煤矿锚杆支护技术.ppt

1、严格执行掘进技术管理规范 提高现场安全管理水平,一、井巷锚杆支护发展史,自1872 年英国北威尔士露天页岩矿首次应用锚杆加固边坡及1912 年德国谢列兹矿最先采用锚杆支护井下巷道以来，锚杆支护技术至今已有一百多年的历史。就目前而言，国外锚杆支护技术以澳大利亚、美国发展最为迅速，两国锚杆支护比重已接近100%，其技术水平居于世界前列。 我国于20世纪50年代开始试用锚杆支护技术，至70年代前期还处于探索阶段，直到1978年才开始重点推广，80年代开始向英国学习锚杆支护技术后推广到煤巷支护，90年代又向澳大利亚学习引进成套先进的锚杆支护技术，目前已得到较广泛的推广和应用。在一些矿区的锚杆支护巷道比

2、例达到90%以上，有些矿井甚至达到了100%，取得了较好的技术与经济效益。国内现有楔缝、涨壳、倒楔锚杆、钢丝绳或钢筋砂浆锚杆、木锚杆、竹锚杆、内涨锚杆、管缝锚杆、树脂锚杆、水泥锚杆、爆扩锚杆、预应力注浆大锚索等十几个系列品种,二、锚杆支护作用原理,1、悬吊作用 悬吊作用是指用锚杆将软软的直接顶板吊挂于其上的坚固老顶上，或者是用锚杆将因巷道开挖而引松动的岩块连接在松动区外的完整坚固岩体上，使松动岩块不致冒落。 2、组合梁作用 组合梁作用是指将层状岩体各层用锚杆连结并紧固，锚杆把数层薄的岩层组合成类似铆钉加固的组合梁，提高了岩层的整体抗弯能力。在相同载荷下，组合后的组合梁比未组合的板梁的挠度和内应

3、力都大为减少,3、锚杆楔固作用 锚杆的楔固作用是在围岩中存在一组或几组不同产状的不连续面的情况下，由于锚杆穿过这些不连续面，防止或减少了围岩沿不连续面的移动。 4、挤压加固拱作用 就是将锚杆沿拱形巷道周边按一定间距径向排列，在预应力的作用下，每根锚杆周围形成锥形体压缩区彼此重叠联接，在围岩中形成一个厚度均匀的连续压缩带。它不仅能保持自身的稳定，而且能承受地压，阻止上部围岩的松动和变形。 上述几种锚杆支护作用并非是孤立存在的，而是相互补充的综合作用，是在不同地质条件下某种支护作用占主导作用而已,三、锚杆支护技术管理,1、总则 根据新汶矿区开采的实际情况，规定允许使用的锚杆种类包括以下五种: 金属

4、全螺纹（20MnSi、 KMG335）钢等强锚杆;金属管缝式锚杆（只限于回采巷道护帮或断层破碎带临时支护）;金属水力膨胀式管子锚杆; 螺纹钢高强锚杆（KMG450、KMG500、KMG600），适用于埋深大于600米的巷道；玻璃钢锚杆（允许在使用时间较短的，围岩稳定的切眼两帮及条件适宜的煤帮使用）；经集团公司鉴定并经专业主管部门批准使用的新型锚杆,锚杆的锚固方式,端 锚：树脂锚固段长度350mm。 加长锚：树脂锚固段长度700mm。 全 锚：树脂锚固段长度锚深的80%； 水泥锚固段长度为锚深的100%。 煤层巷道顶板及深部全岩巷道大力推广全锚；一般情况下应采用加长锚；类煤巷顶板和深部全岩巷道严

5、禁使用端锚,螺纹钢等强锚杆杆体结构,锚杆支护材料,无纵肋左旋螺纹钢高强锚杆,1、螺母 2、尼龙垫圈 3、球型垫圈 4、锚盘 5、杆体,高强锚杆支护构件图,锚杆支护材料中热轧矿用锚杆钢筋力学性能表,KMG 500型锚杆性能表,KMG 600型锚杆性能表,管缝式锚杆（带倒楔）： 材质：Q235冷卷钢板。 壁厚：2.2-2.5mm。 杆体直径：33mm。 开缝宽度：10mm。初锚力：25KN/m。 长时锚固力：50-80KN。锚杆体的破断力：90KN。 水力膨胀式管子锚杆 ： 材质：30#低碳钢。 壁厚：2mm。 初锚力：80KN。破断力：98KN。工作压力：20MPa。钻孔直径：30mm。 锚固剂

