煤矿15306综放工作面巷道锚固支护施工方案初始设计说明

1、 . . . 15306综放工作面巷道锚固支护方案初始设计某煤炭XX公司煤炭运销集团科学技术研究某煤炭设计目 录1 绪论12 程庄煤矿15#煤层地质条件与开采情况22.1煤层基本情况22.2地质构造与水文地质条件32.3 15306工作面巷道布置33 程庄煤矿15#煤层回采巷道围岩地质力学评估63.1 巷道围岩物理力学参数分析63.2 巷道顶板窥视情况73.3 15#煤层巷道围岩稳定性分类123.3.1 巷道围岩稳定性分类基础123.3.2 分类结果154 15306工作面巷道锚固支护方案174.1 15304工作面进风巷支护与矿压分析174.2 15306工作面进风巷锚固支护方案194.2.

2、1 15306工作面进风巷锚固参数计算194.2.2 15306工作面进风巷锚固方案224.3 15306工作面回风巷锚固支护方案264.4 15306工作面高抽巷锚固支护方案294.5 15306开切眼锚固支护方案324.6锚固材料的规格、性能与其选择354.6.1 锚固剂的规格、性能与其选择354.6.2 锚索的规格、性能与选择364.6.3 锚杆的规格、性能与选择374.6.4 锚杆与锚索托盘的规格、性能与选择384.6.5网的规格、性能与选择384.7锚杆(索)预紧力的确定394.8 锚杆与锚索的施工工艺444.8.1锚杆施工工艺444.8.2 锚索施工工艺444.9 施工操作安全技术

3、要求454.9.1 顶板管理与锚杆施工安全技术要求454.9.2 锚索施工与操作安全技术要求465锚固质量检查与工作面巷道矿压监测方案475.1 锚固质量的日常检查475.2工作面巷道矿压监测容485.3工作面巷道支护矿压观测方案485.3.1测站布置485.3.2观测系统496 总结5052 / 551 绪论受某煤炭XX公司的委托，煤炭运销集团科学技术研究承担了程庄煤矿15306综放工作面巷道锚固支护方案项目研究课题。该课题主要包括巷道围岩地质力学评估、巷道支护初始设计、井下巷道矿压监测方案、日常监测、信息反馈和修正设计等5个部分。在巷道围岩地质力学评估部分中，主要包括煤层厚度、煤层倾角与水

4、平方向的夹角、地质构造、水文地质条件、煤巷几何形状与尺寸、2倍巷道宽度围顶底板岩层层数与厚度、岩层物理力学参数、巷道埋深、煤柱宽度和采动影响等。在巷道支护初始设计部分中，主要包括锚杆支护参数设计、锚杆支护材料选择、锚杆支护施工工艺和矿压监测方案等。在日常监测部分中，主要包括锚杆（索）预紧力检查、锚杆（索）锚固质量巡回视检查、锚固力拉拔检查等容。在信息反馈和修正设计部分中，锚杆支护设计不是一次完成，而是一个动态过程。以理论计算和矿压监测为主，矿井地质条件不同时，与时调整支护参数，重视锚杆（索）的支护质量检查与受力监测，发现问题与时修正设计。2 程庄煤矿15#煤层地质条件与开采情况2.1煤层基本情

5、况某煤炭XX公司程庄煤矿获批开采315#煤层，现开采9#和15#煤层。15#煤层位于某组下部，上距9#煤层60.7788.29m，平均79.85m。煤层结构简单复杂，含03层夹矸，煤层厚度6.508.65m，平均7.36m。煤层的可采性指数为1，煤层厚度变异系数为8.54%，根据井田钻孔分布情况，确定该煤层为全井田稳定可采煤层，煤层伪顶为砂质泥岩、泥岩，直接顶板为石灰岩，底板为砂质泥岩、泥岩。井田15#煤层已进行小围的开采，现在井田中部已部分采空。根据省煤炭工业厅文件晋煤瓦发2011438号“关于某市2010年度矿井瓦斯等级和二氧化碳涌出量鉴定结果的批复”、省煤炭工业厅文件晋煤瓦发201116

6、34号“关于某市2011年度矿井瓦斯等级和二氧化碳涌出量鉴定结果的批复”、省煤炭工业厅文件晋煤瓦发2013394号“关于某市2012年度矿井瓦斯等级和二氧化碳涌出量鉴定结果的批复”，程庄煤矿20092012年度瓦斯等级为高瓦斯矿井。根据2016年7月省煤矿设备安全技术检测中心对15#煤尘爆炸性鉴定报告和自燃倾向性鉴定报告，15#煤层不易自燃，煤尘无爆炸性。2.2地质构造与水文地质条件程庄煤矿井田位于沁水盆地北缘东段，盂县坳缘翘起带南侧，复式背斜构造的南翼，区域地层总体走向近东西向，向南倾伏，在此基础上发育有次一级褶曲构造。受区域构造影响，本井田基本呈一走向北东、北西，向南、南西倾斜的单斜构造，

7、在此基础上发育有宽缓的背斜、向斜相间分布的褶曲构造，井田地层总体较平缓，地层倾角一般38°，局部可达18°左右，井田断裂构造不发育，未发现岩浆岩侵入。井田地层平缓，褶曲宽缓，断层不发育，无岩浆岩侵入，地质构造复杂程度属简单类型。程庄煤矿开采9#和15#煤层，其直接充水含水层为某组灰岩裂隙含水层、组砂岩裂隙孔隙含水层，单位涌水量0.0500.075L/s.m，含水层富水性弱；程庄煤矿井田奥灰水水位低于各煤层底板标高，奥灰岩溶水对井田9#和15#煤层开采无影响。因此开采井田9#和15#煤层，采动破坏或影响的含水层与水体类别划分为简单。2.3 15306工作面巷道布置15306工

