锚杆支护技术管理规范（2篇范文）

发布时间：2024-11-20 查看人数：32

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锚杆支护技术管理规范

第1篇锚杆支护技术管理规范

第一节总则

第1条为使锚杆支护工程的设计符合技术先进、经济合理、安全可靠、确保施工质量，促进锚杆支护技术健康发展，特制订本规范。

第2条推广应用锚杆支护技术时，必须坚持科学态度，依靠科技进步，高度重视锚杆支护的技术问题，积极推广应用新技术、新工艺、新机具、新材料。

第3条本规范是在大土河矿业投资有限公司所属矿井煤巷、半煤岩巷应用锚杆支护技术的经验进行总结的基础上，结合国内外先进技术和公司今后煤巷锚杆支护技术的发展方向而制定的。

第4条岩石巷道的锚杆支护参照本规范执行。

第二节质力学评估及巷道围岩稳定性分类

第5条煤巷围岩地质力学评估的内容包括现场地质条件和生产条件调查、煤巷围岩物理力学性质测定、围岩结构观测、地应力测量和锚杆拉拔力试验。煤巷围岩地质力学评估的具体内容见表1。

第6条矿井开拓部署和采区划分合理安排煤巷围岩地质力学参数的测试。测点应具有代表性，应能最大程度地反映整个井田和采区的实际情况，并根据测试数据绘制矿井地应力分布图。

第7条地质力学评估首先应确定评估区域，应考虑煤巷服务期间影响支护系统的主要因素，锚杆支护设计应该限定在这个区域内。

第8条围岩地质力学参数包括围岩物理力学性质、围岩结构和围岩应力。

第9条原岩应力测量宜优先采用应力解除法或水压致裂法。

第10条支护设计所需的煤岩体物理力学参数，可通过井下采取岩

第11条物理力学性质参数包括煤岩体的真密度、视密度、孔隙率、单轴抗拉强度、单轴抗压强度、弹性模量、泊松比、内聚力、内摩擦角和水理性质等。

第12条围岩结构测量应采用煤巷表面观察、钻孔取芯测量和钻孔窥视等方法进行。结构面力学特性测试应在现场取样后在实验室进行试验。

第13条煤巷围岩应进行锚杆拉拔力试验，试验方法参见附录a。锚杆拉拔力试验应在需支护的煤巷现场或类似条件的围岩中进行，每次不少于三组。

第14条在一个地点获取的参数用于同一煤层的其它地点时，应进行充分的现场调研和分析、评估。

第15条当煤巷围岩物理力学性质、围岩结构和原岩应力条件发生显著变化时，应对地质力学参数进行重新测定。

第16条应根据地质力学评估结果采用适合本矿区的方法进行巷道围岩稳定性分类。

表1 地质力学评估内容

序号	参数	内容
1	煤层厚度	指被煤巷切割的煤层厚度
2	煤层倾角与水平方向的夹角	在井下直接测取，或由工作面地质说明书给出
3	地质构造	煤巷周围地质构造的分布情况，由工作面地质说明书给出
4	水文地质条件	煤巷涌水量，水对围岩物理力学性质的影响，由工作面地质说明书给出
5	煤巷几何形状和尺寸	根据工作面回采需要确定，一般宜选用的几何形状为矩形和梯形
6	2倍左右煤巷宽度范围内顶底板岩层层数和厚度	由地质综合柱状图或钻孔资料确定
7	岩（煤）层物理力学参数	在井下原位测取，或在实验室内利用岩（煤）样测定
8	岩层的分层厚度	指分层厚度的平均值
9	各层节理裂隙间距	指沿结构面法线方向的平均间距，在煤巷内（类似条件）测取
10	煤巷轴线方向	由工作面巷道布置图给出

续表1

序号	参数	内容
11	煤巷埋深	地表到煤巷的垂直距离
12	原岩应力的大小和方向	在井下实测
13	煤柱宽度	煤柱的实际宽度
14	采动影响	煤巷受到周围掘进或回采工作面采动影响的情况
15	锚杆在岩（煤）层中的拉拔力	锚杆在岩（煤）层中的拉拔力试验

第17条.有下列情况之一时应重新进行围岩稳定性分类：

1.巷道围岩条件、开采深度、开采范围与原分类差异很大时；

2.新采区各煤层巷道首次采用锚杆支护时。

第18条巷道围岩稳定性进行分类，其目的是为巷道锚杆支护设计、施工与管理提供依据。

第19条巷道围岩稳定性按糊聚类分析进行巷道围岩稳定性分类，巷道围岩稳定性分为ⅰ非常稳定、ⅱ稳定、ⅲ中等稳定、ⅳ不稳定、ⅴ极不稳定五类。巷道围岩稳定性分类指标，见表 2-2、2-3、2-4、2-5。

