锚杆支护技术规范正式版本.docx
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锚杆支护技术规范正式版本
锚杆支护技术规范<正式>
第一章总则
1为贯彻安全第一的生产方针,严格执行《煤矿安全规程》和煤炭工业技术政策,确保正确地进行锚杆支护设计和施工质量,促进煤巷锚杆支护技术的健康发展,特制定本规范。
2锚杆支护巷道施工必须进行设计。
锚杆支护设计要注重现场调查研究,吸取国内外锚杆支护设计、施工和监测方面的先进经验,积极采用新技术、新工艺、新材料,做到技术先进、经济合理、安全可靠。
新采区采用锚杆支护时,要进行基础数据收集并进行锚杆支护试验工作,锚杆支护设计要组织有关单位会审,并报集团公司备案。
3对在煤巷应用锚杆支护的有关人员〔管理人员、工程技术人员及操作人员,都必须进行技术培训。
4在应用锚杆支护的巷道中,必须有矿压及安全监测设计。
在施工中必须按设计设置矿压及安全监测装置,并有专人负责监测。
第二章巷道围岩的稳定性分类
5采用煤巷锚杆支护技术,必须对巷道围岩稳定性进行分类,为指导锚杆支护设计、施工与管理提供依据。
6巷道分类按原煤炭部颁发的《缓倾斜、倾斜煤层回采巷道围岩稳定性分类方案》执行。
7煤层围岩分类指标以缓倾斜、倾斜薄煤层及中厚煤层回采巷道分类指标为基本分类指标。
其它条件下的煤巷〔如煤层上山稳定性分类指标,可根据具体情况对分类指标进行相应替代,详见表1和表2。
缓倾斜、倾斜薄及中厚煤层回采巷道分类指标
表1
分类指标
说明
顶板强度〔指单项抗压强度Mpa,下同
取巷道宽度1.5倍范围内顶板强度的加权平均值
煤层强度σcc
取巷帮煤层强度加权平均值
底板强度σcf
取巷道宽度内底板强度的加权平均值
巷道埋深H〔m
巷道所在位置至地表的垂直距离
护巷煤柱宽度X〔m
一侧煤柱的实际宽度,其中：
沿空掘巷〔无煤柱时X=0；
巷道两侧均为实体煤时X=100
采动影响系数N
只因工作面回采引起的超前支撑压力的影响
N=直接顶厚度/采高〔当N>4时,取N=4
围岩稳定性指数D
指围岩节理裂隙、层理的影响程度,以非锚杆支护工作面直接顶初次跨落步距代替
煤层上、下山分类指标
表2
分类指标
说明与代替方法
顶板强度
说明同表１
煤层强度
说明同表１
底板强度
说明同表１
Ｈ
取上、下山两端埋深的平均值
Ｘ
说明同表１
Ｎˊ
Ｎˊ＝Ｗ×Ｎ,Ｗ为煤柱影响系数,W=1-X/L。
L---为回采工作面超前支撑压力带影响范围
Ｄ
说明同表１
第三章锚杆支护设计
8锚杆支护设计应贯彻地质力学评估—初始设计—监测与信息反馈—修改设计等四个步骤。
锚杆支护设计参考以地应力为基础的煤巷锚杆支护设计方法,结合锚杆支护实践,可根据直接顶稳定情况,按悬吊理论、自然平衡拱理论、组合梁理论或锚杆楔固理论进行设计计算；亦可采用工程类比法进行设计。
无论采用哪种设计方法,都必须对支护状况进行监测,包括锚杆受力、巷道围岩表面与深部位移及弱化范围、顶板离层等内容。
根据监测信息反馈结果对设计进行验证或修改。
第9条为进行科学的锚杆支护设计,必须具备表3所要求的原始资料。
巷道施工后,根据实际揭露的围岩及地质构造等情况,对有关数据进行校核,为修改和完善锚杆支护设计提供依据。
锚杆支护设计必备的原始资料<表3>
序号
原始资料
说明与测取
1
一般取1.5倍巷道宽度范围内顶板不同岩性层数与厚度〔m
由邻近钻孔柱状图和已采工作面资料确定
2
层理间距D1〔m
指沿结构面法线方向上的间距,在巷道内或类似条件巷道测取或由表2查得
3
岩层的分层厚度D2〔m
指分层厚度的平均值或由表2查得
4
岩层的单项抗压强度σcf〔MPa
