中厚煤层综合机械化掘进,锚杆(索)支护

1、第一章 概 况第一节 概 述 一、巷道名称、位置及相邻关系本面所掘巷道为芦南3号煤二区南三正、副巷，井下位于芦南二区南翼回风南部，东为南二巷（已掘），南部为71128工作面（正采），西部为7207工作面（未掘），北隔大巷。二、巷道用途南三正、副巷及其联络横管服务于二区7203及7205回采工作面。回采7203工作面时，南三副巷作为回风巷，正巷作为尾巷。回采7205工作面时，南三正巷作为进风、出煤巷。三、巷道性质本面所掘巷道均为沿3号煤顶底板掘进的回采巷道。四、联络横管从第一联络巷横管开始，沿正、副巷每向前掘进5060米，选择顶板情况较好地段开掘一个通风或运输联络横管。五、设计长度、服务年限南三

2、正、副巷设计长度：正巷1250m，副巷1250m，每个联络横管长度18m。 服务年限：1.5年 开工时间：20010年1月1日六、巷道平面布置巷道平面布置图（略）第二节 依 据一、 经过审批的设计及批准时间本面所掘巷道施工的依据是芦南3号煤二区巷道布置设计图。批准时间为2003年10月11日。二、地质说明书本面所掘巷道地质资料的依据是芦南3号煤7203工作面掘进地质说明书。批准时间为某年某月。见说明书三、矿压观测资料参考本煤层芦南一区南十三正巷有关矿压观测数据分析结论。第二章 地面位置及地质情况第一节 地面相对位置及相邻采区开采情况地面相对位置及邻近采区开采情况见表1表1 井上下对照关系情况水

3、平525工程名称7203工作面采区芦南二采区井下标高/m488-539地面的相对位置建筑物、小井及其他本工作面地表位于新庄窝以东、铁梁以西、桃河以北的山坡梁谷地段，深脚河穿过工作面东北部。地表无建筑物井下相对位置对掘进巷道的影响本工作面井下位于芦南二区南翼东部，为本采取首掘面邻近采掘情况对掘进巷道的影响东为7201工作面（未掘），南为71128工作面（正掘），西为7205工作面（未掘），北隔采区大巷为7204工作面（未掘）。邻近巷道对本面掘进无影响第二节 煤（岩）层赋存特征煤（岩）层赋存特征见表2、表3表2 煤层特征表项目指标备注煤层厚度（最小-最大/平均）/m煤层倾角（最小-最大/平均）/（

4、°）314/5煤层硬度f2煤层层理（发育程度）发育煤层节理（发育程度）发育绝对瓦斯量/（m³/min）23煤尘爆炸指数/%10表3 煤层顶底板情况表顶底板名称岩石类别厚度岩性顶板基本顶中粒砂岩灰白色，以石英为主，长石次之，分选度、磨圆度较差直接顶砂质泥岩 灰黑色，上部含砂量较少，含植物化石碎片，局部受基本顶冲蚀不存在伪顶高岭石泥岩 深灰色，上部常一层煤线，局部局部受基本顶冲蚀不存在底板直接底砂质泥岩灰黑色，上部含砂量较少，韩植物化石碎片基本底中粒砂岩灰白色，以石英为主，长石次之，夹泥质条带综合柱状图（略）第三节 地 质 构 造本面构造总体为一轴向近EW向的背斜与向斜组合形态

5、，其中工作面南部为与背斜构造，两翼倾角3°8°；工作面北部为一背斜构造，两翼倾角3°14°，预计在掘进过程中会遇到一些落差小于2m的断层，对掘进有一定影响。本面南翼回风巷在掘进过程中揭露一轴向NWW、长轴65m短轴36m的陷落柱。本面开切眼南部为一冲刷带变薄区，预计开切眼及其以北50m范围内煤层会存在不同程度的冲刷区煤层基本顶砂岩冲蚀而变薄，煤质疏松，光泽暗淡。附图1：地质平面图、剖面图（略）。第四节 水 文 地 质本面地表为山坡山梁沟谷地形，且盖山厚度较大(430m470m)，深脚河为一季节性河流，穿过工作面东北部，预计地表水对工作面正常掘进影响不大，