围岩岩体完整性指数 d 表2—2

节理、层理分级	ⅰ	ⅱ	ⅲ	ⅳ	ⅴ
节理、层理发育程度	很不发育	不发育	中等发育	发育	很发育
节理间距 d（m）	>;3	1-3	0.4-1	0.1-0.4	<0.1
分层厚度 d（m）	>;2	1-2	0.3-1	0.1-0.3	<0.1

岩块干饱和吸水率w 表2—3

岩体膨胀性	非膨胀性	微膨胀性	弱膨胀性	强膨胀性	剧膨胀性
岩块干饱和吸水率/%	〈10	10-20	20-50	50-100	〉100

开拓、准备巷道围岩稳定性分类指标表2—4

围岩单向抗压强度 б	取巷道宽度 2 倍范围内的顶板岩层、巷道宽度 1 倍范围内底板岩层及两帮岩层岩石单向抗压强度的加权平均值
围岩应力	不受采动影响时，巷道的围岩应力等于巷道所在位置的原岩应力；受采动影响时，巷道围岩应力指标用巷道埋深 h 乘采动影响指数 k 代替。其中，当巷道不受采动影响或保护煤柱选择合理时，k=0.8-1；当巷道受采动影响或保护煤柱选择不合理时， k=3-5
围岩岩体完整性指数 d	围岩岩体完整性指数 d 见表 2
岩块干饱和吸水率 w	岩块干饱和吸水率 w是指每 100g 绝对干燥的或在案 105 摄氏度时烘干后的岩块，在蒸馏水中所吸附的非重力水的重量。具体指标见岩块干饱和吸水率 w 表 3。

回采巷道围岩稳定性表表2—5

分类指标	说明
顶板强度σγ(指单向抗压强度，mpa，下同)	取巷道宽度 2 倍范围内的顶板强度的加权平均值
煤层强度σ	取巷帮煤岩层强度的加权平均值
底板强度σ	取巷道宽度范围内的底板强度的加权平均值
巷道埋深 h（m）	巷道所在位置至地表的垂直距离
护巷煤柱宽度 x	一侧煤柱的实际宽度。其中，沿空掘巷时（无煤柱） x=0；，两侧均为实体煤时， x=100
采动影响系数 n	指因工作面回采引起的超前支承压力的影响，直接顶厚度/采高（当 n>;4 时，取n=4）
围岩岩体完整性指数 d	指围岩节理裂隙、层理的影响程度，以直接顶初次垮落步距代替

第三节锚杆支护设计

第20条锚杆支护的设计与施工，必须详细地收集有关地质资料，按照地质力学评估——初始设计——稳定性分析——按初选方案施工——现场监测——信息反馈与修改、完善设计六个步骤进行，因地制宜，正确有效地加固围岩，充分发挥围岩的自承能力。

第21条根据地质力学评估结果表明待施工巷道能采用锚杆支护时，进行锚杆支护初步设计。各生产矿必须对巷道方位进行优化论证，避免巷道轴线垂直于较大应力或与主应力成较大夹角，提高支护效果。锚杆、锚索支护设计必须进行方案论证，并将论证结论编入井巷作业规程。

第22条各矿煤巷锚杆支护设计方案由分管副总工程师或技术科长负责，由技术科负责具体设计，报矿总工程师组织审批。

第23条为减少水平应力对巷道支护的影响，在采区设计时，应尽可能使回采工作面推进方向与最大水平应力方向平行。交叉点及硐室设计要充分考虑临近巷道的平面空间位置关系，简化巷道布置系统，最大限度的减少由于巷道布置及施工而造成围岩应力变化对巷道产生的破坏。

第24条巷道应采用矩形断面，在特殊条件可采用拱形或微拱形断面。在满足通风、运输、行人、管线架设、设备安装等要求的前提下，各矿应按照煤层具体赋存情况及围岩稳定状况确定巷道断面变形予留量，并在设计中明确规定。

第25条为便于现场施工，技术和质量管理及支护材料加工，锚杆

杆体直径与钻孔直径的孔径差应控制在 6—10mm、间排距应根据支护强度及工程类比确定。

锚杆参数按下表选取

序号	参数名称	单位	参数值
1	锚杆长度	m	1.6～3.0
2	锚杆公称直径	mm	16.0～25.0
3	锚杆排距	m	0.7～1.5
4	锚杆间距	m	0.7～1.5
5	锚索有效长度	m	4.0～12.0
6	锚索公称直径	mm	15.2～22.0