8、作面煤层厚度为6.58.65m，平均厚度为7.27m，为北翼第三个工作面，布置有进风巷、回风巷、高抽巷、低抽巷、开切眼五条巷道。附图为15306工作面巷道布置图。15306工作面巷道布置图15306工作面地面相对位置位于石垴山以北、枣林沟（已搬迁）以西的山谷沟梁地带，地表无公路、桥梁等建筑物，地面标高为1052.21108.42m，井下标高773.6780m，埋藏深度为282.2328.4m；工作面上部为9#煤层9503、9504工作面采空区与皇后越界采空区，由于15#煤层至9#煤层层间距为90m左右，对井下掘进无影响；该工作面东部为15304工作面（2017年6月前采空），北部为盂县皇后煤炭

9、尚未布置工作面，15306工作面停掘位置距程庄煤矿矿界20m，对井下掘进无影响，15306工作面西部为未开采过的实体煤。15306工作面总体为单斜构造，北高南低，向南倾伏，煤层倾角16°，煤层结构简单。工作面平均走向长1250m，开切眼长225m。15306进风巷掘进断面尺寸为宽5.0m，高3.3m，掘进断面16.5 m2，煤层倾角16°，平均3°。15306回风巷掘进断面尺寸为宽4.7m，高3.3m，掘进断面15.51 m2，煤层倾角16°，平均3°。15306开切眼掘进断面尺寸为宽8.8m，高2.9m，掘进断面25.52 m2。15306高

10、抽巷掘进断面尺寸为宽3.1m，高2.5m，掘进断面7.75 m2。沿10#煤层顶板掘进。10#煤层平均厚度0.22m，直接顶为K4灰岩，厚度为0.73.8m，平均厚度为2.25m，基本顶岩性为砂质泥岩，厚度为7.023.8m，平均厚度为12.6m；底板为砂质泥岩，厚度为3.318.29m，平均厚度为6.46m。单斜构造，倾角26°，平均为4°。10#煤层与9#煤层层间距为25m，与15#煤层层间距为65m。3 程庄煤矿15#煤层回采巷道围岩地质力学评估3.1 巷道围岩物理力学参数分析巷道围岩物理力学参数的资料来源为：地宝能源提交的某煤炭XX公司程庄煤矿生产地质报告和本课题组

11、顶板岩层结构窥视资料。根据地宝能源2015年4月提供的某煤炭XX公司程庄煤矿生产地质报告，15#煤层顶底板工程地质特征如下：中国煤炭地质总局华盛水文地质勘察工程公司分公司在程庄煤矿井田施工BZ-1、BZ-3、BZ-5钻孔时，对3#、8#、9#、15#煤层顶底板进行采样，并送省煤田地质研究所进行岩石物理力学性质测试，其中15#煤层测试成果如下：顶板（石灰岩）含水率0.40.8，平均0.6%；普氏硬度系数11.311.9，平均11.57；抗压强度113.4119.2MPa，平均115.93MPa；抗拉强度3.583.91MPa，平均3.75MPa；抗剪强度：摩擦角39°3841°

12、;34，凝聚力系数为14.915.6MPa，平均15.23MPa；属坚硬岩石，岩石稳定性好。底板（砂质泥岩）含水率0.60.7，平均0.67%；普氏硬度系数2.32.7，平均2.5；抗压强度23.427.3MPa，平均25.3MPa；抗拉强度1.231.28MPa，平均1.25MPa；抗剪强度：摩擦角30°3532°28，凝聚力系数为2.83.1MPa，平均2.97MPa；属坚硬岩石，岩石稳定性好。图3-1为其综合柱状图。 图3-1 综合柱状图3.2 巷道顶板窥视情况本课题在15306工作面进、回风巷已掘巷道和与15306高抽巷同层掘进的9508配风巷分别进行了顶板窥视工作

13、。位置为：15306进风巷200m处、800m处；15306回风巷150m处、270m处、500m处；9508配风巷15m处、150m处。15306进风巷窥视结果：掘进时留顶煤厚约3.64.1m，顶煤完整性较好，无明显破碎、裂隙，K2灰岩与以上顶板岩层整体性较好，无裂隙。进风巷200m处顶板窥视主要煤（岩）层视图：1m处顶煤 3m处顶煤 5m处顶板7m处顶板 10m处顶板 13m处顶板15m处顶板 17m处顶板 19m处顶板进风巷800m处顶板窥视主要煤（岩）层视图：1m处顶煤 3m处顶煤 4m处顶煤5m处顶板 7m处顶板 10m处顶板15306回风巷窥视结果：掘进时留顶煤厚约3.94.3m，

14、顶煤完整性较好，但局部受相临工作面采动影响，有明显破碎、裂隙，K2灰岩与以上顶板岩层整体性较好，无裂隙。回风巷150 m处顶板窥视主要煤（岩）层视图：1m处顶煤 3m处顶煤 4m处顶煤6m处顶板 8m处顶板 10m处顶板13m处顶板 17m处顶板 20m处顶板回风巷270m处顶板窥视主要煤（岩）层视图：1.3m处顶煤(破碎) 2m处顶煤 4m处顶煤6m处顶板 9m处顶板 11m处顶板13m处顶板 15m处顶板 16m处顶板回风巷500m处顶板窥视主要煤（岩）层视图：1m处顶煤(破碎) 2m处顶煤 4m处顶煤5m处顶板 7m处顶板 9m处顶板11m处顶板 15m处顶板 19m处顶板9508配风巷

