1024切眼支护设计说明书

1、淮北矿业股份有限公司袁店一井煤矿1024切眼支护设计说明书编制单位：编 制：审 核：技术科长：掘进副总：总工程师：接到通知时间 2014年6月10日提交时间2014年6月25日1024工作面切眼支护设计一、工作面概况1、 1024工作面东为-470m水平大巷保护煤柱，南为 DF14断层保护煤 柱，西靠近F4断层保护煤柱与106采区相邻，北为1023工作面（已回采）。2、施工工艺采取综掘机破煤掘进配合后运皮带运输方式。综掘机型号：三一 EBZ200 ;皮带机型号：DSJ100/75/2 X55 ;采用单班正规循环作业，中 班、夜班各2个正规循环，早班1个正规循环。二、地质条件1、煤层情况：煤层赋

2、存较稳定，煤层厚度 4.0-4.6m，平均4.5m。煤岩层倾角较缓3-10 °，总体倾角7°左右。煤层结构简单。2、顶底板岩性：顶板：10煤层直接顶板主要为泥岩，厚度 0.281.13m。 老顶一般以砂岩为主，厚度 3.4416.65m。底板：10煤层直接底板为粉砂岩，含炭质，厚 01.3m左右。老底为 粉细砂岩，厚度1.114.02m,3、断层：本工作面地质构造简单，地层为单斜构造，地层走向104180°, 倾向NE,倾角3° 10°。根据三维地震资料和1023机巷实际揭露情况掘进施 工中受11条断层影响（见下表），其中DF14/ 60

3、76; 65° H=520r断层与DF14-4 / 60° 65° H=010n断层落差较大，预计派生小断层发育，对生产影响较大。4 、围岩类别：10煤顶板属于皿类围岩，中等稳定，预计巷道顶板移近 率为10%-20 %，支护型式可选择刚性锚杆。附：煤岩层综合柱状图地 层岩层 名柠(1:500)-azb. <2-20.63 -<2511.171. !-： .J"TsTAD-L加-02.閒址勰.997.00川：710I.S0J. H-b.bb1A00.7D丄UiH.馆Tso '11.01-110236.K-岩性描述駄色.晦軌射t糙.吿龄就

4、秤軀席歸統披壯埶邑鴨期I酬隸育除充乱临沐SU的臓删赫盟,炉雜邑中呦购掷 就継，躺嗾为柏云臨 驰盹 U,臾眦絲駅怩阳甌 SS；巾驱船 肚競忌忙泸啊.IHSfllS 解硫傾，局郡珮務勰隣.蔽邑世驕和缺删忍含取网猜邑騎烂I详条籾奧也燃为主"聽體省城燼亂 WW *jUK婷色沖灰色.近肚、胺禺隸妣僦加鞠辄蔽做练Z矩 紺询骷 溝髓.虜删石莫为占 m 麒乙 頰 就豁齡铁胁”融.含働茎恆炬瞬灰色.颗蜡粒舸帅飢凄姐脚氏淞色为主夹漱色枚甩林互漲尼程狀拘迄主敲的I长 斤碗结.呼曲口.屋匱皴嵐改云坍睛片,緞色迪酬乩魅罠奪juum. «w心菊静勺貉粼，険絆栋礼三、锚杆支护设计原则和参数选择1、锚杆支

5、护设计原则1024切眼老塘矩形断面掘进，净宽(腰线)X净高 =4500X 3200mm刷 大侧净宽(腰线)X净高=4000X 3200mm针对袁店煤矿深部高地应力大变形 巷道条件，充分发挥锚杆支护的作用，确定设计原则如下：(1) 、一次支护原则锚杆支护应尽量一次支护就能有效控制围岩变形， 避免二次或多次支护。(2) 、高预应力和预应力扩散原则预应力是锚杆支护的关键因素，是区别锚杆支护是主动支护还是被动支 护的参数，只有高预应力的锚杆才是真正的主动支护，才能充分发挥锚杆支 护作用。(3) 、“三高一低”原则即高强度、高刚度、高可靠性与低支护密度原则。保证支护系统可靠， 降低支护密度，减少单位面积

