锚梁网支护设计方案.docx

1、锚梁网支护设计方案一、 巷道概况及地质条件：（一） 、巷道概况（巷道名称、位置、用途）： 2631（3）上风巷位于我矿西三采区13槽，巷道西起2631(3)上风巷进料联巷，东至2631（3）切眼。设计全长为836.5米，现由于下顺槽施工期间提前见压，因此相应将上风巷、下顺槽的设计长度减少了8米，变更后上风巷长度应为828.5米。目前巷道跟13-2煤层顶板施工，截止到11月30日早班止，已施工486米，预计再向前施工342.5米将到设计切眼位置。巷道所处标高为-576615米，其主要作用是：2631（3）工作面回采期间回风、进料用。（二） 、巷道掘进范围内的地质资料：、巷道顶、底板纵向上的地质资

2、料：根据地测科提供的2631（3）工作面掘进地质说明书及结合W-3-7、-5勘探钻孔的地质情况，表明剩余342.5米巷道中的13-1煤层、13-1煤层及其顶底板岩性情况基本如下：A:煤层情况： 131煤厚4.35m4.58m ,132与131煤层间距0.60.64m，目前为1.1米，132煤厚0.851.37m，目前为1.0米。B:顶板情况，自下向上划分为：1、 131煤层: 厚度4.0m4.55m;2、 泥岩:厚度0.580.64m，目前1.1米;3、 132煤层: 厚度0.831.35m，目前1.0米;4、 泥岩：厚度1.37m1.39m;5、 砂质泥岩: 厚度6.61m8.48m;岩石坚

3、固性系数为1.56.0m。B:底板情况，自上向下划分为：1、 泥岩，厚度0.70.72m;2、 中砂岩，厚度02.03m;3、 泥岩, 厚度01.29m;4、 12煤, 厚度0.270.55m;根据以上地质资料并结合本巷道受2621(3)工作面回采期间地应力影响后，13-1煤层与13-2煤层夹矸极为破碎等因素。因此，决定2631（3）上风巷剩余的342.5米跟132煤层顶板掘进。 c:围岩分类： 根据以上地质资料并参照煤炭工业出版社出版的井巷工程中岩石的性质与工程分级、分类表：确定本施工区域内132煤层顶板为类（中等稳定岩层）岩石。、巷道左、右侧横向上的支护条件及支护分析：1)、2621（3）

4、工作面采用综放开采，于2004年采完，本巷道掘进与上阶段回采的间隔时间仅有2年左右。2)、本巷道与2621（3）采空区之间仅留2米隔离煤柱，且上阶段下顺槽掘进期间每隔50米在其下帮施工瓦斯抽放钻场，钻场长4米，深2.5米。3）、由于受上阶段回采应力的影响，2米隔离煤柱的支撑强度大大降低，甚至在过钻场期间，采空区侧的顶板将完全失去煤柱的有效支撑。如果支护设计与施工不当，巷道顶板有发生断裂垮落的可能性。二、 巷道断面、形状的选择：因本巷道跟13-2煤层顶板施工，且巷道沿煤层走向掘进，由于煤层的自然倾角确定该巷道断面形状为：斜梯形，同时根据本工作面回采期间的综采支架及大型设备需要，确定本巷道规格为：

5、巷宽中高40002800mm（具体要见巷道断面布置图）。三、 巷道支护设计：（一） 1、顶板支护：（1） 锚杆、锚索联合支护方案的选取：根据以上地质资料， 因132煤层顶板中有1.371.39米的泥岩以及本巷道上帮距2621（3）采空区2米煤柱的支撑强度已大大降低等因素，若顶板仅采用单一的锚杆、索支护，很难保持顶板的稳定性，尤其是上帮的支护强度得不到保证，易导致顶板下沉或垮落。若采用采用锚杆、锚索+11#工字钢棚联合支护，锚索具有很强的柔韧性，锚索长度可随意调整，可以锚固到132煤层顶板的砂质泥岩中，能有效控制直接顶内岩性相对较差的泥岩以及实现将支护载荷传递至深部稳定岩层的目的；同时，上帮采用