6、：锚杆支护巷道只准使用树脂锚固剂和用于全锚的水泥锚固剂。 树脂锚固剂应符合煤炭行业标准MT146.1-2002； 用于全锚的水泥锚固剂应符合煤炭行业标准MT219-2002,托盘： 全螺纹等强锚杆托盘： 材质： 金属托盘采用屈服强度大于235MPa的钢材或球墨铸铁制作。 M钢带托盘：应采用Q235A以上的钢材制作。 尺寸：110mm，厚度不小于8mm，球形托盘规格尺寸不小于100mm；M钢带托盘外形尺寸与M钢带内尺寸相吻合，长度不小于120mm。托盘孔直径应比锚杆杆体直径大12mm。 强度：不论采用何种材料和形式的托盘，其三点支撑抗压强度不得低于锚杆设计锚固力。选用球墨铸铁等脆性材料作托盘时，

7、其极限载荷应为杆体载荷1.5倍以上。 顶板锚杆必须使用正规托盘，肩角和底角锚杆必须使用异型托盘,锚杆附件必须与杆体强度相匹配，在螺母和球形垫之间增加尼龙垫圈，提高锚杆的预紧力，托盘采用厚度8mm的钢板加工。矿铸造大托盘，经有关部门检测，强度符合规定，可用于巷道顶帮,W钢带,针对深部支护W及M钢带易引起撕裂现象，开发了适应深部支护的BHW-280-5.00型厚钢带，厚钢带的强度比普通钢带提高50以上，与高强锚杆配套使用，大大提高支护的整体性及围岩控制效果，避免了钢带撕裂、锚杆失效的问题,W钢带：规格、性能表,M钢带：规格、性能表,托板 W钢托板： W钢带板材压制或截割，尺寸：400280mm。

8、水泥托板： 圆型，尺寸250-300mm，厚度60mm；其强度要求到达C30。菱镁土托板：圆型，尺寸250-300mm，厚度40mm,网： 金属菱形网：使用10#以上铁丝编织，网格尺寸不大于5050mm，适用于煤巷锚杆支护。金属经纬网：使用10#以上铁丝，或同直径冷拨铁丝编织，网格尺寸8080mm，网格均匀，适用于锚网喷或二次锚网喷支护巷道。钢筋网：使用4或6盘圆条，或冷拨钢筋编织，网格尺寸以100100mm为宜，网格均匀，适用于锚网喷或二次锚网喷支护巷道。塑料网：网格尺寸5050mm，适用于煤巷护帮。矿用钢塑复合网：采用改性塑性包覆高强度冷拔钢丝结构，适用于类和顶板较完整的类围岩的煤巷、半煤

9、巷顶帮,锚杆支护设计原则,所有锚杆支护巷道必须编制正规的锚杆支护设计，积极慎重地采用新技术、新工艺和新材料，做到技术先进、经济合理、安全可靠。 锚杆支护设计程序一般为：初始设计实施设计矿压观测修改初始设计四个步骤。 初始设计：要根据巷道生产技术条件和地质条件、相似条件下矿压显现的规律和围岩变形特点，围岩的岩性、节理和层理的发育程度等，采用工程类比法、数值模拟法或理论计算法，提出巷道基本支护形式、确定主要支护参数，并根据有关规定进行校核，形成初始设计,实施设计：根据初始设计编制掘进作业规程，严格按初始设计及作业规程进行施工。 矿压观测：在前期施工过程中要进行质量监测和矿压观测，验证支护参数的合理

10、性、支护设计的正确性，并及时反馈支护信息，为修改初始设计提供科学依据。 修改设计：根据反馈的支护信息，对初始设计进行修改。根据修改完善后的支护设计补充技术措施，保证施工安全和支护效果,锚杆直径与孔径、锚固剂直径要匹配，锚杆直径与孔径之差应保持在612mm范围之内。 采用锚杆支护时锚杆各构件强度与设计锚固力要匹配。 采用锚杆支护时，优选左旋锚杆,在V类围岩巷道和埋深超过800米，服务年限超过5年的开拓准备巷道应使用高预应力螺纹钢锚杆,2、喷射混凝土支护作用原理,加固与防止风化作用 喷射混凝土以较高的速度摄入张开的节理裂隙，产生如同石灰墙缝一样的粘结作用，从而提高了岩体的粘结力和内摩擦角，也就是提

11、高了围岩的整体强度。同时封闭了围岩，能够防止因水和风化作用造成的围岩破坏和剥落。 改善围岩应力状态作用 巷道掘进后及时喷射一层具有早期强度的混凝土，一方面可将围岩表面的凹凸不平处填平，消除因岩面不平引起的应力集中现象，避免过大的集中应力所造成的围岩破坏：另一方面，可使巷道周边围岩由双向受力状态变成三向受力状态，提高的围岩强度,柔性支护结构作用 一方面，由于喷射混凝土的粘结强度大，能和围岩紧密的粘结在一起共同工作，同时喷层较薄，具有一定的柔性，因此可以和围岩共同变形产生一定量的径向位移，在围岩中形成一定范围的非弹性变形区，使围岩的自支承能力得以充分发挥，从而喷层本身的受力状态得到改善;另一方面，

