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煤層巷道錨桿支護(hù)實(shí)施方案

　　評(píng)論：　更新日期：2024年08月05日

?（3）有關(guān)機(jī)具設(shè)備的使用、操作、維護(hù)、保養(yǎng)等均應(yīng)按廠家的產(chǎn)品說(shuō)明書(shū)或操作指南進(jìn)行。

?（4）錨桿支護(hù)作業(yè)場(chǎng)所距工作面200m內(nèi)，必須備有5～10架備用棚及相應(yīng)的復(fù)合支護(hù)材料，以備改變支護(hù)方式和搶險(xiǎn)之需。

?（5）打錨索孔時(shí)，接長(zhǎng)式鉆桿連接處強(qiáng)度較低，在接頭位置進(jìn)入孔內(nèi)之前要控制錨桿機(jī)推力，以免鉆桿折斷傷人。

?（6）該方案在試驗(yàn)時(shí)，采取先鋪網(wǎng)架棚、再錨網(wǎng)噴支護(hù)的方式，經(jīng)測(cè)試錨桿錨固力達(dá)到要求并且巷道變形量在規(guī)定范圍內(nèi)，再撤除支架。

2.4.2 方案二? 超前注漿+注漿錨桿＋注漿錨索＋菱形金屬網(wǎng)＋M型鋼帶+噴漿支護(hù)

?如果直接采用注漿錨桿錨索支護(hù)效果差，則先對(duì)C20煤層巷道頂板進(jìn)行超前注漿加固，加固后再采用注漿錨桿錨索支護(hù)。注漿錨桿錨索、噴漿的設(shè)計(jì)參數(shù)與方案一設(shè)計(jì)參數(shù)相同。

?（1）超前注漿鉆孔長(zhǎng)度

?見(jiàn)圖1，在C20煤層巷道頂板靠?jī)蓭鸵?5°仰角向C19下采空區(qū)打注漿孔，巷道中間位置以20°仰角向C19下采空區(qū)打注漿孔。注漿孔的排距為4.0m。從現(xiàn)有的地質(zhì)資料得知：C20煤層頂板到C19下采空區(qū)的垂直距離為3.29m，得到靠?jī)蓭晚敯遄{加固鉆孔長(zhǎng)度為12.7m，巷道中間注漿加固鉆孔長(zhǎng)度為9.6m。詳見(jiàn)圖1。

（2）鉆孔、注漿管直徑

注漿鉆孔的直徑為32mm。注漿管直徑20mm。

（3）注漿有關(guān)事項(xiàng)同方案一。

2.4.3 方案三樹(shù)脂錨桿錨索支護(hù)

在C19未開(kāi)采區(qū)域掘進(jìn)C20煤層巷道，采用樹(shù)脂錨桿錨索支護(hù)。

2.4.3.1 錨桿參數(shù)確定

（1）錨桿長(zhǎng)度

頂錨桿用2.2 m，20MnSi（錳硅）20mm的螺紋鋼錨桿。幫錨桿長(zhǎng)度按1.5m考慮，16mm的螺紋鋼可回收錨桿。

（2）錨桿間排距均取800mm。

2.4.3.2錨索參數(shù)的確定

錨索長(zhǎng)度10.3m，錨索的排距為2.4m，錨索安裝位置分別距高幫1.0m、矮幫1.3m處。

2.4.3.3錨桿錨索類型和結(jié)構(gòu)

（1）錨桿類型及結(jié)構(gòu)

選用20MnSi（錳硅）20mm的螺紋鋼錨桿。其屈服極限為340MPa，強(qiáng)度極限為510Mpa，截面積為314.2mm2。錨桿設(shè)計(jì)錨固力>85kN。

（2）錨索類型及結(jié)構(gòu)

錨索采用7股5mm高強(qiáng)度鋼絞線組成。鋼絞線直徑為15.24mm，強(qiáng)度級(jí)別1860MPa，公稱截面積140.00mm2，最低破壞荷載260.7kN，質(zhì)量1.102kg/m。

鎖具的選擇：以瓦片式為主的鎖具有多種規(guī)格，應(yīng)根據(jù)鋼絞線規(guī)格選取，保證瓦片與鋼絞線有良好的匹配關(guān)系，在這里選用15.24mm的鎖具。

采用力學(xué)性能與樹(shù)脂錨桿相匹配的規(guī)格為250×250×12mm的高強(qiáng)度托板。

（3）金屬網(wǎng)