6、工字钢柱腿支护时，能有效提高巷道上帮的支护强度，避免顶板严重下沉和整体垮落事故的发生，能有效地支护住顶板。因此确定2631（3）上风巷顶板采用锚杆、锚索+11#工字钢棚联合支护为能有效控制锚杆（索）之间岩石块体的冒落及改善顶板表面岩层的完整性和韧性，决定在施工巷顶锚索之前，首先沿顶板表面、垂直于巷道走向方向铺设金属网（10#铁丝编制），然后用12#槽钢作托梁、A3钢作托板（规格1409010mm）配合锁具、Z2355型锚固剂联合支护顶板。顶板支护结构采用：锚杆+锚索+12#槽钢梁+金属网。2、 锚杆（索）支护参数选取： （1）锚索几何参数（长度、直径、强度）的确定： A、锚索材料（直径、强度）

7、的确定：根据我矿13槽锚杆（索）支护经验及结合本施工区域内的顶板岩性情况，确定本巷道锚索支护材料如下：锚索选用高强度、低松驰级，每根锚索采用7根5mm钢绞线粘结组成，直径15.24mm，重量1.1Kg/m，截面积S=146mm2，强度为1860Mpa，最低破断载荷260KN。 B、锚索长度的确定：Ls =L1+KL2+L3式中 L1：锚索外露长度，取0.20m；K：伪顶和直接顶厚度不均匀系数，取K=2；L2：伪顶厚度，L2=1.4m；L3：锚索锚固段长度(锚入稳定岩层长度不低于1 m)，取L3=1.2m；根据锚索锚固段长度，每根锚索配备4卷Z2355型树脂锚固剂， Ls=L1+KL2+L3 =

8、0.20+22.0+1.2=5.4m 取8米。（2）锚杆（索）附件（托梁、托板、木垫板）参数的确定：A、托梁的确定： 据2631（3）工作面掘进地质说明书及结合W-3-7、-5勘探钻孔提供的地质情况，132煤层顶板中1.4米为泥岩，岩性较差，为最大限度地改善顶板表面岩层的完整性和韧性，决定采用12#槽钢梁作为锚索托梁（长度根据巷道顶板自然宽度确定3.3米）。B、托板的确定： 根据我矿锚梁网支护经验：巷顶采用12#槽钢作托梁时，采用A3钢加工制作的金属平托配合使用（托板规格根据槽钢梁宽度而定：14090mm10mm）。C、韧性垫板的确定： 为避免锚索在顶板应力初次来压时断绳现象的发生，必须给锚索

9、一定的让劲。根据我矿锚梁网支护的经验，确定采用优质木材加工的可缩性垫板作为锚索让劲的介质。可缩性木垫板的规格：长宽厚： 14090mm50mm。D、金属网的确定： 根据本巷道施工区域内的顶板情况，决定采用10#铁丝编制的菱形金属网配合槽钢梁、锚杆（索）改善顶板表面岩层的完整性和韧性，控制锚杆之间岩石块体的冒落，金属网抗拉强度为：300500Mpa,伸长率:(标距100 mm)不小于12%。（3）锚杆几何参数（长度、直径、强度）的确定： A、锚杆材料（直径、强度）的确定： 根据地测科提供的2631（3）工作面掘进地质说明书及结合W-3-7、-5勘探钻孔提供的地质情况，132煤层顶板中1.4米厚的

10、泥岩较软，围岩变形量较大。因此，要求锚杆杆体适应变形能力相应增加，与之相应，锚杆拉拔力及锚杆杆体长度也应该相对增加。因此，确定本巷道锚杆支护材料如下：根据锚杆拉拔力巷顶(岩孔)100KN，确定巷顶锚杆直径为20mm的高强锚杆。巷帮锚杆拉拔力(煤孔)40KN，确定巷帮锚杆直径为20mm的螺纹锚杆，根据我矿物管部门的质检报告：直径为20mm锚杆杆体的抗拉强度为：490Mpa，杆体伸长率15%，杆体屈服强度为：335Mpa。锚杆安装预应力不得低于15KN，锚杆螺丝扭矩不得低于100N.m。最终拉拨力不得小于100KN。B、锚杆长度的确定（按悬吊理论）： 根据地质部门提供的地质资料，并结合W-3-7、