6、锚杆数量，提高掘进速度。(4) 、临界支护强度与刚度原则锚杆支护系统存在临界支护强度与刚度，如果支护强度与刚度低于临界 值，巷道将长期处于不稳定状态，围岩变形与破坏得不到有效控制。因此， 设计锚杆支护系统强度与刚度应大于临界值。(5) 、相互匹配原则锚杆个构件，包括托盘、螺母、钢带等的参数与力学性能应互相匹配，最大限度地发挥锚杆支护的整体支护作用。(6) 、可操作性原则锚杆支护设计应具有可操作性，有利于井下施工管理和掘进速度的提高。（7）、动态支护原则。合理选取支护参数并在支护的同时进行监测工作 ，及时对数据进行分析 处理,及时观察分析地质条件的变化，以保证地质条件变化时能选择经济合理 的支护

7、参数来控制围岩变形，保证巷道的稳定；2、锚杆支护参数（1）锚杆长度锚杆长度应保证锚固区内形成一个稳定的承载结构，具有足够的承载能 力，不至于出现明显的离层、结构面滑动和裂隙张开等扩容变形，导致围岩 松散、垮落。锚杆长度的选择应与锚杆预应力、直径、强度相匹配，形成有 效的支护系统，实现良好的支护效果。锚杆长度的选择应满足井下施工的要 求。帮锚杆长度L锚杆用下式表示：L 锚杆二（Li+ L2） /sina+ L 3式中：Li为锚杆有效长度；L2为锚杆锚固段长度，取1000mma为锚杆与岩面夹角，取75°；L3为锚杆外露长度，取100mm锚杆有效长度的确定L1： 当直接顶需要悬吊而它们的范

8、围易于划定时，L1应大于或等于它们的厚度。直接顶平均厚度为 800mm L1取1000mm 当巷道围岩存在松动破碎带时，L1应大于巷道围岩松动破碎区高度 h ； h=L/2fL为巷道跨度，取4500mrpf为围岩坚硬系数，取3,h=750mmL1取1000mmLi取最大值，即Li取1000mm经计算，L锚杆=2174mm帮锚杆取2400mm顶锚杆取2800mm(2) 锚杆直径锚杆直径和钻孔直径之差应控制在 410mn之间，尤其以68mn为最佳。 锚杆直径对巷道围岩有明显的影响，随着锚杆直径增大，围岩变形量逐渐减 小，对变形量较大的巷道这种影响更为明显。对于围岩破碎、应力较大的巷道，应选用直径大

9、的锚杆；相反对于顶板 比较完整、变形量较小的巷道宜选用直径较小的锚杆。G二KrLD2式中：G为锚杆悬吊岩石重量，t/根；k为安全系数，取2.5 ;r为软弱岩层密度，取28KN/m；Li为锚杆有效长度，取2200mmD为锚杆间距，取850mm经计算，G= 9.86t/根，超过规定锚固力8 t/根。屈服强度计算：根据公式：R=n d2S i/4式中：Pi为锚杆屈服强度，t/根；d为锚杆直径，取20mm8 i为20锰硅螺纹钢屈服强度，取34kg/mm；经计算，Pi=i0.676 t/根，实际现场不应大于锚杆屈服强度的90%即9.6i t/根，因G= 9.86>9.6it/根,所以直径为20mm

10、锰硅螺纹钢锚杆不符合要求。抗拉强度计算:根据公式：P2=n d2S 2/4式中：F2为锚杆抗拉强度，/根；d为锚杆直径，取20mm5 2为20锰硅螺纹钢抗拉强度，取52kg/mm；经计算，R=16.328t/根锚杆悬吊岩石重量小于锚杆的屈服强度和抗拉强度，锚杆直径选择合理。(3) 锚杆间距根据悬吊理论，锚杆的锚固力应不小于锚杆悬吊范围内危岩的重量。D= :Q/ (kx hx r) 1/2= 1.07m式中：Q为锚固力，取80KNr为软弱岩层密度，取28KN/m；k为安全系数，取2.5 ;h为软弱岩层厚度，取1000mm根据经验公式：D< L/2D< 2400/2=1200mm考虑到