6、只是在雨季时由于地表水的积聚下渗，使3号煤上部的含水层冲水性增强，会出现局部3号煤基本顶砂岩富水现象，届时会出现局部淋头水或少量涌水现象。当工作面掘进到向斜构造时巷道坡度较大，煤厚较大，向斜轴部会有淋头水出现，顶板易里层，应加强工作面顶、帮管理，采取巷道防滑措施和做好巷道排水准备工作。第三章 巷道布置及支护说明第一节 巷 道 布 置本掘进工作面位于芦南二区3号煤层南翼东段，为芦南二区首掘面，属525m水平。正巷长1250m，副巷长1250m，巷道均为矩形断面。正巷净宽为，净高；副巷净宽，净高为；横管净宽为，净高，正副巷均沿3号煤底板掘进，坡度为3°14°，平均5°

7、。正巷在煤层轨道巷开口，开口处坐标X为，Y为，Z为。现正、副巷及第一横管已构成通风系统。第二节 矿 压 观 测 1、观测对象：3号煤层芦南一区南十三正巷。2、观测内容：巷道顶板离层量，底板相对位移量，两帮相对位移量，锚杆、锚索的载荷及锚固力。3、观测方法：南十三正巷掘进30m后，开始布置测站，测站间距100m，共设10个测站。每一测站设置一个观测断面，用测枪检测断面处底板相对位移量、两帮相对位移量，用MLJ40（T）拉力计检测顶、帮锚固力。每个断面巷道正顶安装一个LBY3型顶板离层仪，顶板中间锚杆、顶锚索以及两帮中间锚杆分别安装一块MYC16型锚杆（锚索）压力指示仪，根据掘进巷道顶板压力显示状

8、况，对锚杆、锚索受力及围岩位移每隔3天观测一次，直到巷道施工完毕。4、数据处理。此次矿压观测，通过对10个观测点所有数据综合分析得出：巷道顶板离层量最大为10mm，底板相对位移量最大为15mm，两帮相对近移量最大为60mm，顶锚杆最大载荷为50KN，顶锚索载荷未超过预紧力120KN，顶锚杆拉拔力最小达到70KN，帮锚杆最大载荷为25KN，帮锚杆拉拔力最小达到30KN。有上述数据可知，巷道围岩变形位移量不大，顶、帮锚杆载荷变化不大，未达到破断载荷，锚索载荷未变化。这说明芦南一区3号煤南十三正巷采用锚带网+锚索支护对煤体围岩有很好的支护效果，能够形成积压加固平衡拱，有效地保持了煤体的整体稳定，这样

9、的支护参数和形式较为合理。第三节 支 护 设 计一、确定巷道支护形式根据男三附近钻孔的柱状资料分析，3号煤顶板直接顶为砂质泥岩，厚度，属于较稳定岩层，适合锚网支护。为了将锚杆加固的“组合梁”悬吊于基本顶坚硬岩层中，需用高强度锚索做辅助支护。根据临采区3号煤层回采巷道的矿压观测及支护经验，初步确定南三正、副巷采用矩形断面，锚杆+网+锚索联合支护。正巷由于受二次动压影响，采用W钢带；副巷一次性巷道，采用钢筋钢带。二、支护参数设计（一）采用类比法合理选择支护参数根据芦南一区3号煤矿观测资料和同煤层邻近巷道的和支护经验，正巷顶锚杆选用20mm×2000mm的螺纹钢锚杆、间距850mm,排距8

10、50mm；副巷顶锚杆规格同正巷，间距800mm，排距850mm；正巷帮锚杆选用16mm×2000mm的麻花锚杆，间排距均为850mm；副巷帮锚杆选用16mm×1600mm的麻花锚杆，间距1000mm,排距850mm；正、副巷锚索均选用×6300mm、1860级低松弛钢绞线，沿巷中布置一排，正巷间距850mm，副巷间距2550mm。正、副巷顶锚杆锚固力不小于70KN，扭力距不小于100N·m；帮锚杆锚固力不小于30KN，扭力距不小于60N·m；锚索预紧力不小于120 KN，锚固力不小于230 KN。（二） 采用计算法校核支护参数1、顶锚杆通过悬吊

11、作用，用锚杆通过加固帮体作用，达到支护效果的条件，应满足： LL1+ L2+ L3式中 L锚杆总长度，m； L1锚杆外露长（钢带厚度+托板厚度+螺母厚度+0.02，顶锚杆取，帮锚杆取），m； L2有效长度（顶锚杆取免压拱高b，帮锚杆取帮破碎深度c），m； L3锚入岩层深度（顶锚杆取，帮锚杆取），m 普氏免压拱高： b=B/2+Htan(45°-帮/2)/f顶 式中 B、H巷道掘进跨度和高度，B=，H=； f顶顶板岩石普氏系数，f顶取3； 帮两帮围岩的内摩擦角，帮°（查表得）。 b=4700/2+2600×tan45°°/2/2=870mm c=