設(shè)計(jì)采用鐵絲菱形金屬網(wǎng)。10#鐵絲進(jìn)行編織，網(wǎng)孔距50mm×50mm。

（4）托板的使用

為了保證錨桿與鋼帶之間更加緊密的貼合，提高托盤與鋼帶之間的摩擦力，設(shè)計(jì)了專用蝶形托盤，使鋼帶、托盤、錨桿三者之間成為一個(gè)更加統(tǒng)一的整體，減少了錨桿與鋼帶之間的錯(cuò)動(dòng)，有利于預(yù)防錨桿桿體產(chǎn)生的剪切破壞。見(jiàn)附圖11

（5）鋼帶

選用GRT-M3鋼帶。

2.4.3.4樹(shù)脂藥卷

頂錨桿使用Z2370樹(shù)脂藥卷2根，錨索使用Z2370樹(shù)脂藥卷2根。

2.4.3.5錨桿錨索施工工藝

（1）錨桿施工工藝

工藝同2.4.1.4。

（2）錨索施工工藝

1）錨索的制作步驟

①將成盤（應(yīng)選購(gòu)每盤1t的包裝規(guī)格）供應(yīng)的鋼絞線先用8#鐵絲捆3道，然后打開(kāi)原包裝鋼帶。

②展開(kāi)2～3圈，按設(shè)計(jì)長(zhǎng)度用無(wú)齒（砂輪）刀具截?cái)唷?/p>

③重復(fù)②加工至所需的錨索根數(shù)（但一次不宜截太多，一般應(yīng)隨用隨截）。

④視情況對(duì)錨索的錨固段進(jìn)行必要的除銹、除油處理。

⑤將制作好的錨索盤成1.5m的圓環(huán)，用細(xì)鐵絲等間隔捆3道，存好備用。

⑥不論是鋼絞線還是已制作好的錨索，均要妥善存放，防止黏上油污，否則會(huì)嚴(yán)重影響錨固力。

2）錨索安裝工藝

①在巷道兩排錨桿之間頂板中間靠高幫1.3m、靠矮幫1 m處分別設(shè)置錨索鉆孔，錨索鉆孔排距2.4m。錨索鉆孔與頂板夾角為75°。

②采用打頂板的錨桿機(jī)配中空六方接長(zhǎng)式鉆桿濕式打眼。為保證孔深符合要求，可在起始鉆桿上用白色或黃色油漆標(biāo)出終孔位置。

③檢查藥卷和錨索。插入樹(shù)脂藥卷前應(yīng)檢查其質(zhì)量（以手感柔軟為合格）。已硬化或過(guò)期的藥卷嚴(yán)禁使用。用棉絲將錨索錨固段的水、煤屑等擦干凈。

④錨索下端裝上專用攪拌驅(qū)動(dòng)器，2人配合用錨索頂住錨固劑緩緩送入鉆孔（注意不要反復(fù)抽來(lái)錨索），確保錨固劑全部送到孔底。

⑤嚴(yán)格錨固劑攪拌過(guò)程。將專用攪拌驅(qū)動(dòng)器尾部六方頭插入錨桿機(jī)上。一人扶住機(jī)頭，一人操作錨桿機(jī)，邊推進(jìn)邊攪拌，前半程用慢速旋轉(zhuǎn)，后半程用快速旋轉(zhuǎn)。攪拌時(shí)間控制在20～30s。

⑥確保錨固劑的凝固時(shí)間。攪拌一定時(shí)間以后，應(yīng)繼續(xù)保持錨桿機(jī)的推力處于停止攪拌狀態(tài)，約3min以后才能卸下錨桿機(jī)。否則，將引起錨索下滑，影響錨固力。

⑦10min以后，先卸下專用攪拌驅(qū)動(dòng)器，裝上錨網(wǎng)、托梁、托板、鎖具，并將其托到緊貼頂板位置。

⑧2人一起將張拉千斤頂套在錨索上并用手托住，開(kāi)泵進(jìn)行張拉，并注意觀察壓力表讀數(shù)，達(dá)到60KN預(yù)緊力后，結(jié)束千斤頂推進(jìn)，迅速換向回程。

⑨卸下張拉千斤頂（注意用手接住避免墜落），用液壓切割器截下錨索的外露部分（可將一個(gè)班或幾個(gè)班安裝的錨索集中切割，但應(yīng)注意安全，不能讓錨索外露部分傷人）。