15、窥视结果：掘进时沿10#煤层顶板掘进，顶板岩层整体性较好，无裂隙。配风巷10m处顶板窥视主要煤（岩）层视图：1m处顶板 3m处顶板 5m处顶板7m处顶板 11m处顶板 15m处顶板配风巷150m处顶板窥视主要煤（岩）层视图：1m处顶板 3m处顶板 5m处顶板7m处顶板 11m处顶板 15m处顶板3.315#煤层巷道围岩稳定性分类3.3.1 巷道围岩稳定性分类基础1988年原煤炭工业部颁发了试用我国缓倾斜、倾斜煤层回采巷道围岩稳定性分类方案，包括缓倾斜、倾斜、急倾斜和各种煤层厚度回采巷道，煤层上下山，其他煤巷以与岩石巷道等全部在的采准巷道围岩稳定性分类方案。根据这一分类方案，巷道围岩的稳定性划分

16、为非常稳定（类）、稳定（类）、中等稳定（类）、不稳定（类）和极不稳定（类）5个类别。我国煤炭系统的专家、学者和工程技术人员在煤巷锚杆支护研究、设计与施工方面做了大量的工作，积累了丰富的经验，原煤炭工业部锚杆支护专家组将他们的经验集中起来，在采准巷道围岩稳定性分类的基础上，制定了煤巷锚杆支护技术规。该规的要点为：(1) 顶板必须采用金属杆体锚杆。全长锚固或加长锚固锚杆应选用螺纹钢体杆。采用端部锚固锚杆时，设计锚固力不应低于64KN，采用全长锚固锚杆时，杆体破断力不应小于130KN。(2) 一般情况下，巷帮应支护。巷帮锚杆的设计锚固力不应低于40KN。根据巷道断面、煤层厚度与强度、节理裂隙发育程度

17、、埋藏深度、护巷煤柱宽度、锚杆是否经受截割等因素确定巷帮锚杆的形式与参数。(3) 锚杆孔径与锚杆杆体锚固段直径之差宜保持在610mm围之。(4) 顶板靠巷道两帮的锚杆，一般应向两帮倾斜15°30°（与铅垂线夹角）。(5) 推荐的金属杆体锚杆支护参数系列见表3-1所示。(6) 推荐的巷道锚杆基本支护形式与主要参数见表3-2所示。表3-1 金属杆体锚杆系列参数项目系列锚杆长度/m1.4，1.6，1.8，2.0，2.2，2.4，2.6锚杆杆体直径/mm16，18，20，22，24锚杆孔径/mm26，28，31，33锚杆排距/m0.6，0.7，0.8，0.9，1.0，1.1，1.2

18、，1.4锚杆间距/m0.6，0.7，0.8，0.9，1.0，1.1，1.2，1.4注：帮锚杆杆体直径可选用14mm，锚杆孔径优先选用28mm。表3-2 巷道顶板锚杆基本支护形式与主要参数选择巷道类别巷道围岩稳定状况基本支护形式主要支护参数非常稳定整体砂岩、石灰岩：不支护不支护其它岩层：单体锚杆端锚：杆体直径：>16mm杆体长度：1.61.8m间排距：0.81.2m设计锚固力：6480KN稳定顶板较完整：单体锚杆顶板较破碎：锚杆+网端锚：杆体直径：1618mm杆体长度：1.62.0m间排距：0.81.0m设计锚固力：6480KN中等稳定顶板较完整：锚杆+钢筋梁，或桁架顶板较破碎：锚杆+W钢

19、带（或钢筋梁）+网，或增加锚索。桁架+网，或增加锚索端锚：杆体直径：1618mm杆体长度：1.62.2m间排距：0.61.0m设计锚固力：6480KN全长锚固：杆体直径：1822mm杆体长度：1.82.4m间排距：0.61.0m不稳定锚杆+W钢带+网，或增加锚索桁架+网，或增加锚索全长锚固：杆体直径：1822mm杆体长度：1.82.4m间排距：0.61.0m极不稳定1、顶板较完整：锚杆+金属可缩支架，或增加锚索2、顶板较破碎：锚杆+网+金属可缩支架，或增加锚索3、底鼓严重：锚杆+环型可缩支架全长锚固：杆体直径：1824mm杆体长度：2.02.6m间排距：0.61.0m注：1、巷帮锚杆支护形式与

20、主要参数视地应力大小、巷帮煤（岩）强度、节理状况、护巷煤柱尺寸、巷道断面与是否切割等，参照顶锚杆确定；2、对于复合顶板，破碎围岩，易风化、潮解、遇水膨胀围岩，可考虑在基本支护形式基础上增加锚索加固或注浆加固、封闭围岩等措施；3、锚杆各构件强度应与相应锚固力匹配；4、顶板较完整指节理、层理分级为、级，顶板较破碎指、级，见表3-3。表3-3 节理、层理发育程度分级节理、层理分级节理、层理发育程度极不发育不发育中等发育发育很发育节理间距D1/m>3130.410.10.4<0.1层理间距D2/m>2120.310.10.3<0.13.3.2分类结果15306工作面总体为单斜构