第26条煤巷锚杆支护初始设计须遵循以下原则

（一）支护形式选择原则

1.所有开拓、掘进巷道取消单体锚杆支护。

2.围岩稳定、层须为端锚或加长锚固，必要时打锚索加固。

4.厚煤层沿巷道底板留顶煤掘进的巷道；巷道断面大的工作面两巷；构造复杂的巷道，必须采用锚梁网、锚索联合支护。锚固方式必须为端锚或加长锚固。

（二）锚杆支护参数选取原则

1.必须在相关理论指导下进行，安全系数不小于 2。

2.锚杆设计锚固力不小于杆体屈服载荷；锚索设计锚固力不小于钢绞线极限载荷的 90%。

3.安装应力不小于杆体屈服载荷的 40%。

4.必须提高巷道护表构件的刚度和强度，使安装应力向周围煤、岩体扩散。

5.锚杆、锚索支护强度必须匹配，保证支护整体性能。

6.煤巷锚杆支护巷道顶板两肩角锚杆，必须倾斜安装，与铅垂线夹角为 20-30°。

（三）锚杆、锚索支护材料选择原则

1.锚杆、锚索支护材料，属于“煤安标志”目录的产品，如锚杆、锚固剂、钢绞线锁具、预应力锚索等必须具有“煤矿产品安全标志证书”和出厂检验合格证；不属于“煤安标志”目录的产品，如 w、m 型钢带、钢筋梯子梁、金属网等必须具有型式检验合格证和出厂检验合格证，否则不准在井下使用。

2.锚杆螺母必须采用扭矩螺母，实现快速安装。

（五）设计锚固力的取值

1.煤层顶板巷道端锚设计锚固力不小于 70kn。

2.加长锚固锚杆，设计锚固力不小于 150kn。

第27条初始设计可按以下方法进行

1.计算机数值模拟方法，其基本步骤为：

①利用地质力学评估结论的资料建立地质力学模型。

②利用地质力学模型分析巷道围岩的变形失稳类型。

③利用地质力学模型对各种可行的支护方案进行支护效果分析比较，优选出最佳方案作为初始设计。

2.理论分析和工程类比法支护理论主要为悬吊理论、组合梁理论、自然平衡拱理论和围岩强度强化理论。根据巷道围岩地质力学评估，分析锚杆支护应适用何种支护理论，根据支护理论明确支护应注重的要求。理论分析作为锚杆支护作用的定性分析，其简化理论计算公式作为锚杆支护参数确定参考依据。支护参数应根据围岩稳定性分类及在本规范明确的锚杆支护形式和支护参数范围内选择支护方案。同时和本采区同类型巷道的地质构造异同情况和支护参数进行对比，并详述已施工巷道支护状况及预测拟施工巷道支护效果。

第28条简化理论公式验算按下式进行

1、按悬吊理论

(1)锚杆长度 l，l=l1+l2+l3

式中：l1——锚杆外露长度

l2——软弱岩层厚度，可根据柱状图确定 mm

l3——锚杆伸入稳定岩层深度一般不小于 300mm

(2)锚固力 n：可按锚杆杆体的屈服载荷计算 n=π/4(d σ屈)

式中：σ屈——杆体材料的屈服极限 mpa

第2篇矿业锚杆支护技术管理规范

第一节总则

第1条为使锚杆支护工程的设计符合技术先进、经济合理、安全可靠、确保施工质量,促进锚杆支护技术健康发展,特制订本规范。

第2条推广应用锚杆支护技术时,必须坚持科学态度,依靠科技进步,高度重视锚杆支护的技术问题,积极推广应用新技术、新工艺、新机具、新材料。

第3条本规范是在大土河矿业投资有限公司所属矿井煤巷、半煤岩巷应用锚杆支护技术的经验进行总结的基础上,结合国内外先进技术和公司今后煤巷锚杆支护技术的发展方向而制定的。

第4条岩石巷道的锚杆支护参照本规范执行。

第二节质力学评估及巷道围岩稳定性分类

第6条矿井开拓部署和采区划分合理安排煤巷围岩地质力学参数的测试。测点应具有代表性,应能最大程度地反映整个井田和采区的实际情况,并根据测试数据绘制矿井地应力分布图。