11、-5勘探钻孔提供的泥岩厚度及锚杆锚入砂质泥岩中的有效锚固长度，确定巷顶锚杆长度：Lg=KH+L1+L2式中 Lg：锚杆全长， m；K：安全系数，一般为2,但本巷道顶部采用锚杆、锚索联合支护，因些，巷顶锚杆主要起组合梁及加固拱作用，巷顶不稳定岩层主要由锚索悬吊，取安全系数为1.5；H：软弱岩层厚度，为1.4 m。L1：锚杆锚入稳定岩层的长度，取为0.25m。 L2：锚杆外露长度，取为0.05 m。代入上式： Lg =1.51.4+0.25+0.05 =2.4m取2.5米。（3）、锚固参数（孔径、锚固剂型号、锚固长度）的确定： 锚杆孔径的确定： 根据锚杆支护“三径”（锚杆直径、锚固剂直径、锚杆孔径

12、）应该相匹配的原理及结合已确定的锚杆杆体直径20mm，确定锚杆孔径：根据我矿13槽的锚杆支护经验，锚杆孔径与锚杆杆体之差，保持在8mm时，锚固效果较好，所以，确定本巷道锚杆孔径为28mm（选用27mm的合金钢钻头钻进）。 锚固剂型号的确定： a、锚固剂直径的确定：锚固剂锚固性能的好坏与锚杆支护“三径”（锚杆直径、锚固剂直径、锚杆孔径）合理匹配密切相关。因此，要发挥树脂锚固剂的最佳性能，实现锚杆拉拔力的最佳效果，锚固剂直径应与锚杆孔径28mm、锚杆杆体直径20mm相匹配。根据锚杆支护“三径” 相匹配原理，及结合我矿13槽锚杆支护经验，锚杆孔径与锚固剂直径之差，保持在5 mm时，锚固效果较好，所以

13、确定树脂锚固剂的直径为23mm。（3）锚固长度的确定： 根据锚杆设计拉拔力：巷顶最终拉拔力（岩孔）不得低于100KN, 巷帮(煤孔)不得低于40KN，锚索最终拉拔力不得低于200KN，确定其锚固长度为：锚索锚固长度(锚入稳定岩层长度不低于1m)：1200mm，每孔采用4卷Z2355型锚固剂。锚杆锚固长度：800mm，每孔采用2卷Z2355型锚固剂。（4）锚杆(索)间、排距的确定：a、 按悬吊理论计算间、排距: 、根据悬吊理论,每杆锚杆(索)悬吊岩石的重量要小于或等于锚杆(索)拉拔力Q或杆体拉断力P： 即 Q=KHa2r式中Q：锚杆设计拉拔力,100KN；K：安全系数，取1.5；H：软弱岩层厚度

14、（或冒落拱高度）取1.4m； a：锚杆的间、排距，m； r：软弱岩层（被悬吊岩层）的平均重度，取26KN/ m3由上面公式，可以得锚杆（索）间、排距计算公式：a= a= a=1.83 m因锚杆支护的理论计算存在许多理想因素和隐蔽因素，所以，在选取通过理论计算锚杆支护参数的同时，必须结合同区域、同类型或近似类型巷道的支护经验，保留一定安全系数。所以，在参照以上计算结果，同时结合本巷道特殊的地质条件，决定保留2.0的安全系数，取a =0.70.90m。按照每排布置三根锚索、二根锚杆考虑，锚索间距为800mm，锚杆间距为3200mm，排距均为700mm，锚索沿巷道中心线对称布置，锚杆布置在两帮肩窝处

15、，综上所述，顶部支护采用3根锚索、2根高强锚杆配合12#槽钢梁、10#铁丝编制的金属网联合支护，锚杆（索）间排距800700mm。（二）、巷道帮部支护：、巷道上帮的支护：根据本巷道上帮距2621（3）采空区只有2米的隔离煤柱及每隔50米巷道将过一长向长为4米的瓦斯抽放钻场等条件，决定上帮采用单体走向棚支护。单体走向棚由长度为1.4米的14#槽钢顶梁与长度为3.2米的矿用11#工字钢柱腿构成。14#槽钢顶梁需分别在距梁头两端100mm、700 mm的槽子内用10mm厚的钢板焊接一个净宽净深净高为：95mm120140mm45mm的矩形槽，用于防止掘进期间刚架设的11#工字钢柱腿在煤层顶板走向、倾