21、造，北高南低，向南倾伏，煤层倾角213°，煤层结构简单，单斜构造。埋藏深度为282.2328.4m，煤层厚度为6.58.65m，平均厚度为7.27m。15306工作面进风巷掘进断面尺寸为宽5.0m，高3.3m，矩形断面，15306工作面进风巷在15#煤层北回风大巷开口处至60m处的围，沿15#煤层顶板掘进，再以俯角7°掘进20m，改为沿15#煤层底板掘进，直至开切眼处。15306工作面回风巷掘进断面尺寸为宽4.7m，高3.3m，矩形断面，15306工作面回风巷15#煤层北回风大巷开口处至50m处的围，沿15#煤层顶板掘进，再以俯角7°掘进20m，改为沿15#煤层底

22、板掘进，直至开切眼处。顶板灰岩平均普氏硬度系数为11.57，平均抗压强度为115.93MPa，平均抗拉强度为3.75MPa，摩擦角为41.5°，平均抗剪强度为15.23MPa。根据顶板围岩结构观察结果，并充分考虑掘进面平均留4m顶煤这一现状，对15306工作面进风巷、回风巷和开切眼围岩进行了分类，分类结果均为级，为不稳定围岩。根据煤巷锚杆支护技术规推荐的类巷道锚杆支护基本形式为：锚杆+W钢带+网，或增加锚索，桁架+网，或增加锚索，全长锚固，杆体直径1822mm，杆体长度1.82.4m，间排距0.61.0m。15306工作面高抽巷沿10#煤层顶板布置，矩形断面，掘进断面尺寸为宽3.1m

23、，高2.5m。单斜构造，倾角26°，平均为4°。10#煤层与9#煤层层间距为25m，与15#煤层层间距为65m。10#煤层平均厚度为0.22m，直接顶为K4灰岩，平均厚度为2.25m，基本顶岩性为砂质泥岩，平均厚度为12.6m。对15306工作面高抽巷围岩进行了分类，分类结果为级，为稳定围岩。根据煤巷锚杆支护技术规推荐的类巷道锚杆支护基本形式为：顶板较完整时基本支护形式为单体锚杆，端锚，杆体直径>16mm，杆体长度1.61.8m，间排距0.81.2m，设计锚固力6480KN；顶板较破碎时基本支护形式为锚杆+网，端锚，杆体直径1618mm，杆体长度1.62.0m，间排距

24、0.81.0m，设计锚固力6480KN。上述结论将作为本次支护的基本依据，采用工程类比和理论计算方法对这些参数进行初步确定，采用矿压监测方法进一步的修正，以达到最优支护效果。4 15306工作面巷道锚固支护方案15306工作面进风巷四邻为实体煤。进风巷掘进断面尺寸为宽5.0m，高3.3m，矩形断面，净宽4.8m，净高3.1m。从15#煤层北回风大巷15306工作面进风巷开口处至15306工作面进风巷60m处的围，沿15#煤层顶板掘进；从15306工作面进风巷60m处开始，以俯角7°掘进20m，改为沿15#煤层底板掘进，直至开切眼处。4.1 15304工作面进风巷支护与矿压分析(1)

25、沿顶板掘进支护方式锚杆+5.2m锚索+7.2m锚索+金属网支护。支护材料：顶部为反麻花锚杆 18×2400mm配100×100×8mm垫片；锚索17.8×7200mm、17.8×5200mm配260×240×12mmW托板；W钢带BHW-1050-240-4-4700，眼距1050mm，五眼。煤帮：反麻花锚杆18×2400mm配260×260×10mm拱形托板，40×40×8mm垫片。金属网1.1×10m。支护参数：顶板每排支护5根，第二、四根为17.8×

26、5200mm锚索，第三根为17.8×7200mm锚索，第一、五根为锚杆。排距为900mm，最边一根距巷帮为400mm。煤帮布置4根反麻花锚杆，间距800mm，排距900mm，最上一根锚杆距顶板为300mm。(2) 沿底板掘进支护方式W钢带+金属网+7.2m锚索+8.2m锚索，全锚支护。支护材料：W钢带BHW-1050-240-4-4700，眼距1050mm，五眼；锚索17.8×7200mm，17.8×8200mm，配W托板260×240×12mm；反麻花锚杆18×2400mm配260×260×10mm拱形托板，40

27、×40×8mm垫片。金属网1.1×10m。 支护参数：顶板每排布置5根锚索，第二、四根采用17.8×8200mm锚索，第一、三、五根采用17.8×7200mm锚索，排距900mm，最边一根距巷帮为400mm。煤帮布置4根反麻花锚杆，间距800mm，排距900mm，最上一根距顶板300mm。反麻花锚杆使采用MSCK-28/35树脂锚固剂，顶锚杆锚固力不小于70KN（23.3MPa），顶锚杆螺母扭力矩不小于150N-m，帮锚杆锚固力不小于50KN（16.7MPa），帮锚杆螺母扭力矩不小于120N-m。锚索采用MSCK-23/120树脂锚固剂，与巷道