11、所使用M型钢带的规格，锚杆间距均取 800mm(4) 钻孔钻孔直径的选取主要考虑与锚杆直径的配合及钻孔效率。孔径差越大， 锚固剂环形厚度越大，锚固剂长度越小。过大的孔径差会引起以下问题： 锚杆不能有效搅拌锚固剂，导致锚固剂搅拌不均匀，反应不充分，严 重影响锚固力。 锚固剂环形厚度过大，不利于锚固力的提高，当环形厚度在34mnS寸, 粘结力最强，锚杆锚固力最大，随着环形厚度的增大，锚固力反而显著降低。 在锚固剂长度相同的情况下，孑L径差越大，锚固长度越小。 钻孔直径过大，会导致钻孔钻进速度慢、时间长，影响支护速度。(5) 锚固长度锚固长度主要分为端部锚固、加长锚固和全长锚固。端部锚固：锚杆长度小

12、于500mn或小于钻孔长度的1/4 ;全长锚固：锚杆锚杆长度不小于钻孔长度的90%加长锚固：锚杆锚杆长度介于端锚和全长锚固之间。袁店煤矿巷道施工中每根锚杆均采用2支Z2550型树脂锚固剂，锚固长度均在1000mn左右。3、掘进支护方案(1) 、煤壁侧半巷：顶板支护采用20 X2800mm 金属锚杆配合钢带及 10#菱形铁丝网支护，锚杆间排距 800 X800mm ;帮部采用全螺纹玻璃钢锚 杆配合皮带梁及矿用高强护帮塑网支护，间排距 800 X800mm。巷道顶板布 置两根17.8 X8300mm 锚索，配合钢带替换左数第二、四根锚杆使用。(2) 、挑棚加固挑棚沿切眼中心线偏左550mm、偏右2

13、50mm、距煤壁侧150mm、距 老唐侧150mm布置4排单体挑棚。挑棚采用绞接梁作梁，一梁一柱连续布置， 柱采用DWX45/110单体，单体间排距800 X1000mm。煤机安装硐室门口打 一排单体，排距1000mm。单体紧跟综掘机打设，滞后不得超过 20m。(3 )、支护材料及规格 、切眼顶板锚杆规格：20 X2800mm等强树脂锚杆，左帮全螺纹玻 璃钢锚杆规格：20 X2400mm，圆形托盘120mm，每根锚杆用1根Z2550 树脂锚固剂。 、M刚带规格:3400 X180mm,垂直巷道顶底板布置。 、网片规格：巷道顶部采用10#铁丝网，帮部采用高强护帮塑网，网 片压茬100mm，每隔2

14、00mm用14#铁丝双股绑扎牢固。 、锚索配合钢带支护，锚索规格：YMS17.8 X8300mm型，托盘200X200 Xl0mm，锁具配套，每根锚索使用1根K2550及2根Z2550树脂锚固剂。4、异常地段支护方案(1)在断层破碎带附近及遇到顶板淋水等地质构造情况，使用U29型钢梯形棚支护参数采用U29型钢梯形棚支架，搭接长度500mm，每个搭接处使用2副卡 缆，压力较大地段使用3副卡缆；棚距750mm，棚腿扎角78 °采用带挂 钩钢筋网笆配合竹笆片及铁背板腰帮过顶，壁后采用半圆木或编织袋装煤矸 与帮顶接实，U型棚架设时棚与棚之间使用连接板与下限位卡缆相连接。4042I风管水管j&

15、#39;O中 心 线单 轨电缆钩.%巷道中心线中 心 线水 沟中 心线-底板直径800风筒士 7211600513842411100 6°022705、矿压观测（1 ）锚杆支护巷道均要开展顶板岩性探查和支护效果监测工作，并按 规定配齐、设置各类监测仪器（表）和工具。所有锚杆（索）必须实行编号 管理，责任到人，以便于事故追查和责任追究。顶板岩性探查手段：通过锚杆眼钻进速度和排粉情况判定。探查内容：岩性变化、煤线及含水情况。无锚索支护巷道，每10m打一探查孔，探查孔深度不小于设计锚杆长度的1.5倍。监测内容：初锚扭矩、锚拔力、锚杆受力、顶板离层和围岩变形参数。监测器具：扭矩扳手、锚杆拉力