第7条地质力学评估首先应确定评估区域,应考虑煤巷服务期间影响支护系统的主要因素,锚杆支护设计应该限定在这个区域内。

第8条围岩地质力学参数包括围岩物理力学性质、围岩结构和围岩应力。

第9条原岩应力测量宜优先采用应力解除法或水压致裂法。

第10条支护设计所需的煤岩体物理力学参数,可通过井下采取岩

第11条物理力学性质参数包括煤岩体的真密度、视密度、孔隙率、单轴抗拉强度、单轴抗压强度、弹性模量、泊松比、内聚力、内摩擦角和水理性质等。

第12条围岩结构测量应采用煤巷表面观察、钻孔取芯测量和钻孔窥视等方法进行。结构面力学特性测试应在现场取样后在实验室进行试验。

第13条煤巷围岩应进行锚杆拉拔力试验,试验方法参见附录a。锚杆拉拔力试验应在需支护的煤巷现场或类似条件的围岩中进行,每次不少于三组。

第14条在一个地点获取的参数用于同一煤层的其它地点时,应进行充分的现场调研和分析、评估。

第15条当煤巷围岩物理力学性质、围岩结构和原岩应力条件发生显著变化时,应对地质力学参数进行重新测定。

第16条应根据地质力学评估结果采用适合本矿区的方法进行巷道围岩稳定性分类。

表1 地质力学评估内容

序号

参数

内容

煤层厚度

指被煤巷切割的煤层厚度

煤层倾角与水平方向的夹角

在井下直接测取,或由工作面地质说明书给出

地质构造

煤巷周围地质构造的分布情况,由工作面地质说明书给出

水文地质条件

煤巷涌水量,水对围岩物理力学性质的影响,由工作面地质说明书给出

煤巷几何形状和尺寸

根据工作面回采需要确定,一般宜选用的几何形状为矩形和梯形

2倍左右煤巷宽度范围内顶底板岩层层数和厚度

由地质综合柱状图或钻孔资料确定

岩(煤)层物理力学参数

在井下原位测取,或在实验室内利用岩(煤)样测定

岩层的分层厚度

指分层厚度的平均值

各层节理裂隙间距

指沿结构面法线方向的平均间距,在煤巷内(类似条件)测取

煤巷轴线方向

由工作面巷道布置图给出

续表1

序号

参数

内容

煤巷埋深

地表到煤巷的垂直距离

原岩应力的大小和方向

在井下实测

煤柱宽度

煤柱的实际宽度

采动影响

煤巷受到周围掘进或回采工作面采动影响的情况

锚杆在岩(煤)层中的拉拔力

锚杆在岩(煤)层中的拉拔力试验

第17条.有下列情况之一时应重新进行围岩稳定性分类:

1.巷道围岩条件、开采深度、开采范围与原分类差异很大时;

2.新采区各煤层巷道首次采用锚杆支护时。

第18条巷道围岩稳定性进行分类,其目的是为巷道锚杆支护设计、施工与管理提供依据。

第19条巷道围岩稳定性按糊聚类分析进行巷道围岩稳定性分类,巷道围岩稳定性分为ⅰ非常稳定、ⅱ稳定、ⅲ中等稳定、ⅳ不稳定、ⅴ极不稳定五类。巷道围岩稳定性分类指标,见表 2-2、2-3、2-4、2-5。

围岩岩体完整性指数 d 表2—2

节理、层理分级

ⅰ

ⅱ

ⅲ

ⅳ

ⅴ

节理、层理发育程度

很不发育

不发育

中等发育

发育

很发育

节理间距 d(m)

1-3

0.4-1

0.1-0.4

<0.1

分层厚度 d(m)

1-2

0.3-1

0.1-0.3

<0.1

岩块干饱和吸水率w 表2—3

岩体膨胀性

非膨胀性

微膨胀性

弱膨胀性

强膨胀性

剧膨胀性

岩块干饱和吸水率/%

〈10

10-20

20-50

50-100

〉100

开拓、准备巷道围岩稳定性分类指标表2—4

围岩单向抗压强度 б

取巷道宽度 2 倍范围内的顶板岩层、巷道宽度 1 倍范围内底板岩层及两帮岩层岩石单向抗压强度的加权平均值

围岩应力

不受采动影响时, 巷道的围岩应力等于巷道所在位置的原岩应力;受采动影响时,巷道围岩应力指标用巷道埋深 h 乘采动影响指数 k 代替。其中,当巷道不受采动影响或保护煤柱选择合理时,k=0.8-1;当巷道受采动影响或保护煤柱选择不合理时, k=3-5

围岩岩体完整性指数 d

围岩岩体完整性指数 d 见表 2

岩块干饱和吸水率 w

岩块干饱和吸水率 w是指每 100g 绝对干燥的或在案 105 摄氏度时烘干后的岩块,在蒸馏水中所吸附的非重力水的重量。具体指标见岩块干饱和吸水率 w 表 3。

回采巷道围岩稳定性表表2—5

分类指标

说明

顶板强度σγ(指单向抗压强度,mpa, 下同)

取巷道宽度 2 倍范围内的顶板强度的加权平均值

煤层强度σ

取巷帮煤岩层强度的加权平均值

底板强度σ

取巷道宽度范围内的底板强度的加权平均值

巷道埋深 h(m)

巷道所在位置至地表的垂直距离

护巷煤柱宽度 x

一侧煤柱的实际宽度。其中,沿空掘巷时(无煤柱) x=0;, 两侧均为实体煤时, x=100

采动影响系数 n

指因工作面回采引起的超前支承压力的影响,直接顶厚度/采高(当 n>4 时, 取n=4)