28、垂直布置，锚索露出锁具150250mm。锚索拉力不小于160KN（42.5MPa）。15304工作面进风巷采用锚索+钢带+金属网联合支护，掘进施工完毕后，巷道矿压显现不明显，断面收缩量不大，顶底板移近量最大为50mm，其中顶板下沉量50mm，两帮无明显位移量。帮锚杆和顶锚索均无明显破坏和拉断现象，观测分析结果说明，此支护在15#煤实体煤巷道掘进中的支护强度能满足巷道使用要求。据15304工作面回采矿压观测报告，该工作面回采期间受采动影响在端头到超前25m围巷道变形明显，观测期间超前支护段进风巷顶底板位移量为100mm，无明显底鼓现象；其余进风巷道大部分压力变化不大。单体支柱压力检测最大为15M

29、Pa，满足回采期间巷道支护强度与断面的需要。4.215306工作面进风巷锚固支护方案4.2.1 15306工作面进风巷锚固参数计算(1) 锚杆锚固长度和锚固力锚杆锚固形式分三种：全长锚固、加长锚固和端头锚固。根据矿井的巷道围岩条件和目前的施工作业规程，在本次设计中，15306工作面进风巷沿15#煤层顶板掘进段应采用加长锚固，沿15#煤层底板掘进段应采用全长锚固。鉴于沿15#煤层顶板掘进段长度为60m，且灰岩为四节灰岩，统一采用全长锚固，计算时锚固长度与锚固力基本与锚杆杆体的破断载荷一样。锚杆（索）采用28（27）mm钻头，MSCK23树脂锚固剂。以15306工作面进风巷沿15#煤层底板掘进为例

30、进行参数计算，顶板采用22mm高强度左旋螺纹钢(25MnSi)，其破断载荷为220.5KN。顶锚杆锚固长度式中：为设计锚固力，取锚杆破断载荷；为锚杆孔半径；为树脂药卷粘结强度，按松软破碎岩体考虑，取1.35MPa。所需的药卷长度式中：锚杆杆体半径；树脂药卷半径。根据计算结果，顶锚杆选取树脂药卷K2360和Z2360各一支。则每孔实际锚固长度顶板锚杆实际锚固力(2) 顶板锚杆间、排距进风巷掘进断面为宽5.0m，高3.3m，沿15#煤层底板布置，留4m顶煤。根据矿井煤岩体资料，顶板灰岩岩层平均容重取27KN/m3，顶板岩体的普氏系数取11.57，摩擦角取41.5°。顶板支护载荷集度式中：

31、为顶板岩体中软弱岩层厚度；为巷道等效跨度；为顶板岩体普氏系数；为顶板岩体平均容重；为巷道高度；为系数。顶板锚杆布置密度式中：为安全系数；为变形载荷系数。顶锚杆布置间、排距考虑15306工作面单斜构造、围岩裂隙等地质构造和巷道埋深等因素，根据巷道断面参数，取顶锚杆间距为1.1m，排距为1.0m，每排5根锚杆，靠近两帮的锚杆距离巷帮0.3m，垂直顶板布置。(3) 帮锚杆间、排距两帮煤岩体普氏系数取2.0，两帮所需要的锚固强度式中：为锚杆对围岩表面的平均作用力；为摩擦角。式中：为巷道宽度；为两帮可承载锚固体厚度。锚杆布置密度式中：为帮锚杆设计锚固力，KN。则帮锚杆布置间、排距根据巷道断面参数，取帮锚

32、杆排距为1.0m，间距为1.0m，每排4根锚杆，上帮锚杆距离顶板0.2m，垂直煤帮布置。(4) 帮锚杆采用18mm高强度左旋螺纹钢(25MnSi)，顶板和帮锚杆长度不变，仍采用现有锚杆长度2.4m。(5) 锚索参数选用21.8mm高强度锚索，其破断载荷为430KN，抗拔力320KN。锚索锚固段为灰岩稳定岩层。锚固长度式中：为设计锚固力，取锚索破断载荷；为树脂药卷粘结强度，按稳定岩层考虑，取2.5MPa。 所需的药卷长度 如果每孔使用一支K2335和两支Z2360树脂药卷，则每孔实际锚固长度 每根锚索的实际锚固力锚索排距2.0m，每排2根，间距1.6m，距巷帮1.7m，垂直顶板布置。4.2.2

33、15306工作面进风巷锚固方案15306工作面进风巷掘进断面尺寸为宽5.0m，高3.3m，矩形断面，净宽4.8m，净高3.1m。其锚固支护方案见图4-1。基本支护方式：锚杆+锚索+网；锚杆材料：顶锚杆采用22×2400mm左旋螺纹钢（25MnSi）；帮锚杆采用18×2400mm左旋螺纹钢（25MnSi）；锚杆布置方式：顶锚杆钻孔深度2300mm，外露丝扣长度1050mm，排距1000mm，间距1100mm，每排5根锚杆，靠近两帮的锚杆距离巷帮300mm，垂直顶板布置，锚固剂：K2360和Z2360各一支；设计锚固力不低于120kN，预紧扭矩不低于250N-m；帮锚杆钻孔深度

34、2300mm，外露丝扣长度1050mm，排距1000mm，间距1000mm，每排4根锚杆，上帮锚杆距离顶板200mm，垂直煤帮布置，锚固剂：K2360和Z2360各一支；设计锚固力不低于100kN，预紧扭矩不低于200N-m；锚杆托盘：厚度为10mm穹形锚杆托盘，规格为150×150×10mm；锚索材料：21.8×7200mm，钻孔深度7000mm，露出索具长度150250mm；锚索布置方式：排距2000mm，每排2根，间距2000mm，距巷帮1700mm，垂直顶板布置；锚固剂：K2360一支和Z2360两支；锚索拉力不低于250kN；锚索托盘：厚度为14mm穹形