12、喷射混凝土与围岩共同变形中受到压缩，对围岩产生愈来愈大的支护反力，能够抑制围岩产生过大的变形，防止围岩发生松动破坏。 组合拱作用 被节理裂隙切割形成的块状结构围岩中，岩块间靠相互镶嵌、联锁、咬合作用而保持稳定。若围岩表面的某块岩石发生滑移坠落，则将引起连锁反应，相继丧失稳定性，从而发生坠落造成冒顶或片帮。开挖后若能及时喷射一层混凝土，使喷层与岩石的粘结力和抗剪强度足以抵抗围岩的局部破坏，防止个别岩块的滑移或坠落，。这样，不仅能保持围岩自身的稳定，并且与喷体构成共同的承载整体结构,3、锚喷支护,锚喷支护适用范围： 锚喷支护适用于服务年限5年以下石灰岩、砂岩等坚硬完整岩层巷道。 锚网喷支护适用于服

13、务年限5年以下稳定及较稳定岩层巷道。 锚喷二次支护（高强锚杆一次支护）适用于服务年限5年以上，埋深600米以上的开拓、准备巷道支护。 喷锚梁喷、锚网喷支护适用于处于松软、破碎带或应力集中区的二次锚网喷巷道支护,锚喷支护主要参数选择 锚杆设计锚固力：服务年限5年以下一般巷道，设计锚固力不低于70KN；服务年限5年以下主要巷道，设计锚固力不低于100KN； 服务年限5年以上主要巷道，设计锚固力不低于130KN。 锚杆长度不低于1.6m。喷锚喷、锚网喷支护巷道要实行加长锚或全锚,喷射混凝土强度：服务年限5年以上的锚喷巷道，喷射混凝土强度应为C18以上；服务年限5年以下的应为C13以上。特殊地点的锚喷

14、巷道，喷射混凝土强度必须在C18以上。（利用自然陶粒专利技术喷射混凝土强度不小于此规定）。 喷射混凝土厚度。 服务年限5年以上的主要巷道，喷砼厚度一般不大于150毫米，5年以下的不大于120毫米，一般巷道不大于100毫米,喷浆材料的技术要求 水泥：喷射砼所用水泥质量要符合标准要求，每批出厂要有合格证，过期失效水泥禁止使用，水泥标号不低于425#。 砂子:采用河砂作配料，下井前要过筛，颗粒粗细要均匀，含泥量按重量计算不大于3%。 石子:采用瓜子石作骨料，颗粒直径为510mm。 速凝剂：质量符合标准要求，每批有出厂合格证，过期失效速凝剂禁止使用，其配比为水泥重量的24。 喷射混凝土配比：喷射砂浆的

15、配比一般为1：2；喷射砼配比一般为1：2：2,利用自然陶粒喷浆时： 自然陶粒：煤矸石自燃形成的具有陶粒特性的产物称为自燃氧化的煤矸石陶粒。经过锤式破碎机破碎,粒度15mm。 配比。自燃氧化的煤矸石混合料：水泥4：1。 速凝剂用量为水泥用量的24%。 水灰比为0.40.65,利用电厂粉煤灰喷浆时： 粉煤灰组成：炉底灰80%，烟道灰20%。 质量要求：粉煤灰严格按要求掺匀，不得有超过10mm的颗粒和脏杂物，其含泥量不得超过3%。 配比。初喷：水泥：粉煤灰：石子1：2：1.5；复喷：水泥：粉煤灰：石子1：2：2。 速凝剂用量为水泥用量的24%。 水灰比为0.40.5,利用自然陶粒喷浆时： 自然陶粒：

16、煤矸石自燃形成的具有陶粒特性的产物称为自燃氧化的煤矸石陶粒。经过锤式破碎机破碎,粒度15mm。 配比。自燃氧化的煤矸石混合料：水泥4：1。 速凝剂用量为水泥用量的24%。 水灰比为0.40.65,锚喷支护工艺要求及有关规定,采用锚喷支护巷道必须按光爆要求施工，确保眼痕率不少于0%，超挖尺寸不大于150mm，欠挖不超过质量标准规定。 锚喷二次支护工艺要求 初期支护。采用初喷作临时支护。初喷厚度不小于30mm，初凝20分钟后进行打、安锚杆及扒装。锚杆间排距一般为1.01.6m,一次支护。按作业规程规定的距离和喷浆厚度完成第一次喷浆支护。第一次支护必须进行拉线喷浆，在拱顶、拱肩、拱基处拉线，不少于5

