A组煤东翼皮带机上山梁网支护.docx

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A组煤东翼皮带机上山梁网支护

范例

：

潘北矿-490mA组煤东翼皮带机上山及其相关峒室大跨度交叉点锚梁网支护

一、巷道断面要求

该施工地点位于-490m东翼A组煤采区，是皮带机上山与皮带机石门交叉点。

石门与上山之间成46°斜面交叉，牛鼻子处最大宽度11.5m,巷道高3.5m；由于断面较大，采用架棚巷道无法满足使用需求，所以该皮带机上山及其相关峒室采用锚梁索支护。

二、巷道地质采矿条件分析

潘北矿-490mA组煤东翼皮带机上山及其相关峒室位于矿井东一采区，巷道全部位于矿井A组煤3煤层内。

巷道（峒室）是由-490东翼皮带机石门跟3煤层顶板按95°施工至-458m标高后按229°方位拨门、然后继续施工皮带机上山至-371.584标高所形成。

3煤层：

黑色，上部块状为主，下部粉末状为主，半亮-半暗型煤。

煤层厚5.5~6.2m，平均5.95m；煤层倾角15°～22°，平均18°。

3煤层直接顶是泥质粉砂岩：

灰色，粉粒结构，性脆，含少量云母片，滑面较发育。

硬度较小，容易破碎冒落，厚度4.1m；老顶是中粗砂岩，层理发育，硬度较大，厚度10m。

煤层底板是泥质粉砂岩，厚1.6m，其下是1煤:

黑色，粉末状，简单结构，半亮~半暗型煤。

1煤层厚3.42~4.09m，平均3.76m。

根据资料分析，本区段煤岩层为一单斜构造，地层倾向北东，地层产状为24-38°∠15～22°。

预计在施工中将会揭露一条正断层DF9-195°∠75°，落差在10m左右。

巷道的主要充水因素为3煤顶板砂岩裂隙水、断层水及灰岩水。

三、巷道支护影响因素分析

（一）巷道围岩松软。

巷道位于A组3煤层中，该煤层厚近6m，且煤层松软，易碎和易坍塌。

巷道两帮围岩控制困难。

（二）巷道顶板岩层破碎易冒进落。

3煤层直接顶板是厚度4.1m的泥质粉砂岩，该岩层性脆，滑面较发育，硬度较小，容易破碎冒落。

（三）巷道底板松软。

巷道底板是2.5m厚左右的3煤层，3煤层下面1.6m处即是A组1煤层，其厚度大于3m。

因此底板较松软，易破坏，巷道长期服务，巷道底板控制困难。

（四）巷道老顶中粗砂岩含有裂隙水。

直接顶上面是中粗砂岩，虽然该岩层有利于顶板支护，但砂岩中的裂隙水仍然会对顶板锚杆、锚索支护产生锈蚀破坏。

（五）巷道断面大。

该峒室有两个大断面的石门与上山相交而成。

其石门宽5m，上山宽5.6m，其交会所形成的峒室的最大跨度达到11.5m，峒室平面的内接圆直径亦达到7.8m。

（六）断面大，巷帮高根据矿技术要求，皮带机峒室设计高度3.5m，宽5.6m，支护断面积19.6m2。

对于较松软的巷帮煤体，加上锚杆支护的深度有限，煤帮的片帮、坍塌和变形控制比较困难。

（七）巷道服务时间长。

四、巷道支护技术对策

（一）采用锚索与锚杆相结合、以锚索支护为主的组合支护技术

巷道采用锚梁网支护，包括锚杆与钢带配套的组合锚杆支护及锚索与钢梁配套的组合锚索支护。

组合锚杆支护与组合锚索支护之间，通过相互叠压，形成锚杆与锚索之间的组合支护。

整个顶板通过锚杆与锚索之间的组合支护，形成在平面上锚杆与锚索梁组合、在顶板深度上深浅锚固相配合的三维锚杆、锚索群支护结构。

（二）增加锚索锚固深度，使锚索锚固段尽可能位于稳定岩层中

悬吊原理是锚索支护的基本原理。

按照悬吊作用原理进行锚索支护设计，或者说锚索支护的悬吊作用是否能够实现或全部实现，关键取决于两个因素：

一是锚固的岩层是否稳定可靠。

锚索锚固的岩层是否稳定可靠取决于该岩层是否位于巷道顶板变形破坏的范围之外，取决于该岩层是否具有足够的厚度、强度和完整性。

通过将锚索锚固段设计位于顶板中粗砂岩中，确保锚索锚固层位稳定可靠。

（三）提高锚索外锚的强度和刚度，采用18号槽钢作为锚索外锚的组合梁

锚索支护是一个支护结构系统，这个系统中任何一处发生问题或存在薄弱环节，都会导致系统破坏，造成锚索支护效果降低或失败。

对于顶板压力和变形较大的巷道，在提高锚索设计支护强度的同时，必须保证锚索的外锚结构具有与之相匹配的支护性能。

锚索外锚的支护性能要求包括两个方面，一是外锚结构的强度应该能在锚索额定锚固力下正常工作而不会被压坏；二是外锚结构不会因锚索载荷高而发生塑性变形，从而使顶板岩层发生较大变形或锚索外锚发生松动卸载。

采用强度较高和刚度也较高的18号槽钢带作为锚索的外锚梁可满足上要求。

（四）提高巷道两帮的支护强度，增强巷帮对于顶板的支撑能力

巷道支护强度是一个三维强度概念，它包括顶板、两帮及底板。

这三个方向的支护是相互关联的、相互作用的，任何一方支护强度的降低或无支护都会对其它两个方向的支护产生影响，并降低巷道的整体支护强度或支护效果。

提高巷帮的支撑能力可以降低顶板的下沉和变形，有利于巷道顶板支护。

加强或提高巷帮的支护强度显然会加强和提高整个巷道的支护强度。

通常简化或忽视巷帮支护，是因为人们认为巷帮支护强度高低对巷道的安全与变形影响不大，对于大断面峒室，加强和提高巷帮的支护强度是不可或缺的。

在锚杆支护的基础上，增加巷帮锚索桁架以加强巷帮支护。

（五）提高锚索锚固密实度和内锚可靠性

锚索支护的悬吊作用是否能够实现或全部实现所取决于的第二个关键因素是，锚索的实际内锚强度是否达到设计的锚固强度。

目前，锚索的实际内锚强度远低于锚索的额定锚固强度，其主要原因在于锚索的内锚结构及安装工艺存在技术问题，致使锚索锚固剪应力分布严重不均、锚固剂锚固密实度低。

通过采用在钢绞线中绑扎棉纱，防止锚固剂脱落，保证锚固剂锚固密实。

（六）对巷道表面进行喷浆封闭

由于巷道服务时间长，围岩表面易风化破碎；围岩表面破碎后，会降低锚梁索支护效果；3煤层顶板砂岩中有裂隙水，其向下渗透不仅会弱化巷道围岩，也会对锚杆、锚索产生较严重的腐蚀破坏。

对峒室表面进行喷浆，一可以加固围岩表面的破碎岩体，提高其抗剪强度和抗拉强度；二可以对围岩表面进行封闭处理，防止围岩风化；三可以对锚杆、锚索进行密闭处理，防止其锈蚀破坏，或减缓其锈蚀与破坏的进程。