围岩岩体完整性指数 d

指围岩节理裂隙、层理的影响程度,以直接顶初次垮落步距代替

第三节锚杆支护设计

第20条锚杆支护的设计与施工,必须详细地收集有关地质资料,按照地质力学评估——初始设计——稳定性分析——按初选方案施工——现场监测——信息反馈与修改、完善设计六个步骤进行,因地制宜,正确有效地加固围岩,充分发挥围岩的自承能力。

第21条根据地质力学评估结果表明待施工巷道能采用锚杆支护时,进行锚杆支护初步设计。各生产矿必须对巷道方位进行优化论证,避免巷道轴线垂直于较大应力或与主应力成较大夹角,提高支护效果。锚杆、锚索支护设计必须进行方案论证,并将论证结论编入井巷作业规程。

第22条各矿煤巷锚杆支护设计方案由分管副总工程师或技术科长负责,由技术科负责具体设计,报矿总工程师组织审批。

第23条为减少水平应力对巷道支护的影响,在采区设计时,应尽可能使回采工作面推进方向与最大水平应力方向平行。交叉点及硐室设计要充分考虑临近巷道的平面空间位置关系,简化巷道布置系统,最大限度的减少由于巷道布置及施工而造成围岩应力变化对巷道产生的破坏。

第24条巷道应采用矩形断面,在特殊条件可采用拱形或微拱形断面。在满足通风、运输、行人、管线架设、设备安装等要求的前提下,各矿应按照煤层具体赋存情况及围岩稳定状况确定巷道断面变形予留量,并在设计中明确规定。

第25条为便于现场施工,技术和质量管理及支护材料加工,锚杆

杆体直径与钻孔直径的孔径差应控制在 6—10mm、间排距应根据支护强度及工程类比确定。

锚杆参数按下表选取

序号

参数名称

单位

参数值

锚杆长度

1.6~3.0

锚杆公称直径

16.0~25.0

锚杆排距

0.7~1.5

锚杆间距

0.7~1.5

锚索有效长度

4.0~12.0

锚索公称直径

15.2~22.0

第26条煤巷锚杆支护初始设计须遵循以下原则

(一)支护形式选择原则

1.所有开拓、掘进巷道取消单体锚杆支护。

2.围岩稳定、层须为端锚或加长锚固,必要时打锚索加固。

4.厚煤层沿巷道底板留顶煤掘进的巷道;巷道断面大的工作面两巷;构造复杂的巷道,必须采用锚梁网、锚索联合支护。锚固方式必须为端锚或加长锚固。

(二)锚杆支护参数选取原则

1.必须在相关理论指导下进行,安全系数不小于 2。

2.锚杆设计锚固力不小于杆体屈服载荷;锚索设计锚固力不小于钢绞线极限载荷的 90%。

3.安装应力不小于杆体屈服载荷的 40%。

4.必须提高巷道护表构件的刚度和强度,使安装应力向周围煤、岩体扩散。

5.锚杆、锚索支护强度必须匹配,保证支护整体性能。

6.煤巷锚杆支护巷道顶板两肩角锚杆,必须倾斜安装,与铅垂线夹角为 20-30°。

(三)锚杆、锚索支护材料选择原则

1.锚杆、锚索支护材料,属于“煤安标志”目录的产品,如锚杆、锚固剂、钢绞线锁具、预应力锚索等必须具有“煤矿产品安全标志证书”和出厂检验合格证;不属于“煤安标志”目录的产品,如 w、m 型钢带、钢筋梯子梁、金属网等必须具有型式检验合格证和出厂检验合格证,否则不准在井下使用。

2.锚杆螺母必须采用扭矩螺母,实现快速安装。

(五)设计锚固力的取值

1.煤层顶板巷道端锚设计锚固力不小于 70kn。

2.加长锚固锚杆,设计锚固力不小于 150kn。

第27条初始设计可按以下方法进行

1.计算机数值模拟方法,其基本步骤为:

①利用地质力学评估结论的资料建立地质力学模型。

②利用地质力学模型分析巷道围岩的变形失稳类型。

③利用地质力学模型对各种可行的支护方案进行支护效果分析比较,优选出最佳方案作为初始设计。

2.理论分析和工程类比法支护理论主要为悬吊理论、组合梁理论、自然平衡拱理论和围岩强度强化理论。根据巷道围岩地质力学评估,分析锚杆支护应适用何种支护理论,根据支护理论明确支护应注重的要求。理论分析作为锚杆支护作用的定性分析,其简化理论计算公式作为锚杆支护参数确定参考依据。支护参数应根据围岩稳定性分类及在本规范明确的锚杆支护形式和支护参数范围内选择支护方案。同时和本采区同类型巷道的地质构造异同情况和支护参数进行对比,并详述已施工巷道支护状况及预测拟施工巷道支护效果。