12、2600×tan（45°°/2）=640mm依据上述公式计算得出：顶锚杆长L顶1680mm；帮锚杆长L帮1364mm。所选锚杆长度均能满足计算要求。2、按锚杆所能悬吊的重量校核锚杆的排距：每根锚杆悬吊岩体重量G=L2a2，锚杆锚固力Q应能承担G的重量。为安全起见，再考虑安全系数k,取k=2。kGQa（Q/KL2）1/2所选顶锚杆的锚固力Q70kN，计算的a。因此，间、排距参数能满足计算结果。3、悬吊理论校核锚索间距：根据地质钻孔柱状分析，直接顶无坚硬岩石层。为防止巷道顶板岩层发生大面积整体垮落，用、L=6300mm（锚入砂岩1000mm深）的钢绞线，将锚杆加固的“

13、组合梁”整体悬吊于坚硬岩层中，校核锚索间距，冒落方式按最严重的冒落高度大于锚杆长度的整体冒落考虑。此时，靠巷道两帮的角锚杆和锚索一起发挥悬吊作用，在忽略岩体粘力和内摩擦力的条件下，取垂直方向力的平衡，可用下式计算锚索间距。L=nF2/BH（2F1sin）/L1式中 L锚索排距，m； B巷道冒落宽度，正巷，副巷； H巷道冒落高度，按严重冒落高度取； 3； L1锚杆排距，； F1锚杆锚固力，70kN； F2锚索极限承载力，取230kN； 角度杆与巷道顶板的夹角，75° n锚索排数，取1。通过上述计算，正巷锚索间距L小于，副巷锚索间距L小于。所选锚索参数满足设计要求。第四节 支 护 工 艺

14、一、支护形式及材料规格1、支护形式：（1）正巷顶板采用W钢带、锚杆、锚索菱形网联合支护；副巷采用钢筋钢带、锚杆、锚索、菱形网联合支护；横管顶板采用钢筋钢带、锚杆、菱形网联合支护。（2）两班均采用菱形网、树脂锚杆支护。（3）正巷顶板锚索支护每850mm（一排）在巷道正中布置1根；副巷顶板锚索支护每2550mm（3排）在巷道正中布置1根。槽钢与钢带平行布置。锚索滞后煤头最大不超过50m，顶板压力大或破碎时锚索紧跟煤头。2、支护材料规格：（1）锚杆支护材料规格： 顶锚杆 20mm×2000mm×800mm 螺纹锚杆 顶托板 正巷 100mm×100mm×8mm

15、 球形托板 副巷、横管 140mm×120mm×8mm 槽形托板 顶药卷 23mm×600mm 树脂药卷 帮锚杆 正巷16mm×2000mm 麻花锚杆 副巷16mm×1600mm 麻花锚杆 帮药卷 23mm×400mm 树脂药卷 帮托板 400mm×150mm×80mm 木托板 帮垫片 80mm×80mm×6mm 铁垫片 钢 带 正巷 4400mm 成品钢筋钢带（12mm钢筋） 副巷 4000mm 成品钢筋钢带（12mm钢筋） 横管 2000mm 菱形网 5m×1m(2)锚索支护材料规

16、格： 钢绞线 ×6300mm 1860N/2的钢绞线 顶托板 （长×宽） 800mm×140mm 14号槽钢 顶垫片 150mm×100mm×10mm 铁垫片（中孔1820mm） 药 卷 23mm×1000mm 树脂药卷 锚 具 OVM151型 单孔锚具3、安装锚杆要求：（1）正巷、横管顶锚杆间距为850mm，副巷顶锚杆间距为800mm；排距850mm。（2）正、副巷帮锚杆“三排五花”布置，横管帮锚杆“两排三花”布置，帮锚杆间距正巷为850mm,副巷、横管为1000mm，排距均为850mm，最上一排锚杆距顶为400mm。（3）锚杆外露

17、长度从托板算起不大于50mm。锚固力：顶锚杆不小于70kN，帮锚杆不小于30kN。螺母扭力矩：顶锚杆不小于100N·m,帮锚杆不小于60 N·m。（4）顶锚杆角度不小于75°，遇裂隙时，锚杆要尽量垂直于裂隙面；帮锚杆垂直巷帮布置，木托板垂直于顶板。（5）顶帮药卷均使用树脂药卷，每孔使用一根药卷。安装锚杆时将锚固剂外包装袋去掉，用锚杆体顶住送至孔底，启动搅拌器，左边旋转搅拌边匀速推进到孔底，搅拌时间为3045s（中速型树脂锚固剂）、1525s（快速树脂锚固剂）。搅拌停止后，等待90180s，卸下搅拌器上托板、拧螺母。（6）锚杆间排距误差不超过±。（7）顶锚