（七）交叉点锚梁索支护方案

1.巷道掘进层位与掘进断面

皮带机石门掘进至交叉点范围后，巷道进入3煤层内。

交叉点沿3煤层顶板掘进，以3煤层顶板作为巷道的顶板。

交叉点巷道宽度由5m逐渐加宽到牛鼻子处的11.5m，巷道中高3500mm，巷道掘进断由面积17.5m2逐渐增大到40.25m2。

2.交叉点进入段顶板支护方案

皮带机石门掘进至图二-

-1中A—A断面时，开始采用锚梁索支护。

巷道采用斜梯形断面形状，并跟3煤层顶板掘进。

巷道中高3500mm，巷道宽5000mm，巷道掘进断面17.5m2。

在A—A断面与B—B断面之间，共安装3棚锚梁索支架。

巷道顶板的锚梁索支架由18号槽钢梁和锚索组成。

槽钢梁长4900mm，槽钢梁沿巷道横向安装，每根槽钢梁上等间距布置6根锚索。

巷道两肩窝采用Φ17.8×6300mm锚索，其余采用Φ17.8×8500mm锚索。

锚索支架棚、间距800×900mm。

全部锚索均穿过槽钢梁垂直锚入顶板。

槽钢梁内加装锚索垫板，垫板采用面积200×140mm2、厚度不小于20mm的钢板制作。

相应于Φ17.8×6300mm锚索和Φ17.8×8500mm锚索的锚索孔深分别是6000mm、8200mm，孔径均为28mm。

锚索的锚固长度须不短于2000mm。

须在每根钢绞线上锚固段外端处（距钢绞线端头2200mm）绑扎棉纱，以阻止搅拌时的锚固剂向下掉落，增加锚固剂锚固的密实性。

每个锚索孔内安装4支Z2350树脂药卷。

3.交叉点退出段顶板支护方案

交叉点掘进至图二-

-1中C—C断面时，开始进入退出段。

巷道采用斜梯形断面形状，并跟3煤层顶板掘进。

巷道中高3500mm，巷道宽5600mm，巷道掘进断面19.6m2。

在退出段C—C断面至D—D断面区间，共安装3棚锚梁索支架。

巷道顶板的锚梁索支架由18号槽钢梁和锚索组成。

槽钢梁长5500mm，槽钢梁沿巷道横向安装，每根槽钢梁上等间距布置6根锚索。

巷道两肩窝采用Φ17.8×6300mm锚索，其余采用Φ17.8×8500mm锚索。

锚索支架棚、间距800×1000mm。

其余同交叉点进入段支护设计。

图2-5交叉点锚梁网支护范围设计图

图2-6皮带机石门与上山交叉点锚索梁索支护方案（平面图）

4.交叉点直线段顶板掘进支护方案

皮带机石门掘进进入峒室后，巷道掘进层位不变，巷道采用斜梯形断面形状，仍跟3煤层顶板掘进。

巷道中高不大于2800mm，巷道宽5000mm，巷道掘进断面14m2。

顶板支护采用两种支护单元进行支护：

第1支护单元由锚杆、锚索和W钢带组成，钢带长度4.9m，规格为4900×280×5mm。

钢带沿巷道顶板横向布置，每根钢带上安装4根锚杆、2根锚索。

锚索规格为Φ17.8×8500mm，锚杆规格为Φ20×2500mm。

锚索布置在掘进巷道的中部。

锚索支架棚、间距800×900mm。

全部锚索、锚杆均穿过钢带垂直锚入顶板。

锚索托板采用面积280×280mm2、厚度不小于18（20）mm的钢板制作。

锚索、锚杆孔径均为28mm。

锚索的锚固长度须不短于2000mm。

须在每根钢绞线上锚固段外端处（距钢绞线端头2200mm，采用4支Z2350药卷时2000mm）绑扎棉纱，以阻止搅拌时的锚固剂向下掉落，增加锚固剂锚固的密实性。

每个锚索孔内安装4支Z2350中速树脂药卷。

每个锚杆孔内安装2支Z2350中速树脂药卷。

第2支护单元由18号槽钢梁和锚索组成。

沿巷道纵向共布置3排槽钢梁，分别距巷道右帮600mm、3400mm、4400mm。

槽钢梁长3800（有1根长4600）mm，槽钢梁沿巷道纵向安装，并压紧钢带。

每根槽钢梁上布置4根锚索（4600mm长槽钢梁上安装5根锚索）。

距左、右巷帮600mm处采用Φ17.8×6300mm的锚索，其余地方采用Φ17.8×8500mm锚索。