3）錨索施工注意事項(xiàng)

①打錨索孔時(shí)，接長(zhǎng)式鉆桿連接處強(qiáng)度較低，在接頭位置進(jìn)入孔內(nèi)之前要控制錨桿機(jī)推力，以免鉆桿折斷傷人。

②松開(kāi)盤住的錨索時(shí)，要注意其彈性較大，防止彈開(kāi)傷人。

③錨索要隨打隨安裝，也可以把當(dāng)班安裝的錨索集中一次進(jìn)行張拉。

④張拉錨索前，應(yīng)先檢查張拉千斤頂、油泵各油路接頭處是否有松動(dòng)，若發(fā)現(xiàn)有松動(dòng)現(xiàn)象應(yīng)及時(shí)擰緊。

⑤張拉錨索時(shí)，應(yīng)使張拉油缸與錨索保持同軸。張拉千斤頂卡住錨索后，人員可撤到千斤頂側(cè)面，張拉千斤頂時(shí)，下方嚴(yán)禁站人。

⑥掘進(jìn)過(guò)程中遇到的地質(zhì)條件惡化時(shí)，必須及時(shí)采取應(yīng)急措施并立即向有關(guān)領(lǐng)導(dǎo)和職能部門報(bào)告。

⑦巷道掘進(jìn)過(guò)程中，每隔30m由礦山地質(zhì)部門安排一次頂板巖性、厚度變化的檢測(cè)，并在掘進(jìn)作業(yè)規(guī)程中按有關(guān)規(guī)定制定相關(guān)的安全技術(shù)措施，以及修改支護(hù)設(shè)計(jì)。

⑧有關(guān)機(jī)具設(shè)備的使用、操作、維護(hù)、保養(yǎng)等均應(yīng)按廠家的產(chǎn)品說(shuō)明書(shū)或操作指南進(jìn)行。

（3）金屬網(wǎng)安裝

等待10min之后（針對(duì)安裝錨桿），去掉專用套筒，掛金屬網(wǎng)要緊貼巖面，壓茬嚴(yán)密且不少于100mm，網(wǎng)與網(wǎng)之間間隔0.3m用10#鐵絲連接并擰緊，錨網(wǎng)規(guī)格為1000×1000mm。頂板鋪設(shè)4張金屬菱形網(wǎng)，高幫鋪設(shè)3張金屬菱形網(wǎng)，矮幫鋪設(shè)2張金屬菱形網(wǎng)。

頂網(wǎng)與幫網(wǎng)應(yīng)相互搭接。頂板與高幫、矮幫的夾角處，采用鋪設(shè)高幫的金屬網(wǎng)務(wù)必要搭接到頂板靠高幫的錨桿上，然后經(jīng)過(guò)高幫靠頂板的錨桿上，最后搭接到高幫的第二根錨桿上（從頂板往下）。矮幫的處理也采用同樣的方式進(jìn)行。

（4）鋼帶安裝

金屬網(wǎng)安裝以后，將鋼帶孔置于錨桿內(nèi)加托盤，用錨桿機(jī)上緊錨桿螺母，并達(dá)到不小于60N·m的預(yù)緊力。

（5）噴漿

厚度50 mm。要求同方案一。

（6）遇特殊地層處理

在掘進(jìn)過(guò)程中，對(duì)于斷層破碎帶、煤層松軟區(qū)、地質(zhì)構(gòu)造變化帶、地應(yīng)力異常區(qū)、動(dòng)壓影響區(qū)等圍巖支護(hù)條件復(fù)雜區(qū)，必須采取加密錨桿、全長(zhǎng)錨固、錨索錨固、點(diǎn)柱及架棚等強(qiáng)化支護(hù)措施。

2.4方案四工字鋼架棚支護(hù)

若C20煤層巷道完整頂板薄，十分破碎，注漿效果差；或C20與C19層間巖層厚度小于錨桿設(shè)計(jì)長(zhǎng)度時(shí)（即采用錨桿支護(hù)，錨桿的端部可能揭穿C19上采空區(qū)），采用工字鋼梁棚子支護(hù)，棚子間距800mm。見(jiàn)附圖6

（1）兩幫支護(hù)

