2101工作面切眼设计.docx

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2101工作面切眼设计

大远煤业

1201N工作面切眼支护设计

审批：

总工程师：

主管矿长：

生

产

部：

安

监

部：

技

术

部：

审

核：

编

制：

日

期：

2011年5月

一、地质概况

1201N工作面位于+1200水平以上一采区内，东部与庄车坪采空区相临；西部以+1200水平为界；南部以2#煤层尖灭线为界。

地面标高+1420〜+1585,埋深140〜304m

1201N工作面切眼位于该工作面的北部，全长平距105m斜距150m摸大煤底板掘进，该切眼煤层伪倾角为45°。

根据现场钻探及溜子道、运料巷揭露证实，在掘进区域内，2#煤铅垂厚度6.0〜9.2m,真厚度4.0〜8.0m。

2#煤的煤层产状：

走向：

NE2（〜26°，倾向NV，倾角39〜45°。

煤层顶板变化较大，大部分煤层直接顶为灰色粉砂岩或砂质泥岩，厚度0〜8.0m,f=4〜6.14;部分地段有泥岩或砂质泥岩伪顶，厚度0〜0.5m,

含植物根部化石，易与上部岩石发生离层；老顶，细〜中、粗粒砂岩，浅灰色，厚3〜11m,f=6.31。

局部地段老顶直接覆盖于煤层之上。

煤层底板为泥质或炭质粉砂岩，灰〜深灰色，间夹薄煤层，f=3〜4.7。

2#煤下距3#煤31〜37m距5#煤53m左右。

2#煤顶、底板岩性特征表

顶底板名称

岩石名称

厚度（m）

岩性特征

老顶

中砂岩

3〜5.0

本层为K3砂岩，位于二迭系山西组底部，以中砂岩为主，有时为细砂岩或粗砂岩。

f=6.31。

裂隙承压含水。

直接顶

粉砂岩或砂质泥岩

0〜8.0

灰色，含植物化石，f=4〜6.14

伪顶

泥岩或砂质泥岩

0〜0.5

含植物化石，易与上部岩石离层。

直接底

泥质或炭质粉砂岩

6.0

灰〜深灰色，以粉砂岩为主，间夹2〜3层溥煤层，

其中最厚的达到1.0m,沉积不稳定，不可采，靠近煤层处则为泥质或炭质粉砂岩。

f=3〜4.7

老底

中〜粗粒砂岩

12.0±

浅灰〜灰白色，胶结程度不均一，大都分比较坚硬，局部被水浸泡后结构疏松，f=4〜15.61。

该切眼构造比较复杂，根据两巷揭露资料，在切眼中很可能存在多条断层，煤层裂隙节理也较发育。

二、巷道布置及断面设计

根据生产和施工的要求，切眼摸2#煤底板掘进，断面为矩形，规格:

净宽X净高=7.0x2.6m,切眼分两次掘进，第一次掘进时净断面为4.0

x2.6m，第二次掘进时净断面为3.0x2.6m,切眼采用锚网加锚索进行支护。

三、锚杆（索）支护参数设计

对于本巷道参照《煤矿锚杆支护技术》中组合梁及悬吊理论进行计算。

1、顶锚杆长度

L=Ll+L2

式中：

Li锚杆外露长度，Li=0.1m

L2——锚固有效组合厚度

L2=0.612B（KiP/（©（5i+S2）））1/2

K――与施工方法有关的安全系数,Ki=6

B巷道跨度B=7.2m

P――组合梁上均布载荷

P=Y.L=14X2.4=33.6KPa=0.0336MPa

ri——上覆煤层容重丫i=14KN/m

L――初选锚杆长度L=2.5m

©与组合梁层数有关的系数，©=0.65

5i――组合梁最上一层抗拉强度，5i=0.375MPa

52——原岩水平应力，52二入丫Z=0.3X24X304=4068KPa=4.2MPa

入侧压力系数，入=0.3

3丫一一上覆岩层平均容重，丫=24KN/m

Z――巷道最大埋深，为304m

1/2

L2=0.612X7.2X[6X0.0336/（0.65X（0.375+4.2））]=1.4m

L=0.1+1.4=1.5m

根据以往施工经验，为保证施工安全，选锚杆长度L=2.5m

2、顶锚杆锚固力

根据《峰局煤巷树脂锚杆支护技术规范》锚杆锚固力为130KN。

3、顶锚杆间距

D<1.63mi（S1/KP1）1/2

式中：

m组合梁最下一层岩层厚度，m=0.1m

Si――最下一层岩层抗拉强度，Si=0.375MPa

K――安全系数K=10

P1――本层自重均布载荷

P1丫.m

丫最下一层容重，丫=14KN/m

P1=14X0.仁1.4X10-3MPa

D<1.63X0.1X[0.375/10X1.4X10-3）]1/2=0.94m

施工时按照锚杆间距1.6m,锚索间距1.6m,锚杆锚索交替排列的

顺序进行支护，锚索固定到煤层顶板1.5m以上，锚索长度初取为9.0m

直径17.8mm低松驰钢绞线，锚固剂选用CK2860树脂锚固剂1卷，Z2860树脂锚固剂2卷，根据以往施工经验，其锚固力可达380KN以上，满足

要求。

4、顶锚杆排距

L。

二nN/2KyaL

式中：

n每排锚杆根数，第次掘切眼时n-5,第一次扩掘切眼

时n=11

N——锚杆锚固力，N=130KN

K安全系数，K=3

3

丫上覆岩（煤）层容重丫=14KN/m

a巷道掘进宽度之半，第一次掘切眼时，a=2.0m第一次

掘扩切眼时，a=3.5m

L锚杆长度L=2.5m

L°=6X130/2x3X14X2.0x2.4=1.1m

Lo=11X130/2x3X14X3.5x2.4=2.0m

根据以往施工经验，取L°=0.8m

5、角锚杆与水平夹角

角锚杆与水平夹角B应满足下式要求

Leos0>0.2+Li

式中：

L锚杆长度，L=2.4m

L1角锚杆到煤壁的距离L=0.1m

cos0>0.35/2.4

0<81°取0=70°

6、顶锚杆材质与直径

顶锚杆设计锚固力为130KN采用全螺纹等强锚杆，规格①22x

2500mm

7、锚固剂数量

n=Li（©孔2-d21）/©卷2L卷

式中：

n锚固剂卷数

©孔锚杆孔直径©孔=28mm

d锚杆直径，d=22mm

©卷树脂锚固剂直径，©卷=28mm

L——锚固剂充填长度，L=1900mm

L卷一一树脂锚固剂长度，L卷=350mm

222

n=1900X（28-22）/（28x350）=3.1

故取n=4卷，考虑锚杆快速安装，选用CK2835树脂锚固剂1卷，

Z2835树脂锚固剂1卷，Z2335树脂锚固剂3卷。

考核其锚固力：

P锚=nX©孔XSiXL锚XK

式中：

©孔锚杆孔直径，©孔=28mm=0.028m

Si――锚固剂与孔壁间的粘结强度，Si=1.45MPa=1450KPa

L锚——树脂锚固剂长度，L锚=4X350=1400mm=1.4m

K药卷长度充填系数，K=1.60

P锚=3.14X0.028X1450X1.4X1.6=285.7KN>130KN满足要求

&帮锚杆长度

两帮潜在松塌区宽度

L1=h-tg（45-©/2）

式中：

h――巷道掘进高度，h=2.6m

©煤体内摩擦角二arctg©二arctg0.7=35°

贝卩L1=2.5Xtg（45-35/2）=1.3m

故帮锚杆长度为：

L=L1+L+L

式中：

L1――两帮潜在松塌区宽度L1=1.3m

L2――帮锚杆锚固长度，L2=0.7m

L3锚杆外露长度，L3=0.1m

L=1.3+0.7+0.1=2.1m

取帮锚杆长度L=2.4m

9、帮锚杆间距

D

根据以往施工经验，取帮锚杆间排距均为0.8m

10、帮锚杆锚固力

帮锚杆设计锚固力60KN

11、帮锚杆材质与直径

帮锚杆设计锚固力60KN采用圆钢锚杆，规格①16X2400mm

12、帮锚杆锚固剂

帮锚杆锚固剂选用CK2835Z2385树脂锚固剂各1卷，校核其锚固力。

P锚=n©孔.8丄锚K

式中：

©孔---锚杆孔直径，©孔=28mm=0.028mm

81――树脂锚固剂与孔壁之间的粘结强度

81=1.45MPa=1450KPa

L锚一一树脂锚固剂长度，L锚=350X2=700mm=0.7m

K――树脂锚固剂长度充填系数，K=1.2

P锚=3.14X0.028X1450X0.7X1.2=107.1KN>60KN

因此满足要求。

13、锚索补强支护参数

根据锚索支护机理参数设计参照锚索悬吊理论进行计算.

（1）锚索长度

根据该处煤层厚度、直接顶厚度、伪顶厚度，将锚索固定到顶板内

1.5m以上计算可知，锚索长度初取为9.0m,施工时可以用打钻的方法由地质组测定现场顶板厚度而确定锚索长度，保证施工时锚索锚固到坚硬岩层内1.5m以上。

（2）锚索的间排距

我们取锚索的间距为1.6m,排距为0.8m，即初次掘切眼时打三根锚索，扩切眼时再打两根锚索，取锚索悬吊的重量为锚杆长度内岩石（煤）

的重量，并取2倍的安全系数设锚索的排距为Lo则:

nP=2LByLo

推出：

L。

二nP/2LBy

式中：

n每排锚索根数，掘切眼时n-3,扩切眼时n=5

P――锚索的破断载荷，P=380KN

L――锚杆长度，L=2.4m

B――巷道宽度，掘切眼时B=4.2m扩切眼时B=7.2m丫——岩体容重丫=24KN/m

掘切眼时Lo=3X380/2X2.4X4.2x24=2.3m

扩切眼时Lo=5X380/2X2.4X7.2x24=2.2m

根据以往施工经验，考虑到切眼条件较复杂，取锚索排距Lo=0.8m

（3）锚索的材料

锚索采用直径17.8mm!