16、向上错动。为实现14#槽钢顶梁与煤层顶板的固定，需分别在距梁头两端400mm的槽钢梁上钻一个直径为34mm的孔，用于掘进期间，通过施工16mm1600mm的普通锚杆，实现槽钢顶梁与煤层顶板的固定。（具体加工图另附）。11#工字钢柱腿顶、底端分别焊接90mm110mm10mm与300mm300mm10mm的金属垫板。柱腿埋入巷道底板150mm。走向单体棚紧巷帮支设，11#工字钢柱腿保持80的睡度。走向单体棚棚距600mm，相邻柱腿之间用拉条相互连接、拉紧。拉条安装在距巷底向上1.6米处。走向棚与煤帮之间采用50800mm的塘柴棍和12#铁丝编制的金属网背护，金属网规格3100700mm：。、巷道

17、下帮的支护：巷道开挖前，巷道周边围岩处于原始应力状态，开挖以后，围岩应力重新分布，一旦围岩应力超过围岩强度时，就会在巷道周边形成松动圈。围岩松动圈对巷道维护重大影响，松动圈越大，破碎岩体的碎胀力越大，巷道支护越困难，反之越容易。我矿131煤层锚网支护经验松动圈范围为40150cm。采用20mm2500mm的螺纹锚杆将因巷道开挖而引起松动圈岩体连接在松动区以外的完整煤体上，使松动岩体不致垮落，并能有效控制松动圈范围。结合我矿13槽巷帮采用锚杆支护经验，确定本巷道下帮支护结构：锚杆+钢筋梯子梁+10#金属网。巷道下帮布置4根锚杆配合钢筋梯子梁支护，锚杆间排距为750700mm。四、支护主要技术参数

18、：断面形状：斜矩形巷道掘进断面：净宽高=4.02.8=11.2 m2(净)；顶板锚索：15.248000mm；锚索孔深：7800mm；锚索锚固长度：1200mm；锚索间排距：800700mm；巷顶支护锚杆：202500mm高强锚杆；巷帮支护锚杆：202500mm螺纹锚杆；巷顶固定14#走向槽钢用的锚杆：161600mm普通锚杆；锚杆孔深：2450/1550mm；锚杆锚固长度：800mm；巷顶锚杆间排距：3200700mm；巷帮锚杆间排距：下帮750700mm；顶板槽钢梁：12#槽钢，长度3300，14#槽钢，长度1400；巷道下帮钢筋梯子梁：16mm圆钢，长度2450mm；托板：平托板1409

19、010mm钢板；木垫板：选用优质木材加工，规格：1409050mm；金属网规格：10铁丝编制 顶部3700 mm800 mm，下帮2500 mm800 mm； 12铁丝编制 上帮3100 mm700 mm，锚固剂规格：Z2355，锚杆每孔装2卷，锚索每孔装4卷。锚索拉拔力：200kN；巷顶锚杆拉拔力：100kN；巷帮锚杆拉拔力：40kN；锚杆破断力：150kN；树脂锚固剂粘结强度：4Mpa；锚索安装预紧力：120kN；锚杆安装扭矩：100N.m；煤电钻/锚杆机：MSZ-12/MQT系列，KZB0.6363锚索张拉器。五、 施工工艺：1）安全检查（顶板、瓦斯、工程质量、探头位置等）。2）综掘机割

20、窑。3）敲帮问顶，进行临时支护，打带帽点柱(规格:长宽厚:300 mm200 mm50 mm)或DZ-28单体。4）找平顶板，打顶部锚杆（索）眼。锚杆（索）孔径28mm，锚杆孔深2450/1550mm，锚索孔深7800mm。5）铺巷顶金属网，网与网之间用14#铁丝沿双边双股交错连接。6）架顶板12#槽钢梁，安装锚（杆）索。锚杆孔内安装2支Z2355树脂药卷，锚索孔内安装4支Z2355树脂药卷。用锚杆（索）杆体将药卷推送至孔底，锚杆外露螺纹锚杆1550mm，高强锚杆550mm，锚索外露150250mm。然后搅拌树脂药卷，搅拌时间40s，等2分钟后，方可落下钻机。锚杆在搅拌后等8分钟，方可上托板，