第28条简化理论公式验算按下式进行

1、按悬吊理论

(1)锚杆长度 l,l=l1+l2+l3

式中:l1——锚杆外露长度

l2——软弱岩层厚度,可根据柱状图确定 mm

l3——锚杆伸入稳定岩层深度一般不小于 300mm

(2)锚固力 n:可按锚杆杆体的屈服载荷计算 n=π/4(d σ屈)

式中:σ屈——杆体材料的屈服极限 mpa

d——杆体直径

(3)锚杆间排距锚杆间距 d≤1/2l 锚杆排距 l0=nn/2kra l2

式中:n——每排锚杆根数

n——设计锚固力,kn/根

k——安全系数,取 2-3

r ——上覆岩层平均容重,取 24kn/ m a——1/2 巷道掘进宽度 m

2、按自然平�拱理论计算

ⅰ、两帮煤体受挤压深度 c

c=((krhb/1000fckc)cos(a/2)-1)h×tg(45-ψ/2) 式中:

k——自然平衡拱角应力集中系数,与巷道断面形状有关;矩形断面,取 2.8

r ——上覆岩层平均容重,取 24kn/ m h——巷道埋深 m

b——固定支撑力压力系数,按实体煤取 1

fc——煤层普氏系数,

kc——煤体完整性系数,0.9-1.0

a——煤层倾角

h——巷道掘进高度 m

ψ——煤体内摩擦角,可按 fc 反算

ⅱ、潜在冒落高度 b

b=(a+c)cosa/kyfr

式中:a——顶板有效跨度之半 m

ky——直接顶煤岩类型性系数。当岩石 f=3-4 时, 取 0.45 ;f=4-6 时,取 0.6; f=6-9 时,取 0.75。

fr——直接顶普氏系数

ⅲ、两煤帮侧压值 qs

qs=kncr 煤[h×sina+b×cos(a/2)×tg(45-a/2) 式中:

n——采动影响系数,取 2-5

r ——煤体容重,kn/m

(1)顶锚杆长度 l l=l1+b+l2

式中:l1——锚杆外露长度 m

l2——锚固端长度 m

b——潜在冒落拱高度 m 锚杆间距 d≤1/2l

锚杆排距 lo=nn/2k·rab

式中:n——顶板每排锚杆根数

n——每根锚杆锚固力,kn

k——安全系数,取 2-3

r ——上覆岩层平均容重,取 24kn/ m

a——1/2 巷道掘进跨度,m

(2)煤帮锚杆锚杆长度:l=l1+c+l2

锚杆间距:d=nh/l0kqs

式中:n——设计锚杆锚固力,mpa k——安全系数,取 2-3

l0——煤帮锚杆排距,同顶板排距 qs——两帮侧压值,kn

3、按组合梁原理计算

(1) 锚杆长度 l l=l1+l2+l3

式中:l1——锚杆外露长度 m

l3——锚固端长度 m

l2——组合梁自撑厚度 l2=0.612b[k1p/ψσ1σx]/2

k1——与施工方法有关的安全系数。掘进机掘进 2-3;爆破法掘进 3-5;巷道受动压影响 5-6

p——组合梁自重均布载荷 mpa

ψ——与组合梁层数有关的系数组合层数:1 ψ 值:1.0 2 0.75 3 0.7 ≥4 0.65

b——巷道跨度 m

σ1——最上一层岩层抗拉计算强度, 可取试验强度的 0.3-0.4 倍 mpa

σx——原岩水平应力,σx=λrz mpa,λ—侧压力系数,一般为 0.25-0.4,

z—巷道埋深

(2)锚杆间距 15 m 以上所选锚杆长度,还需验算组合梁各层间不发生相对滑动, 并保证最下面一层岩层的稳定性 d≥1.63m1(σ1/kp)/2

式中:m1——最下面一层岩层的厚度

k——安全系数,取 8-10 p——本层自重均布荷载 p=r1m1 ,mpa 面一层岩层的容重,kn/m 3 m ;r1——最下

第29条初始设计中必须包括以下内容:

1.巷道名称、位置、用途以及巷道设计断面。

2.巷道锚杆支护布置图。

3.锚杆几何参数(长度、直径)、力学参数(强度)及确定依据。

4.锚杆布置参数(间排距、角度)及确定依据。

5.锚杆锚固参数(孔径、锚固长度)及确定依据。

6.锚杆预紧力矩、设计锚固力。

7.钢带(或钢筋梯)形式、强度、规格。

8.金属网形式、强度、规格。

9.施工工艺方法。

10.施工工艺要求及质量管理指标。

11.相关安全技术措施:临时支护,空顶距。

12.验证初始设计的观测与监测方案。

13.预计巷道受采动影响时可能出现的问题,以及应采取的相应措施。

14支护材料及预计支护成本。

第30条初始设计要对掘进工程中可能遇到的围岩地质条件变化提出相应的对策。

第31条锚杆支护初始设计作为掘进工作面作业规程的组成部分和工程质量管理的依据,编入掘进工作面作业规程并经矿总工程师主持审查,完成审批程序后生效。

第32条按初始支护设计施工后应立即进行监测,并根据监测结果验证或修改初始设计。并将修改后的支护设计补充编入掘进工作面作业规程,并完成相应的审批程序。

第33条初始支护设计经过验证后可作为正式设计在本巷道或相同条件下的其他巷道中采用,也可作为初始设计在类似条件巷道采用。

第34条当地质条件发生较大变化时,须依据工程监测结果和现场实际,以评估继续采用原设计的有效性或采取加强支护措施和修改设计。

第35条锚杆支护设计中采用的锚杆支护材料。如锚固剂、杆体、托盘、螺母及钢带等构件的性能、强度与结构必须与设计锚固力相匹配。

第36条钻孔直径、锚杆直径和树脂药卷直径要合理匹配。钻孔直径与锚杆杆体直径之差应为 6—10mm。钻孔直径与树脂药卷直径之差应为 4—8mm。锚杆的锚固长度按下式计算: l0=lr1 /(r -r2 ) 式中:l—树脂卷长度 l0—锚固长度 r —钻孔半径 r1—树脂卷半径 r2—锚杆半径

第37条任何断面的锚杆支护巷道,顶板两肩部的斜向锚杆水平投影深入两帮长度不小于 200mm,同时应采用偏中心孔托盘。

第38条采区上、下山煤巷锚网支护,应作喷浆、防腐处理。

第39条回采巷道靠工作面一侧巷帮4#、10#煤层应优先采用锚固力不低于 50kn 可切割锚杆或易于拆卸的可回收锚杆,5#、6#煤层半煤岩巷两帮视煤柱尺寸可选用竹锚杆。

第四节锚杆支护材料

第40条锚杆支护材料中的杆体及附件、树脂锚固剂必须取得煤安标志方可生产和使用;出厂产品必须有合格证和产品标志。

第41条锚杆支护材料各构件的强度必须匹配,且不小于设计锚固力,其它材料,如梁、网、钢带等应与整个支护系统的强度相适应。

第42条巷道围岩属于ⅲ―ⅴ类时,材料性能指标必须满足:б屈——335-700mpa,延伸率δ≥17%。

第43条顶板锚杆长度应优先选用 1.8 、2.0、2.2、2.4米。

第44条沿煤布置的开拓、准备巷道及有淋水现象的岩巷锚喷工程,其锚杆支护材料必须经过防腐处理。

第45条树脂锚固剂必须符合 mt146.1—2002 的规定。产品说明书中必须对锚固剂的性能、特征、规格尺寸、搅拌时间、初凝时间及正确的使用方法等进行详细叙述。

第46条各矿不得购买或使用末经检验和检验不合格的支护材料以及超过质量保证期的支护材料。

第47条公司使用锚杆支护材料的各矿应建立原材料及成品仓库,不得露天存放。树脂锚固剂必须存放在干燥、无阳光直射的库房内,并且要远离热源,一般要求库内温度为 4—25 度。

第48条负责锚杆支护材料的仓库管理人员必须对每一批到货的产品名称、规格、产品编号、数量、生产日期、到货时间、生产厂家、检验报告、产品合格证、发放情况等建立台帐,进行登记,以便鉴别生产厂家和进行质量跟踪。

第49条对试验研究新型锚杆支护材料,由研制单位提供技术参数、技术可行性论证材料,报公司采掘处备案后,可在规定的地点进行工业性试验,经业务主管部门及技术监督部门鉴定后方可扩大到试验地点以外的现场使用。经鉴定后的定型产品方可纳入公司锚杆支护材料管理范围。

第50条杆体尾部螺纹应采用滚丝工艺加工,必要时采取强化热处理措施,尾部螺纹破断力不得低于杆体破断力。非等强锚杆必须用杆体承载力最低处作为设计依据。

第51条锚杆托盘应优先选用碟形托盘,其中心孔壁应加工成球面形以利与球面螺母相配套。任何形式的托盘,其三点支承抗压强度不低于锚杆设计锚固力。托盘与螺母间必须有球形垫及减摩垫片。

第52条配套螺母必须选用可实现快速安装的剪切销式、阻尼式、压片式等扭矩螺母,扭矩螺母质量应符合 q/pm014-2004 扭矩螺母的质量标准。

第53条钢带或梁应根据现场具体情况可选用 w 型钢带、t 型钢带、m 型钢带,钢筋梁其材质必须是φ12mm以上圆钢制作,规格为宽度80—90mm,沿长度方向每800mm焊结一处。钢带或梁与托盘的组合强度应与锚杆设计锚固力相匹配。