16、计、锚杆测力计（液压枕）、顶板离层指示仪、测尺或测杆等。（2）建立健全监测制度，认真落实班组自检、区队日检、矿井抽检制度。（3 ）班组自检内容要求：初锚扭矩、锚固剂用量、顶板探查孔眼深及 岩性等。班长负责安排业务熟悉人员对当班安装的锚杆逐根检测，不足的必须及时加扭，确保符合要求。（4 ）区队日检内容要求：初锚扭矩、锚拔力、锚杆测力计（液压枕）、顶板离层和围岩变形量等。区长负责指定业务熟悉人员对当天施工的锚杆进 行抽测，初锚扭矩抽测不少于 30%，锚拔力抽测一组（顶1根、两帮各1 根），技术员负责组织每日对煤锚巷道已有锚杆测力计（液压枕）、顶板离层 指示仪及围岩变形量进行观测。（5 ）矿井抽检内

17、容要求：初锚扭矩、锚拔力、锚杆测力计（液压枕）、顶板离层和围岩变形量等。技术科监测组负责对全矿当月施工的所有煤锚巷 道的监测工作，每30m抽测初锚扭矩3排、锚拔力1组（顶1根、两帮各 1根）。观测煤锚巷道已有锚杆测力计（液压枕）、顶板离层指示仪、围岩变 形量情况。（6）认真填写监测记录，监测数据（初锚扭矩、锚拔力、锚杆受力、 顶板离层、围岩变形）齐全、真实、可靠，严禁弄虚作假。小班自检必须有 当班班长或区队跟班干部签字，区队日检必须有区队长签字，矿井抽检必须 由抽检人员签字。顶板探查情况及监测发现的问题应记录清楚。初锚扭矩、 锚拔力合格率100%，不符合要求的要分析原因，采取措施（如补打锚杆、

18、 二次紧固、架棚补强支护等）及时处理，以达到规定要求。（7）区队技术员每天将班组自检、区队日检资料收集整理后，报矿技 术科，由掘进副总组织技术科对所有监测资料的收集、整理、存档，监测数 据的分析处理及信息反馈，支护效果评判，修改完善或改变支护设计，制定 切实可行的技术安全措施等，并经矿总工程师批准后执行。（8）锚拔力测试必须有安全措施。锚拔力测试一般不作破坏性试验， 当拉拔加载至设计锚拔力的90%时即为合格。拉拔过的锚杆要有明显标记， 不得重复拉拔，测试锚杆应立即紧固。（9）锚杆测力计（液压枕）、顶板离层指示仪、围岩变形量观测点的设置应根据巷道围岩条件、巷道断面、矿压大小等因素确定。一般305

19、0m设一组测点，软岩巷道、顶板破碎地带、高地应力等地段必须加密测点，掘进初期和回米影响期间应加强监测。（10）顶板离层监测及两帮、顶底板移近量观测1）顶板离层指示仪在巷道中心及顶部两条 M4型钢带中间安装。2）顶板离层指示仪在钻孔中安装要求如下： 顶部点深度不低于9米； 中部点深度不低于3米； 底部与钻孔下端相连； 钻孔施工严格执行掘进作业规程规定。3）施工单位负责监测，定期向矿安全技术部门汇报顶板离层情况和两帮 移近量，并挂牌留名，记录每日深、浅部离层情况，发现顶板离层量超过 120毫米时，必须及时组织撤人，并汇报调度室。（11 ）锚杆锚固力监测1）安装拉力计时，其作用线应与锚杆同心。2 ）匀速加载、缓慢拉拔至设计吨位即停止，一般不作破坏性实验。3）拉力计应固定牢靠，并有安全保护措施。4）拉力计参数的换算：F=S P F为锚固