兩幫采用一定長(zhǎng)度的11#工字鋼，因底板較松軟，支護(hù)時(shí)需要掏一定深度的窩子，所以腿子加工長(zhǎng)度應(yīng)超過(guò)兩幫高度200mm。梁子與腿子之間采用螺母與扁鋼筋連接，使其成為一個(gè)整體。

兩幫采用水泥背板背幫，水泥背板的規(guī)格為1000×150×30mm，內(nèi)嵌數(shù)根直徑6mm的小鋼筋。設(shè)計(jì)強(qiáng)度應(yīng)滿足C20的要求，配比為水泥∶砂∶石∶水＝mco∶mso∶mg0∶mWo＝331∶685∶1390∶195＝1∶2.07∶4.20∶0.59，水灰比（W/C）＝0.59，碎石粒徑為5～20mm，設(shè)計(jì)密度為2.6kg/m3，水泥采用32.5硅酸鹽水泥，每塊水泥背板重量約11.7kg。

（2）頂板支護(hù)

頂板支護(hù)方式采用11#工字鋼＋金屬網(wǎng)＋水泥背板背頂，注意背頂一定要嚴(yán)實(shí)，防止漏頂或空頂。

（3）工藝

放炮—安全檢查—移前探梁—出矸—鋪?lái)斁W(wǎng)—架棚—水泥背板背幫背頂。

2.5 各方案每米耗材

2.5.1中空注漿錨桿錨索支護(hù)

3礦山壓力觀測(cè)計(jì)劃

3.1礦壓監(jiān)測(cè)站布置

（1）巷道表面相對(duì)位移監(jiān)測(cè)

在正常條件下觀測(cè)時(shí)，每條巷道間隔50m設(shè)3個(gè)測(cè)站（本方案根據(jù)具體情況而定），每個(gè)測(cè)站設(shè)3個(gè)位移觀測(cè)面，每個(gè)觀測(cè)面設(shè)3對(duì)測(cè)點(diǎn)，采用“井”字布點(diǎn)（其中垂直兩對(duì)，水平一對(duì)），截面間距0.8m。

位移觀測(cè)點(diǎn)的布置：孔徑為33mm，孔深為200mm，采用25mm圓鋼在孔內(nèi)用水泥砂漿充填。在構(gòu)件一端加工成圓形或錐形的凹槽，其深度控制在1cm左右，其目的是為了便于與測(cè)桿的接觸。

測(cè)站與測(cè)點(diǎn)的關(guān)系及構(gòu)件圖詳見(jiàn)附圖8。

（2）頂板離層監(jiān)測(cè)

頂板離層儀安設(shè)數(shù)量可參考表3－1。

表3－1 頂板離層儀安設(shè)數(shù)量

本方案每隔50m在頂板安設(shè)一組多點(diǎn)離層儀。

離層儀包括一個(gè)深部基點(diǎn)和多個(gè)淺部基點(diǎn)，分別測(cè)試巷道表面與淺部基點(diǎn)之間，淺部基點(diǎn)與深部基點(diǎn)之間的相對(duì)位移。頂板未發(fā)生離層時(shí)，淺部基點(diǎn)與深部基點(diǎn)所測(cè)位移變化速率逐漸降低，并最終趨于0，如果中間發(fā)生躍變，則可判斷頂板中是否出現(xiàn)離層及離層部位。

離層儀安設(shè)在巷寬分別距矮幫、高幫0.5m的頂板內(nèi)。為保證可靠的測(cè)試結(jié)果，深基點(diǎn)固定在錨桿上方穩(wěn)定巖層內(nèi)300mm；無(wú)穩(wěn)定巖層時(shí)，一般固定在頂板以上8m處。C19上布置在頂板2.3m以上；C19下布置在頂板8.0m以上；C20煤層布置在頂板2.0m以上；C20煤層布置在頂板5.0m以上。

頂板離層安設(shè)示意圖詳見(jiàn)附圖9。

3.2觀測(cè)內(nèi)容及觀測(cè)儀器

3.2.1巷道相對(duì)位移量監(jiān)測(cè)

巷道表面相對(duì)位移是指巷道開(kāi)挖后一定時(shí)間內(nèi)巷道頂、底板和兩幫的相對(duì)位移量。其監(jiān)測(cè)方法有表面收斂和表面徑向相對(duì)位移觀測(cè)兩種方法。本次建議采用表面收斂方法。監(jiān)測(cè)設(shè)備采用山東科技大學(xué)泰安市機(jī)電實(shí)業(yè)公司生產(chǎn)的頂板動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè)儀（KY-82）。