35、锚索托盘，规格为300×300×14mm；网：12#铁丝编制的网孔为40mm的菱形网，用14#双股铅丝联接，每隔100mm联网两道；W钢带：BHW-240-4-4700，宽度240mm，厚度4mm，长度4700mm。特别注意：(1) 在巷道交叉口、断面增大区域或围岩变化较小时，采用锚索补强支护；(2) 顶板岩性探测，从开口处开始顶板探测，每50m布置1个探眼，地质构造、顶板岩性或煤层变化大的地段，根据实际情况缩小岩性探测间隔距离，根据岩性探测结果反馈修正支护方案；(3) 巷道顶板破碎或地质构造段，采用锚索补强支护，必要时采用棚式复合支护；(4) 加强巷道围岩稳定性监测，必要

36、时依据现场情况进一步缩小锚杆锚索间排距或棚距，以确保安全。图4-1进风巷锚固支护示意图4.315306工作面回风巷锚固支护方案15306工作面回风巷掘进断面尺寸为宽4.7m，高3.3m，矩形断面，净宽4.5m，净高3.1m。其锚固支护方案见图4-2。基本支护方式：锚杆+锚索+网；锚杆材料：顶锚杆采用22×2400mm左旋螺纹钢（25MnSi）；帮锚杆采用18×2400mm左旋螺纹钢（25MnSi）；锚杆布置方式：顶锚杆钻孔深度2300mm，外露丝扣长度1050mm，排距800mm，间距1000mm，每排5根锚杆，靠近两帮的锚杆距离巷帮350mm，垂直顶板布置，锚固剂：K23

37、60和Z2360各一支；设计锚固力不低于120kN，预紧扭矩不低于250N-m；帮锚杆钻孔深度2300mm，外露丝扣长度1050mm，排距800mm，间距1000mm，每排4根锚杆，上帮锚杆距离顶板200mm，垂直煤帮布置，锚固剂：K2360和Z2360各一支；设计锚固力不低于100kN，预紧扭矩不低于200N-m；锚杆托盘：厚度为10mm穹形锚杆托盘，规格为150×150×10mm；锚索材料：21.8×7200mm，钻孔深度7000mm，露出索具长度150250mm；锚索布置方式：排距1600mm，每排3根，间距1200mm，距巷帮1150mm，垂直顶板布置；锚

38、固剂：K2360一支和Z2360两支；锚索拉力不低于250kN；锚索托盘：厚度为14mm穹形锚索托盘，规格为300×300×14mm；网：12#铁丝编制的网孔为40mm的菱形网，用14#双股铅丝联接，每隔100mm联网两道；W钢带：BHW-240-4-4500，宽度240mm，厚度4mm，长度4500mm。特别注意：(1) 在巷道交叉口、断面增大区域或围岩变化较小时，采用锚索补强支护；(2) 顶板岩性探测，从开口处开始顶板探测，每50m布置1个探眼，地质构造、顶板岩性或煤层变化大的地段，根据实际情况缩小岩性探测间隔距离，根据岩性探测结果反馈修正支护方案；(3) 巷道顶板破碎

39、或地质构造段，采用锚索补强支护，必要时采用棚式复合支护；(4) 两帮矿压显现显著时，在煤柱帮侧采用锚索补强支护，根据矿压显现情况每排补强12根17.8×5200mm锚索；(5) 加强巷道围岩稳定性监测，必要时依据现场情况进一步缩小锚杆锚索间排距或棚距，以确保安全。图4-2回风巷锚固支护示意图4.415306工作面高抽巷锚固支护方案10#煤层平均厚度0.22m，直接顶为K4灰岩，厚度为0.73.8m，平均厚度为2.25m，基本顶岩性为砂质泥岩，厚度为7.023.8m，平均厚度为12.6m；底板为砂质泥岩，厚度为3.318.29m，平均厚度为6.46m。10#煤层与9#煤层层间距为25m

40、，与15#煤层层间距为65m。15306高抽巷沿10#煤层顶板布置，矩形断面，掘进断面尺寸为宽3.1m，高2.5m，净宽2.9m，净高2.4m，其锚固支护方案见图4-3。基本支护方式：锚杆+锚索+网；锚杆材料：顶锚杆采用18×2400mm的左旋螺纹钢（25MnSi）；两帮采用18×1800mm反麻花锚杆；锚杆布置方式：顶锚杆钻孔深度2300mm，外露丝扣长度1050mm，排距1200mm，间距1200mm，每排3根锚杆，靠近两帮的锚杆距离巷帮350mm，垂直顶板布置，锚固剂：K2360一支；设计锚固力不低于120kN，预紧扭矩不低于250N-m；帮锚杆钻孔深度1700mm，

41、外露丝扣长度1050mm，排距1200mm，间距1200mm，每排2根锚杆，上帮锚杆距离顶板200300mm，垂直煤帮布置，锚固剂：K2360一支；设计锚固力不低于100kN，预紧扭矩不低于150N-m；锚杆托盘：厚度为10mm穹形锚杆托盘，规格为150×150×10mm；锚索材料：17.8×5200mm，钻孔深度5000mm，露出索具长度150250mm；锚索布置方式：锚索排距3600mm，每排1根，居中垂直顶板布置；锚固剂：K2360一支和Z2360两支；锚索拉力不低于250kN；锚索托盘：厚度为14mm穹形锚索托盘，规格为300×300×