锚索棚距800mm。

全部锚索均穿过槽钢梁垂直锚入顶板。

槽钢梁内加装锚索垫板，垫板采用面积200×140mm2、厚度不小于20mm的钢板制作。

相应于Φ17.8×6300mm锚索和Φ17.8×8500mm锚索的锚索孔深分别是6000mm、8200mm，孔径均为28mm。

每个锚索孔内安装3支Z2380树脂药卷或4支Z2350树脂花卷。

顶板背护与上述相同。

5.交叉点拔门处顶板掘进支护方案

巷道掘进层位不变，巷道采用斜梯形断面形状，仍跟3煤层顶板掘进。

巷道中高不大于3500mm。

在掘进至图二-

-1中的C—C断面之前，巷道宽度逐渐加宽，巷道断面逐渐增大，直至到达C—C断面，巷道宽度达到5600mm，巷道掘进断面达到19.6m2。

巷道支护方案同上述交叉点峒室直线段顶板掘进支护方案，只是随着巷道掘进宽度的变化，巷道顶板钢带不断加长，钢带的布置近似垂直于皮带机上山，其上的锚杆数量也随之增加。

6.巷帮支护方案

巷帮支护由两个支护单元构成。

第一支护单元：

采用锚杆+钢带+钢筋笆（网）支护。

钢带规格：

1900×280×5mm，锚杆及钢筋笆与顶板支护用的相同。

钢带沿巷道纵向布置，并相互搭接。

沿巷道高度方向，上帮共布置5排锚杆，下帮共布置4排锚杆。

每根钢带上布置3根锚杆。

锚杆间排、距800×800mm。

锚杆孔深2450，孔径Φ28mm。

巷帮最上、最下部的锚杆分别按与水平面成20度仰、俯角锚入顶板与煤层，其余锚杆垂直煤帮表面锚入煤体。

第二支护单元：

采用锚索与T3钢带组成巷帮锚索支护桁架。

T3钢带沿巷帮竖向布置，并压住钢带，其间、排距1800（上帮：

2200）×1600mm。

T3钢带上的锚索垂直煤帮锚入。

锚索的锚固结构同顶板锚索。

7.喷射砼

交叉点掘进支护完毕后，对交叉点围岩表面进行喷射砼。

喷层厚100mm，砼强度C20。

8.主要技术参数

顶板锚索规格：

Φ17.8×8500mm，Φ17.8×6300mm（强度等级1860MPa）；

顶板钢带：

4900×280×5mm；

18号槽钢梁：

长3800，4900mm，5500mm；

T3钢带：

280mm，2400mm；

顶板锚索间排距：

1000×800mm；

顶板锚杆间排距：

900×800mm；

巷帮锚杆间排距：

800×800mm；

锚杆：

Φ20×2500mm；

巷帮钢带：

2000×280×5mm；

锚索安装预紧力：

100KN；

锚索安装深度：

6000mm，8200mm；

锚索锚固长度：

＞2000mm；

锚杆安装深度：

2450mm；

锚杆锚固长度：

＞1000mm；

锚杆（锚索）钻孔直径：

Φ28mm。

9.支护材料

树脂锚杆是由杆体、树脂锚固剂、托板及螺母组成。

杆体：

锚杆材料选用左旋螺纹钢等强锚杆，其屈服强度应不小于440Mpa。

杆体尾部螺纹采用滚丝工艺加工，其承载力应不小于杆体破断载荷的90%，杆体前端加工成“一”字形。

螺母：

采用能够实现快速安装的扭距螺母。

顶板锚杆螺母材料的抗拉强度应不低于630MPa，巷帮锚杆螺母材料的抗拉强度应不低于375Mpa，螺母螺纹的承载力应大于锚杆杆体尾部螺纹承载力。

顶板锚杆螺母的开启扭矩不低于120

，巷帮锚杆螺母的开启扭矩不低于100

。

锚杆托板：

锚杆托板强度必须与锚杆杆体强度相匹配。

选用与锚杆体配套的M形金属托板，托板的承载力应不小于165KN。

托板采用屈服强度大于235MPa的钢材加工，厚度不小于10mm，其中心孔直径22mm。

树脂锚固剂：

选用Z2380、Z2350的中速树脂锚固剂。

锚索采用高强度低松驰预应力钢绞线制作，钢绞线和锚具应选用大型正规钢丝、锚具专业生产厂生产的产品，购置和采用的钢绞线必须符合BG/T5224—2002标准。