井下直接测取或利用岩样测定
5
巷道厚度hc〔m
指被巷道切割的煤层厚度
6
煤层倾角α〔。
由工作面说明书给出或在井下直接测取
7
煤层的单项抗压强度σcc〔MPa
在井下直接测取或利用煤样测定
8
巷道埋深H〔m
地表到巷道的垂直距离
9
主应力大小与方向
一般应在井下实测,条件不具备时,根据地质构造判断主应力方向
10
地质构造描述
11
水文情况描述
12
煤柱宽度X〔m
煤柱的实际宽度
13
锚杆在顶板岩层中锚固力Pr〔KN
井下顶板岩层锚杆拉拔力
14
锚杆在煤层中锚固力Pr〔KN
井下煤层锚杆拉拔力
15
巷道几何形状与尺寸
宜选用的几何形状是矩形、斜矩形和拱型
节理、层理发育情况的判断
表4
节理、层理分级
很不发育
不发育
中等发育
发育
很发育
节理间距D1〔m
>3
1-3
0.4-1
0.1-0.4
<0.1
层理间距D2〔m
>2
1-2
0.3-1
<0.05
第10条设计的锚杆有效锚固长度能够锚入上覆坚硬顶板0.5m以上时,可采用悬吊理论计算锚杆支护参数。
除此之外,采用组合梁、加固拱等理论进行计算。
第11条顶锚杆必须采用金属锚杆体。
锚固形式根据巷道断面、顶板状况及地质构造情况可分别选用全长锚固、加长锚固或端部锚固。
第12条顶板锚杆孔径与锚杆杆体直径之差应在6-10mm范围内。
第13条靠巷道两帮的顶板锚杆,一般应向外倾斜一定角度,保持锚杆的锚固端伸入煤壁的水平投影长度≥200mm。
第14条在Ⅲ、Ⅳ类顶板条件下,若需加强支护时,应加打小锚索联合支护。
第15条煤帮可采用端锚树脂锚杆或水泥锚杆支护,亦可采用管缝锚杆支护,一般情况下应辅以金属网支护。
在煤层松软、煤壁片帮或沿空送巷时,应加设钢筋梁或加打托板支护。
第16条顶、帮锚杆支护有关参数应从以下系列中参照选取。
顶、帮锚杆支护系列标准
表5
项目
顶锚杆
帮锚杆
锚杆长度〔m
1.82.02.22.4
1.61.8
锚杆杆体直径
18202222.5
1618
巷道顶板锚杆支护形式与主要支护参数的选择
表6
巷道
类别
巷道围岩
稳定分类
基本支护形式
主要支护参数
Ⅰ
非常稳定
整体厚层砂岩：
单体锚杆
端锚：
杆体直径：
18mm
锚杆长度：
1.8-2.0m
间排距：
0.8-1.2m
设计锚固力：
64KN
Ⅱ
稳定
顶板完整：
单体锚杆
顶板较完整：
锚杆+网
端锚：
杆体直径：
18mm
锚杆长度：
1.8-2.0m
间排距：
0.8-1.2m
设计锚固力：
64-80KN
Ⅲ
中等稳定
顶板较完整：
〔实体煤巷
锚杆+钢筋梁或珩架
顶板较破碎：
局部增加锚索
加长锚固或全长锚固：
杆体直径：
20-22mm
锚杆长度：
2.0-2.4m
间排距：
0.6-1.0m
设计锚固力：
64-130KN
Ⅳ
不稳定
顶板较破碎：
沿空巷道粉砂岩顶板：
锚杆+W钢带〔或钢筋梁+网；或增加锚索桁架
全长锚固或加长锚固：
杆体直径：
20-22.5mm
锚杆长度：
2.0-2.4m
间排距：
0.6-1.0m
设计锚固力：
≥200KN
Ⅴ
极不稳定
1.顶板较完整
锚杆+增加锚索+金属可缩支架
2、顶板较破碎
锚杆+网+W钢带<或钢筋梁>+锚索+金属可缩支架
3、底鼓严重
锚杆+环形可缩支架
全长锚固或加长锚固：
杆体直径：
20-22.5mm
锚杆长度：
2.0-2.4m
间排距：
0.6-1.0m
设计锚固力：
200KN
注:
1.巷帮锚杆支护方式与主要参数视地应力大小、巷帮煤〔岩强度、节理情况、护巷煤柱尺寸、巷道断面与是否切割等确定。
2.对于复合顶板、破碎围岩、易风化、潮解、遇水膨胀围岩,考虑在基本支护形式基础上增加锚索加固、架棚支护或注浆加固、封闭围岩等措施。