21、上紧锚杆螺丝，锚杆安装扭矩：100N.m。锚索在搅拌后等30分钟后，安装锚索托板和锁具，锚索预紧力不小于120KN。7）裁帮，打下帮锚杆眼，铺设巷帮金属网、钢筋梯子梁。钢筋梯子梁垂直顶板方向。锚杆眼孔径28mm，孔深2450mm。每个孔安装2支Z2355树脂药卷，用锚杆杆体将药卷推送至孔底，然后搅拌树脂药卷，搅拌时间3040s，搅拌结束810分钟后，安装托板，拧紧锚杆螺母，锚杆螺丝扭矩不小于100N.M。8）当巷道上帮靠迎头第一棚单体工字钢棚距迎头1.5米时，必须及时紧贴于巷道横向上铺设的巷顶12#槽钢梁头，施工巷道走向上用于固定11#工字钢柱腿的14#槽钢梁锚杆眼，并注入锚杆，待锚杆达到预紧

22、力后，必须及时铺设巷帮12#金属网和架设巷帮工字钢柱腿，柱腿保持80睡度，然后用塘柴棍腰帮。六.支护材料：2631（3）上风巷锚梁网+工字钢棚联合支护材料一览表（每排/棚）序号名称型号材料规格数量1锚索杆体1860MPa钢绞线15.248000mm3根2锚 具OVM15-13付3锚杆杆体20SiMn高强锚杆202500mm2根螺纹锚杆202500mm4根普通锚杆161600mm1根4顶板钢梁12#槽钢3300mm1根5顶板钢梁14#槽钢1400mm0.5根6钢筋梯子梁16mm圆钢下帮2450mm1根7顶板金属网10#铁丝3700mm800 mm1块8上帮金属网12#铁丝3100 mm700 m

23、m1块9下帮金属网10#铁丝2500 mm800 mm1块10巷顶托板A3钢140 mm90 mm10 mm6块11巷帮托板废旧29U型钢200 mm140 mm4块12树脂锚固剂Z235526支1311#工字钢长度3200 mm1根14工字钢拉条601300 mm0.5根15拉条钩及附件1附16塘柴棍50800 mm15.5根17巷顶木垫板140 mm90 mm50 mm3块18巷帮木垫板300 mm200 mm50 mm4块七、质量管理指标：检查项目设 计质量要求及允许误差检查方法及说明合格(mm)优良(mm)净宽4000mm-50+1500+150每侧取上、中、墙角三个测点从中线向两帮量

24、净宽。净高2800mm-30+2000+150从巷顶中向巷底测全高。锚杆抗拔力顶拉拔力100KN最低值不小于设计的90%.最低值不小于设计值用锚杆拉力计做拉拔力试验,做好试验记录,检查时抽查试验记录,必须时进行现场实测。帮拉拔力40KN金属网及槽钢质量符合设计和施工措施规定。班组验收,逐排检查,并做好记录。腰 线跟132煤层顶板锚杆(索)间排距顶800700mm-100+100mm班组验收,逐排检查,并做好记录。下帮750700mm巷顶锚索、锚杆位居巷中：90用角度尺量测，验收时，选点抽查位居巷帮：80巷道下帮锚杆巷帮上部：10仰角巷帮中部：0巷帮下部：10俯角锚杆孔深2450/1550mm0

25、+50mm班组逐孔检查做好施工记录。锚杆外露螺纹锚杆1550mm高强锚杆550mm班组逐孔检查做好施工记录。锚索孔深6000mm0+100mm抽查施工记录锚索预应力120KN不少于设计值90% 符合设计值施工过程中用锚杆拉拔力测试方法测试锚索外露150250mm班组逐孔检查做好施工记录。八、锚梁网支护巷道的监测与检测方案：1、 根据本施工区域内132煤层顶板属类顶板，巷道按初始设计施工35米后，应立即进行矿压监测，以便用于验证或修改初始设计，以后每隔80100米安设一组观测装置，其监测内容为：顶板离层情况、顶板及两帮载荷、顶底板位移量、两帮位移量，全巷不少于2个全断面的支护载荷观测；并用醒目标