42、14mm；网：12#铁丝编制的网孔为40mm菱形网，用14#双股铅丝联接，每隔100mm联网两道；完整巷帮岩体段不需要铺网，破碎巷帮岩体段采用菱形网，不使用梯子梁。两帮也可采用高强度钢塑（夹筋）网。特别注意：(1) 在巷道交叉口、断面增大区域或围岩变化较小时，采用锚索补强支护；(2) 顶板岩性探测，从开口处开始顶板探测，每100m布置1个探眼，地质构造、顶板岩性或煤层变化大的地段，根据实际情况缩小岩性探测间隔距离，根据岩性探测结果反馈修正支护方案；(3) 巷道顶板破碎或地质构造段，采用锚索补强支护，必要时采用棚式复合支护；(4) 加强巷道围岩稳定性监测，必要时依据现场情况进一步缩小锚杆锚索间排

43、距或棚距，以确保安全。图4-3高抽巷锚固支护示意图4.515306开切眼锚固支护方案15306开切眼掘进断面尺寸为宽8.8m，高2.9m，矩形断面，一次成巷。其锚固支护方案见图4-4。基本支护方式：锚杆+锚索+网；锚杆材料：顶锚杆采用22×2400mm左旋螺纹钢（25MnSi）；采煤帮侧采用18×2400mm玻璃钢锚杆，采空区侧采用18×2400mm左旋螺纹钢（25MnSi）；锚杆布置方式：顶锚杆钻孔深度2300mm，外露丝扣长度1050mm，排距800mm，间距800mm，每排11根锚杆，靠近两帮的锚杆距离巷帮400mm，垂直顶板布置，锚固剂：K2360和Z23

44、60各一支；设计锚固力不低于120kN，预紧扭矩不低于250N-m；帮锚杆钻孔深度2300mm，外露丝扣长度1050mm，排距800mm，间距800mm，每排4根锚杆，上帮锚杆距离顶板250mm，垂直煤帮布置，锚固剂：K2360和Z2360各一支；左旋螺纹钢锚杆帮锚杆设计锚固力不低于100kN，预紧扭矩不低于200N-m；玻璃钢锚杆帮锚杆预紧扭矩不低于70N-m；锚杆托盘：厚度为10mm穹形锚杆托盘，规格为150×150×10mm；锚索材料：21.6×7200mm，钻孔深度7000mm，露出索具长度150250mm；锚索布置方式：排距1600mm，每排5根，间距1

45、600mm，距巷帮1200mm，垂直顶板布置；锚固剂：K2360一支和Z2360两支；锚索拉力不低于250kN；锚索托盘：厚度为14mm穹形锚索托盘，规格为300×300×14mm；网：12#铁丝编制的网孔为40mm菱形网，用14#双股铅丝联接，每隔100mm联网两道；两帮也可采用高强度钢塑（夹筋）网。采空区侧帮网配套梯子梁；梯子梁：采用12mm整根钢筋，焊点少，焊口搭接。在布设锚杆处焊接锚杆卡栏，锚杆需安装在卡栏；W钢带：BHW-240-4-8500，宽度240mm，厚度4mm，长度8500mm。特别注意：(1) 在开切眼和进风巷、回风巷的交叉点，断面增大或围岩变化区域，

46、采用锚索补强支护；(2) 巷道顶板破碎或遇断层等地质构造段，必要时采用单体柱钢梁补强支护；(3) 加强围岩稳定性监测，必要时依据现场情况进一步缩小锚杆(索)间排距，以确保安全；(4) 成巷后，在切巷中部打一排点柱，间距5-10m。图4-4开切眼锚固支护示意图4.6锚固材料的规格、性能与其选择4.6.1 锚固剂的规格、性能与其选择为了提高锚固性能，锚杆与锚索均采用树脂锚固剂。我国目前常用的树脂锚固卷规格尺寸见表4-1。各种型号树脂锚固剂的固化性能见表4-2。树脂锚固剂与煤系地层几种常见岩石间和常用材料间的粘结强度见表4-3。树脂锚固剂的主要物理力学性能见表4-4。表4-1 常用树脂锚固卷的规格尺

47、寸药卷直径/mm352823(24)钻孔直径/mm423228(29)药卷长度/cm40353040353025605540353025表4-2 树脂锚固剂的固化性能型号凝胶时间/min固化时间/min胶泥稠度/mm搅拌时间/s备注CK（超快速）0.51.05151015各项指标在20ºC25ºC下测定K（快速）1.52.557151520Z（中速）3.06.010152530M（慢速）1530301530表4-3 树脂锚固剂与几种材料的粘结强度岩石砂岩页岩煤混凝土螺纹钢玻璃钢粘结强度/MPa583.55.51271616表4-4 树脂锚固剂的主要物理力学性能性能单位指标备

48、注抗压强度MPa55在20ºC，24h的条件下测定抗拉强度MPa11.5剪切强度MPa30弹性模量MPa1.6×104泊松比0.3收缩率%0.6容重g/cm312.2根据应用实践，考虑锚杆孔直径、锚杆直径和锚固剂直径的最佳匹配，以与所设计巷道的围岩力学条件，巷道的顶板与两帮均采用快速和中速树脂锚固剂。安装锚固剂时，将先将快速树脂锚固剂放入孔底，让后放入中速锚固剂。4.6.2 锚索的规格、性能与选择锚索的类型比较多，按锚固形式可分为机械式和粘结式；按注浆形式可分为一次注浆式和二次注浆式；按拉方式可分为群锚拉和单束拉或分束拉；按锚固长度可分为端部锚固式和全长锚固式；按孔径可分为