3.锚杆各构件强度应与设计锚固力相匹配。
4.在切眼掘进时,为了有利于回采,根据工程需要,保证安全的前提下,在回采侧煤壁可采用木锚杆或竹锚杆支护。
第17条在煤层中所做的开拓或准备巷道,若采用锚杆支护〔由于服务年限较长,必须使用高强度锚杆,根据条件必要时加打小孔径锚索支护,并要采取喷浆防风化措施。
第四章锚杆支护材料
第18条顶锚杆一般选用螺纹钢杆体,材质为20MnSi或20MnK；两煤帮一般选用麻花杆体或管缝锚杆,材质Q235；锚杆尾部采用滚丝工艺或采取热处理措施,杆体尾部螺纹极限强度应不小于杆体屈服强度；杆体直线度≤2mm/m。
杆体技术性能指标见表7
锚杆杆体技术性能指标〔不小于
表7
杆体名称
材质
屈服强度
MPa
极限强度
MPa
延伸率
δ5﹪
备注
普通杆体
Q235
235
375
25
煤帮用
高强左旋
螺纹钢杆体
20MnSi
20MnK
335
510
16
顶板或煤帮用
杆体规格
表8
杆体直径
〔d
长度〔mm
1600
1800
2000
2200
2400
16
+
+
+
16
+
+
+
20
+
+
+
+
22
+
+
+
22.5
+
+
+
注：
+号表示优先选用
第19条螺母
螺母选用标准螺母或尼龙衬垫式螺母,其强度应与设计锚固力相匹配。
应优先选用可实现快速安装工艺的扭矩螺母；采用普通螺母时,其技术条件应符合GB6170、GB3098.2的规定。
托盘：
托盘的强度应与锚杆强度相匹配,其承载力应不小于杆体屈服强度；在金属托盘里面应加木托盘或水泥托盘。
金属托盘尺寸不小于120mmⅹ120mm,或φ120mm。
托盘厚度不小于6mm。
第20条树脂锚固剂。
树脂锚固剂分类
表9
型号
特性
凝胶时间s
等待时间
CK
超快速
10-45
K
快速
46-90
1.5-3min
Z
中速
91-180
8min
M
慢速
>180
10min
树脂锚固剂规格
表10
锚固剂直径mm
35
28
23
适用锚杆孔直径mm
42
32
28
注：
锚固剂长度由供需双方商定。
第21条树脂锚固剂应装填饱满,质地柔软,颜色均匀,无渗漏。
锚固剂偏差为±0.5mm;长度偏差为±10mm。
应优先采用双速树脂锚固卷。
第22条严禁使用变质的树脂锚固剂。
树脂卷应储存在4-25°C的避光防火仓库中。
堆放高度不许超过三个标准箱平放的高度。
第23条在大跨度、顶板破碎或巷道压力较大时,应采用W钢带或钢筋梯子梁。
W钢带极限抗拉强度≥350MPa。
第24条设计铺网的巷道,顶部必须采用金属网,两煤帮结合现场实际情况可使用塑料网,沿空巷道两煤帮宜选用金属网,优先选用菱形金属网。
第25条采购锚杆及配件〔杆体、托盘、螺母和锚索锚具时,必须从有生产加工许可证的厂点采购,每一批配件都必须有验收质量检验报告,达不到质量要求或无生产许可证的产品,严禁下井使用。
第26条对于新技术试验所用材料、配件在投入井下使用前,必须经煤炭生产部、技术中心等有关部门确认。
第27条对锚杆等支护材料应定期进行抽检,型号、规格、质量及技术性能应符合设计要求。
第五章锚杆支护施工工艺
第28条锚杆支护巷道施工作业采用及时支护方式。
掘进机割煤或爆破落煤后及时将锚杆支护至迎头。
锚杆施工由外向里,逐排进行。
末排锚杆距工作面迎头的距离在作业规程和设计中具体规定,经公司总工程师批准,采用机掘工作面正常情况下,顶锚杆最大不超过3m,帮锚杆最大不超过5m。
第29条锚杆钻孔施工应遵守下列规定：
1、钻孔前应根据设计要求确
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