氐松驰钢绞线，破断载荷为380KN

（4）锚固剂

锚索设计锚固力380KN锚固剂选用CK2860树脂锚固剂1卷，Z2860树脂锚固剂2卷，根据以往施工经验，其锚固力可达380KN以上，满足要求。

14、其它支护材料

（1）托板

顶锚杆配备120mrX120mrX8mn或©120mrX8mn金属托板，帮锚杆配备120mrX120mnx8mr或©120mrX8mn金属圆托板，另还须配备350mmx280mrX5mn钢带托板，锚索配备300X300x16mn托板。

（2）网

为了防止顶板冒落或片帮，顶板及两帮铺设10#金属菱形网。

（3）W钢带

为了防止顶板破碎危岩（煤）的垮落，顶板及两帮使用曲冈带，钢带规格：

顶部长4200mm宽280mm两帮长2600mm宽280mm厚5mm

四、巷道总体布置

该巷道采用锚网加锚索支护，锚杆采用全螺纹等强锚杆，规格①22x2500mn间距为1.6m,排距0.8m;两帮煤帮采用圆钢锚杆，规格①16X2400mn间排距均为0.8m;顶板及两帮均铺设10#金属菱形网及W钢带；顶板打设锚索，锚索采用直径17.8mm的高强度低松驰钢绞线，长度9.0m,间距1.6m,排距0.8m;第一次掘切眼时在煤帮打设一排一梁三柱（液压

点柱），间距0.8m,扩切眼在煤帮加打一排一梁三柱支架，点柱间距0.8m,板梁采用©22mn的一面平板梁，板梁长度2.6m,锚杆与锚索间距为0.7m。

由于巷道摸2#煤底板施工，底板较软，所有点柱必须穿鞋，迎山有劲，拴好防倒绳；如果遇有构造而无法摸底板施工时，则严格按中腰线施工。

五、巷道监测

1、巷道每掘进25m安设一个顶板离层指示仪，离层指示仪要安设在顶板中央，其安设必须紧跟迎头与锚杆施工同时进行。

2、班组长及验收员每班都要认真观察顶板离层指示仪，密切注意观察顶板及两帮围岩移动情况，当顶板离层达到50mn时，要加强支护缩小锚杆、锚索排距，达到100mm时，必须停止掘进，由外向里进行架棚支护，以里巷道内不得有人。

3、巷道每掘30m或每300根锚杆必须进行一组（3根）锚杆拉拨试验，拉拔加载至锚杆设计锚固力的90%有一根不合格时再抽检一组，若第一组抽检有二根（含二根）以上或第二组抽检仍达不到上述要求，要立即停止作业查明原因及时采取措施。

4、巷道每掘25m时安设两个托锚计，一个固定在锚索上，一个固

定在锚杆上，以便测定锚索和锚杆的锚固力。

5、锚杆用风动扳手拧紧，每班要抽样一组（3个）螺母，采用扭矩扳手对螺母扭矩进行检查，每个螺母的扭紧力矩应不小于400N.m若其中一个不符合要求，将扭矩不足的螺母拧紧即可。

六、安全技术措施

1、工作面迎头必须采用临时支护，严禁空顶作业，最大临时控顶距不得大于0.9m。

2、顶帮锚杆要露头即锚，紧跟迎头，严格挖掌握好控顶距，严禁控顶距离超远，否则会使顶帮难以维护。

3、施工上山如顶板破碎时必须打设超前锚杆，采用直径16mm长2.2m的树脂锚杆，用Z2335三卷锚固剂进行锚固，打设在距巷道顶板0.2m处，间距0.2m，与巷道掘进坡度呈16度夹角上挑。

巷道每掘1.4m打设一排。

4、锚索的安装必须跟头。

5、锚杆孔直径锚索孔直径为28mm以保证“三径匹配”。

6、铺设金属网要拉紧，每0.2m用一道铁丝联紧，金属网搭接长度不小于0.1m。

7、不同树脂药卷安装时，要先装超快药卷，再装中速药卷。

&锚杆必须紧贴煤帮，垂直煤帮打设。

9、工作面后方要备有一定数量的棚子和抢险材料。

10、认真执行“安全确认制度”和“审帮问顶制度”，要在措施中明确规定。

11、其它由施工单位制定详细的安全技术措施。