26、志标明，对于支护变更地段，交岔点、地质异常带、顶板破碎段适当增加。2、 巷道顶板离层的监测：采用顶板离层指示仪监测，每隔80100m安装1个测站。自安装之日始，前半个月每3天进行一次观测，半个月后每周进行一次观测，两个月后每月进行一次观测，直至巷道竣工为止。3、 巷道顶、底板，两帮相对移近量的监测：采用向巷道顶、底板及两帮打单体锚杆，测量其锚杆端头不同时间相对法距的方法进行监测。相邻两个测站之间的距离及监测时期同顶板离层监测装置。4、 锚杆载荷监测：采用锚杆液压枕监测，为确保监测的准确性、科学性，决定在本巷道内安设23组全断面锚杆载荷监测装置。相邻两个测站之间的距离及监测时期同顶板离层监测。5

27、、 观测的原始数据保持连续完整，并及时整理分析，以便及时优化完善支护设计参数。6、 本巷道巷顶及巷道下帮锚梁网支护，锚固形式为半长锚固。锚杆安装预应力：巷顶3Mpa， 巷帮2 Mpa，锚杆最终拉拔力：巷顶100KN，巷帮40KN。锚索安装预紧力120KN ，最终抗拨力200KN。7、 对锚杆拉拔力的检测工作：实行施工单位技术人员动态检测及矿上组织专人每旬进行一次全面检测的方法，检测工具为锚杆拉力计，巷道每3050m或每施工200300根抽样检查一组，每组随机抽样3根（顶板1根，两帮各1根）进行检查，并做好记录，被抽查的3根锚杆都应符合设计要求，只要其中1根不合格，应再抽样一组（3根）进行试验，

28、如仍不符合要求，应立即责令施工单位进行补打锚杆（索），确保锚杆支护效果。8、 对锚索预紧力的检测工作：使用KZB0.6363锚索张拉器对锚索进行预紧力张拉，张拉的锚索预紧力最低值应不小于设计的90%。九、锚梁网支护巷道在设计基础上的补强加固措施：1、 巷道过高地应力区域或顶板破碎带期间，原则上仍采用锚梁网+工字钢棚联合支护，考虑到高地应力区域或顶板破碎带顶板受地质变化影响，可能造成局部顶板掉顶。致使巷顶槽钢梁难以紧贴岩面，决定采用直径为16mm的锚条代替巷顶12#槽钢梁配合锚杆（索）支护。巷道断面、锚杆、锚索位置、数量及间距不变，锚杆(索)排距由正常段700mm改为600mm（专项措施必须另行

29、编制）。2、 巷道过地质构造带时，考虑到地质构造带内，煤层顶板受地质变化影响较大，煤层顶板极端破碎时，则优先考虑架4#U棚等有效的支护形式进行巷道支护。3、 当岩性不稳定，巷顶岩石滑面较为发育时，在每班进尺之前，必须先沿迎头前方顶板施工3根以上的超前锚杆（螺纹锚杆规格：202500mm），超前管理顶板。4、 对于局部掉顶处，可直接在掉顶处附近施工单体锚索进行补强。所有锚杆（索）必须紧贴煤（岩）面施工。锚杆螺丝拧紧，其扭矩100Nm。并尽量保证锚杆（索）均匀受力。5、 巷道施工期间，施工单位、地质部门及技术部门必须经常深入现场对巷道设计支护效果进行观测与检测，地质部门要经常钻探132煤层顶板岩性

30、，发现设计支护能力与现场顶板、支护效果有差异时，必须及时根据现场实际情况，增强或减小巷道支护能力，确保巷道支护安全有效，并科学合理。十、预计巷道受采动影响时可能出现的问题，以及应采取的措施：1、 根据目前本施工区域内只有2631（3）高抽巷及切眼正在进行采掘活动外，没有其它的采掘地点，而2631（3）高抽巷及切眼目前施工进度都在上风巷的前方50米左右。所以，本巷道掘进期间基本不受其它采掘地点应力叠加的影响。2、 本巷道以往采用架4#U棚支护时：由于受2621（3）采空区内老顶断裂，巷道顶板成悬臂状态及2米煤柱支撑强度降低的影响，每当巷道掘进至一段距离后，后面已成型的巷道都会整体向采空区方向发生位移，位移量约200400mm。分析其原因主要是