49、大孔径和小孔径等。根据煤矿巷道环境特点和力学特点，选用结构简单、小直径、长度约为510m的锚索。小直径预应力锚索的主要部件有：钢绞线、锚具和锚固剂等。对锚索用钢绞线的基本要强度高、韧性好、低松弛，既有一定的强度，又有一定的韧性，可盘成卷便于运输，可弯曲并实现自身搅拌树脂药卷快速安装。目前较为广泛采用的是7股钢绞线，按直径分主要有15.24mm、17.8mm、19mm和21.6mm。前些年，我国主要采用15.24mm的7股钢绞线作为锚索材料。近几年由于锚杆锚索支护巷道围岩条件越来越复杂，巷道断面越来越大，地应力越来越高，采动影响越来越严重，需要逐渐增大锚索直径。4.6.3 锚杆的规格、性能与选择

50、我国煤矿常用锚杆杆体钢材的力学性能与承载能力见表4-5和4-6。为了改变我国长期使用低强度锚杆的状况，自1996年以来，大力发展了高强度螺纹锚杆。锚杆的系统强度取决于锚杆的材质、直径与其有关锚固构件。按照钢材屈服强度可将锚杆分为三类：<340MPa为普通锚杆；340MPa<600MPa为高强度锚杆； >600MPa为超高强度锚杆。表4-5 锚杆常用钢材与其性能钢筋类别材质直径/mm屈服强度/MPa极限强度/MPa延伸率/%Q2356102403802516Mn6253205201620MnSi8253405201625MnSi64040058014A564028050019表

51、4-6 锚杆常用圆钢断面与杆体载荷杆体直径/mm毛截面积/mm2Q235A516Mn25MnSi屈服载荷/KN破断载荷/KN屈服载荷/KN破断载荷/KN屈服载荷/KN破断载荷/KN屈服载荷/KN破断载荷/KN16201.148.276.456.3100.568.3104.574.6116.618254.561.196.771.3127.386.5132.396.7147.420314.275.4119.488.0157.1106.8163.4119.4182.222380.191.2144.4106.4190.1129.2197.7144.4220.524452.4108.5171.8126.

52、6226.1153.7235.1180.9262.228615.8147.8234.0172.4307.9197.2307.9234.0307.94.6.4 锚杆与锚索托盘的规格、性能与选择（1）锚杆托盘一般来说，导致托盘失效的方式有三种：锚杆与托盘脱离，锚杆陷入岩体中；托盘破裂；托盘将岩体表面岩石压碎，陷入岩体。托盘参数设计不当致，因此在选择托盘时要考虑：托盘的承载能力要与锚杆的承载能力相匹配；托盘的结构形式合理，要有良好的受力状态；托盘的大小要适中，并具有可缩性。根据巷道围岩的地质力学条件，在材质上应选择金属托盘，在结构形式上应选择穹形托盘。考虑所设计的巷道，托盘面积不必过大，但托盘要有足

53、够的承载能力。因此，顶板与两帮均选用150×150×10mm的钢板压制的穹形托盘。（2）锚索托盘锚索的作用效果与作用围与托盘的面积和厚度有关。在陷落柱、断层和其他地质构造影响区，考虑采用10#槽钢作为锚索梁，选用厚20mm钢板割制而成的锚索托盘，并考虑能放入10#槽钢槽，故选用锚索托盘尺寸为长×宽×厚=80×80×20mm，在托盘中心钻22mm的锚索孔。在不用槽钢梁的条件下，锚索采用300×300×14mm的穹形锚索托盘。4.6.5网的规格、性能与选择 网的种类有多种。一般在锚喷巷道使用大网孔钢筋焊接网。在喷浆巷道

54、使用的钢筋叫由受力筋和分布筋构成。钢筋网的横向筋为受力筋，直径610mm左右；纵向筋为分布筋，直径6mm左右，一般网孔为100×100mm150×150mm左右。这种网的强度和刚度都比较大，不仅能够阻止松动岩块掉落，而且可以有效地增加锚杆支护的整体效果，适用于大变形、高地应力、喷射混凝土封闭表面的巷道。在服务时间比较长的巷道中，考虑喷射混凝土和网长期作用，选用6.0mm的钢筋焊接而成的网格尺寸为100×100mm的矩形钢筋网。钢筋网的宽度要考虑与锚杆的排距相适应，长度分别与各条巷道的顶板宽度与两帮高度相适应。4.7锚杆(索)预紧力的确定 锚杆(索)的预紧力对锚固效果起着十分重要的作用，特别是在深部高应力围岩，松软破碎围岩，层状围岩，特大断面巷道，受强烈采动影响等复杂条件下，预紧力对提高巷道围岩的稳定性更加重要。目前，锚杆支护中普遍存在着锚杆(索)预应力小，预应力扩散效果差，支护系统刚度低，致使锚杆主动支护作用不能充分发挥，不能有效控制围岩离层与破坏的问题。 锚杆(索)在安装后施以预紧力，使不同岩层间摩擦作用力增大，同时将锚固围的围岩挤紧，形成梁或拱的承载结构，达到提高巷道围岩稳定性的目的，而没有预紧力，或预紧力低的锚杆，只有在围岩变形后才开始起加固作用。在锚杆(索)安装后，立即施加足够的预紧力，使