17、条，使巷道成形光滑、平整、无急角。一次喷浆厚度达不到要求，严禁进行二次支护。在一次喷浆支护时，要将里层锚杆栓铁丝引出喷层之外，作为布置外层锚杆的标志，并用作二次支护时栓金属网。 二次支护。一般在距迎头50100米范围内进行（具体距离由各矿根据巷道矿压显现规律在作业规程中规定）二次支护的锚杆要按里层锚杆所留标志五花布置。安装二次锚杆时用托盘把网压紧，并用预留的铁丝栓网。网与网之间每隔200mm扭接一处，然后喷浆盖网。二次喷浆厚度为2040mm，要起到防锈作用,两帮最下边的一排锚杆，距底板距离不大于200mm，必须呈1030打入。 两帮喷浆必须有100mm的基础(设计有水沟一侧除外)。 永久水沟的

18、施工：迎头掘进时，应把水沟一并打眼放炮带出。在一次支护段，要把水沟荒断面掘出。永久水沟施工要在二次支护后进行。靠巷帮一侧必须补打一排锚杆，金属网要压入最下一排锚杆，然后浇注水沟混凝土,采用人工上料喷射机喷射混凝土、砂浆时，必须采用潮料，并使用除尘机对上料口、余气口除尘。 对松软、破碎岩层或应力集中区锚喷巷道要预先存放备用棚料，其具体规格、型号、数量和存放地点在作业规程中明确规定,锚喷支护巷道工程质量监测及质量验收规定,锚杆锚固力监测按煤巷锚杆支护锚固力监测有关规定执行。 喷射混凝土强度检测 检测方法。采用点荷载试验法。用混凝土取样钻机在已喷好的经28天养护的巷道中，直接钻取直径30mm，长度大

19、于直径1.1倍的混凝土芯样，用点荷载仪测试其点荷载强度,然后确定混凝土强度,喷射混凝土试块芯样数量,喷射混凝土强度质量评判： 根据5个测点强度值，计算算术平均值，作为该巷道混凝土强度代表值； 当这5个测点强度中的最大值或最小值与中间值之差，超过中间值的15时，其强度不应作为评定的依据。 巷道工程喷射混凝土强度合格的条件。 喷射混凝土抗压强度平均值不低于标准值；检测点喷射混凝土抗压强度中的最小值不低于标准值的85时，其喷射砼强度为合格,锚喷支护巷道的检查验收程序及检查制度与煤巷锚杆支护巷道相同。 服务年限5年以上，埋深600米以上主要巷道，不按规定进行喷锚喷、锚网喷支护的，工程质量视为不合格。（

20、高强锚杆一次锚网喷支护视为合格,锚索加固支护,锚索的适用条件。 当、类煤层巷道或深部主要巷道采用锚杆支护不能有效阻止顶板下沉、两帮移近等巷道变形时。类煤层巷道顶板使用直径17.8mm及以上的锚索。 大断面峒室和跨度大于6米交岔点，类煤层巷道顶板使用直径17.8mm及以上的注浆锚索,锚索支护方式及支护参数的确定,煤层巷道直接顶比较完整时、拱型锚喷巷道、大断面峒室及交岔点加固，应采用点式锚索支护；当巷道直接顶裂隙比较发育且上部为复合顶时，宜采用锚索行架支护,锚索参数的确定原则： 最小锚固长度。水泥（砂）浆锚固3.5m， 树脂锚固 1.5m。 锚索长度。顶板锚索长度范围为5.510.5m，两帮锚索长

21、度范围为35m。 锚索间、排距： SL/2 （L锚索孔长度，单位m，S锚索间排距，单位m）。 锚索锚固力。预应力锚索单根设计锚固力应大于150KN,锚索支护材料 锚索：一般选用高强度、低松驰（级）粘结式17钢绞线，其技术参数如下： 直径：15.24mm，每米重量：1.102kg/m，级别：270K ，强度:1860N/mm2 截面积：140.00mm2，延伸率：3.5%，最低破断负荷 260KN，执行标准：ASTMA416-90G 直径：17.8mm，每米重量：1.5kg/m，级别：270K ，强度:1860N/mm2 截面积：191.00mm2，延伸率：3.5%，最低破断负荷 353KN，执行标准：ASTMA416-90G 直径：3135mm，由注浆嘴、预应力锚头、9根7mm钢丝、支撑骨架、注浆管、搅拌头等部分组成，破断载荷600KN，预应力250KN,锚固剂：选用中速树脂锚固剂，全长锚固时可配用慢速锚固剂或水泥（砂）浆。 托盘：托盘强度要与锚索强度相匹配。 服务年限5年以上锚索，采用树脂锚固剂时，锚孔必须注满砂浆或采用防腐锚索,锚索施工管理 锚索施工人员必须熟悉锚杆打眼机的操作维修，要掌握锚索设计的技术参数和安装要求。 锚索安装后必须对锚固剂位置进行检查。 建立锚