18、杆孔深为1930mm，打顶锚杆使用MQT85型锚杆机，钻头使用27mm的羊角钻头。（8）帮锚杆孔深为1480mm，打帮锚杆使用风煤钻，钻头为42mm羊角钻头。打好眼后，掏净煤岩粉，必须使用风动扳手紧锚杆。（9）顶锚杆均采用边掘边锚，几“割一排，锚一排”。必须是打起顶锚杆后，在打帮锚杆。（10）第一、二排帮锚杆紧跟煤头支设，第三排帮锚杆滞后煤头不超过30m支设。煤层厚度超过时，补打第四排帮锚杆。4、铺联网要求：顶网长边垂直巷道中线铺设，帮网顺巷铺设。相邻网必须对接，每隔200mm用14号双股铅丝连接一道，拧紧不少于3圈。5、锚索支护要求：（1）锚索支护形式。（2）打锚索使用MQT85型风动锚杆机

19、，打眼前先送水后开钻，严禁无水开钻，推力要适中，严禁猛升造成钻杆折断。（3）锚索眼深6m，药卷搅拌时间按药卷使用说明书，严禁随意截断药卷或钢绞线。（4）锚索承载能力应在230kN以上，张拉预紧力为120kN(使用FSL50型风动锚索泵时，压力表读数必须达到24MPa以上)。（5）锚索应尽量与岩层面或巷道轮廓线垂直布置，外露长度不超过350mm。（6）锚索施工滞后掘进工作面最大不超过50m，如遇顶板节理、松软、压力大地段加密锚索布置，并跟紧煤头支设。（7）锚索预紧时，必须用电动 泵或风动泵，严禁用手动泵。二、支护工艺及要求（一）临时支护1、临时支护形式：（1）临时支护采用锚杆前探梁。每根前探梁分

20、别用两道吊环固定在紧靠工作面的两排锚杆上，前探梁上用木板梁（35004000mm×150mm×150mm）维护，木板梁两端伸出前探梁不小于20。（2）前探梁及吊环规格：吊环是由技术组设计机电厂房制作并经过强度试验的专用吊环。其规格为：前探梁：直径，长以上的钢管。吊环：直径125mm，长12钢管（管式吊环）。前探梁：15/m以上道轨，长以上。吊环：用厚度为12mm钢板制作的专用吊环（U形吊环）。（3）吊环的固定：使用管式吊环时，用顶锚杆螺帽固定在顶锚杆上且螺母必须拧满扣；使用U形吊环时，直接拧在顶锚杆上。2、临时支护工艺、工序及要求：（1）掘进机割出一排（或爆破一排）锚杆进度

21、后，使截割头落地，闭锁截割部电机，断开掘进机上的电源开关和磁力启动器的隔离开关。非专职司机严禁操作掘进机。操作人员站在正式支护下，用不下于长的长柄工具处理干净顶帮的活矸（煤），并进行敲帮问顶。确保无问题后，人员站在永久支护下，挂联一片顶网。顶网联好后，在紧靠煤头两排锚杆上好吊卡，施工人员及时顶起网，前移前探梁，并用前探梁托起一根钢带。前探梁杀个及时用木板梁维护顶板，按中线调好钢带位置，板梁与前探梁用木楔背紧。穿前探梁时，必须有专人监护顶板及煤帮。顶板维护好后，撤出煤头所有人员，将掘进机退出煤头往外5m，闭锁截割部电机 ，断开掘进机上的电源开关和磁力启动器的隔离开关，有外向里打顶锚杆。（2）上前探梁时，不少于5人，1人观察顶板并协调指挥、2人顶起网和钢带、2人穿前探梁。（3）前探梁移到煤头后，在最后一个吊卡的上面用木楔与钢管（道轨）背紧。（4）加强顶板管理，发现顶板压力大、顶板离层、顶板有响声，要立即停止作业，撤出工作面人员，待顶板稳定后，有外向里加强帽柱支护后方可继续施工。（5）打顶锚杆时必须有外向里、有中间向两边，如前探梁占据锚杆位置，可以先打其它锚杆后，退出前探梁再打剩余锚杆，必须是打起所有顶锚杆后，在打帮锚