必须符合以下条件。

①所采用锚杆支护材料厂家，必须有生产许可证，产品有出厂检验合格证。

②杆体有破断力检验报告。

使用不同厂家的钢材，每一批都需进行破断力检验。

③锚固剂生产厂家，还必须取得煤矿安全标志证书。

产品名牌上必须注明失效期。

支护材料的检验标准执行《中华人民共和国煤炭行业MT146、1-1955树脂锚杆锚固剂》和《中华人民共和国煤炭行业标准MT146、2-1995树脂锚杆金属杆体及其附件》的规定。

检测项目为：

锚杆锚索、托盘、钢带、金属（塑料）网、锚固剂等的材质、品种、规格、强度、时效等，塑料网要进行抗静电和阻燃试验。

已经过期和失效的锚固剂严禁使用。

锚杆拉力计和力矩搬手，锚索的张拉力要定期进行验定。