3.2.2頂板離層監(jiān)測(cè)

頂板離層監(jiān)測(cè)是指巷道淺部圍巖與深部圍巖間的位移變化速度出現(xiàn)臺(tái)階式躍變，當(dāng)離層達(dá)到一定值時(shí)，頂板有可能發(fā)生破壞。所以頂板離層是巷道圍巖失穩(wěn)的前兆。監(jiān)測(cè)設(shè)備采用山東科技大學(xué)泰安市機(jī)電實(shí)業(yè)公司生產(chǎn)的頂板離層連續(xù)觀測(cè)儀（YHM150）。

3.2.3錨桿受力監(jiān)測(cè)

（1）錨桿工作荷載監(jiān)測(cè)

錨桿工作荷載可以反映錨桿在各個(gè)不同時(shí)期的軸向力大小與圍巖變形的關(guān)系。錨桿質(zhì)量監(jiān)測(cè)采用拉拔裝置YML－Ⅱ型錨桿拉力計(jì)。每隔50m隨機(jī)抽取3根進(jìn)行拉拔實(shí)驗(yàn)，檢驗(yàn)是否滿足設(shè)計(jì)要求，對(duì)不滿足設(shè)計(jì)要求的進(jìn)行重新補(bǔ)打錨桿或者采用其他的加固措施（如鋼梁支護(hù)等）。

（2）錨桿錨固力的連續(xù)觀測(cè)

錨桿錨固力的連續(xù)觀測(cè)采用ZMC－ⅡA液壓式錨桿錨固力測(cè)力計(jì)，安裝位置為每隔50m在巷道頂板安設(shè)兩個(gè)。

3.2.4錨索受力監(jiān)測(cè)

錨索工作載荷可采用拉拔裝置YML－Ⅱ型錨桿拉力計(jì)。每隔50m隨機(jī)抽取3根進(jìn)行拉拔實(shí)驗(yàn)，最大拉拔力達(dá)到150KN時(shí)停止試驗(yàn)。主要檢驗(yàn)錨索的錨固力是否滿足設(shè)計(jì)要求，對(duì)不滿足設(shè)計(jì)應(yīng)進(jìn)行及時(shí)的補(bǔ)來(lái)，以達(dá)到設(shè)計(jì)的要求。

3.3觀測(cè)計(jì)劃

（1）巷道相對(duì)位移量測(cè)試

位移側(cè)點(diǎn)必須在巷道掘進(jìn)12h內(nèi)埋設(shè)，距掘進(jìn)工作頭0～10m范圍內(nèi)，每天觀測(cè)兩次；11～20m范圍內(nèi)每天觀測(cè)1次，21～50m范圍內(nèi)，每3天觀測(cè)一次；50m以外每周觀測(cè)一次。

巖體表面相對(duì)位移的觀測(cè)數(shù)據(jù)表格見(jiàn)附表1。

（2）頂板離層觀測(cè)

巷道掘進(jìn)以后頂板離層觀測(cè)時(shí)間：距掘進(jìn)工作面0～10m范圍內(nèi)，每天觀測(cè)兩次；11～20m范圍內(nèi)每天觀測(cè)1次，21～50m范圍內(nèi)，每3天觀測(cè)一次；50m以外每周觀測(cè)一次。

回采期間（作為機(jī)巷使用時(shí)）的觀測(cè)時(shí)間：距回采工作面0～10m范圍內(nèi)，每天觀測(cè)兩次；11～20m范圍內(nèi)每天觀測(cè)1次，21～50m范圍內(nèi)，每3天觀測(cè)一次；50m以外每周觀測(cè)一次。

頂板離層觀測(cè)數(shù)據(jù)表格見(jiàn)附表2。

（3)錨桿工作荷載監(jiān)測(cè)

錨桿工作荷載監(jiān)測(cè)是對(duì)已經(jīng)安裝完畢的錨桿進(jìn)行隨機(jī)抽取，檢查錨桿錨固力是否達(dá)到設(shè)計(jì)要求，檢查時(shí)間是每周對(duì)不同地段的錨桿進(jìn)行檢查。

錨桿工作荷載監(jiān)測(cè)表格見(jiàn)附表3。

（4）錨桿錨固力的連續(xù)觀測(cè)