第54条网应选用菱形金属网和经纬网,也可选用符合相应技术标准的其它形式和材料的网。编织金属网的钢(铁)丝直径应不小于 4mm。

第五节施工技术管理

第55条煤巷锚杆支护作业必须严格按照掘进工作面作业规程的有关规定进行施工。

第56条掘进工作面作业区域内,必须根据掘进工作面质量标准化的要求悬挂施工牌版,以便于施工和监督检查,牌版悬挂地点应有良好的照明和通风条件。

第57条掘进时应注意巷道宽度的控制,实行预留保护层爆破,爆破图表必须依据煤层的硬度系数,围岩稳定性等因素科学编制,施工过程中,应跟据爆破效果及时修改爆破参数,遇地质构造时,应立即更改爆破图表。

第58条巷道断面超宽大于 300mm,必须采用补打锚杆 (锚索)或支撑式支架进行加固。

第59条临时支护措施应安全可靠、便于操作,同时,临时支护必须使用具有初撑力的支护装置且紧跟迎头,严禁空顶作业。

第60条顶板破碎及沿底留顶煤巷道,采用锚杆支护时,应采用预裂爆破技术并打超前锚杆,控制空帮漏顶。

第61条顶部锚杆必须采用快速安装工艺,即搅拌树脂、上托盘、拧螺母一次完成,拧紧螺母的扭矩 m16不小于80n.m ;m18 不小于 100n.m ; m20 及以上的不小于 120n.m。

第62条 4#、10#煤层煤帮应优先选用树脂锚杆,并应采用快速安装工艺施工,帮锚杆螺母预紧力矩不得低于 50n.m;5#、6#煤层可选用竹锚杆。

第63条锚杆安装前,应检查树脂锚固剂性状。严禁使用过期、硬结、破裂等变质失效的锚固剂。

第64条加长锚固时,必须至少使用一卷不小于 350mm 长的超快或快型锚固剂。搅拌锚固剂时必须按以下标准掌握搅拌时间和等待时间。

(1)超快速(ck),搅拌时间:10—15s,等待时间:10—30s。

(2)快速(k),搅拌时间:15—20s,等待时间:90—180s。

(3)中速(z),搅拌时间:20—30s,等待时间:480s

第65条安装树脂锚杆时,必须严格安照设计要求的顺序和数量在锚杆孔中放置锚固剂。安装顶板树脂锚杆时,严禁使用煤电钻或风煤钻搅拌树脂药卷。

第66条井下运输、存放树脂锚固剂应注意避免受压、受折、受热。已破损或废弃的树脂锚固剂要挖坑掩埋或采用其它方式妥善处理,严禁混入掘进出煤系统中。

第67条树脂锚固剂中的固化剂有腐蚀性,在操作过程中如不慎接触到皮肤或眼睛,要立即用清水冲洗。

第68条对于断层破碎带、煤层松软区、地质构造变化带、地应力异常区、动压影响区等围岩支护条件复杂地区,必须采用加密、加长锚杆、加长锚固、锚索锚固、点柱及架棚等强化支护措施。

第69条在锚杆支护作业时,如遇放煤炮,顶底板及两帮移近量显著增加,底板出现较大底鼓,顶板出现较大淋水或淋水加大,突发性片帮掉渣,巷道不易成型,钻眼速度异常等情况,应立即停止作业,采取加强支护措施后方可继续作业。

第70条铺网搭接长度不得小于 100mm,严禁对接, 搭接处应用扎丝扭接联网,铺网必须拉紧并紧贴岩面;与 w 型钢带配合使用的托盘,规格尺寸不能大于钢带棱间宽 b(bhw—280—2.75 —4.00 型钢带 b=150mm) ,但不能小于 130×130mm(ф130mm),必要时可增加与钢带匹配的金属垫板增大接触面积及支护强度。

第71条铺网时,原则上禁止卸掉第一排锚杆托盘重新压网,避免二次支护现象。

第72条煤巷锚杆支护巷道两帮原则上不允许使用木垫板,如确需使用木垫板及竹锚杆锚护,其规格尺寸及材质必须满足:400×200 ×50mm(长×宽×厚)的柳木或硬杂木。

第73条锚索紧跟开掘工作面施工时,涨拉力应为锚杆设计载荷的 0.8—1.0 倍;锚索在掘进机后施工时,涨拉力应为锚杆设计载荷的 1.0—1.3 倍。

第74条锚杆支护巷道临时支护,必须采用“临时支护用单体液压支柱配木梁”。

第75条对已施工的巷道应每班查看,发现顶板、两帮有失效的锚杆应及时补打,对松动的螺母应及时紧固。

第76条任何煤巷作业地点,不得使用作为永久支护的锚杆、锚索、钢带、金属网起吊设备或其它重物。

第77条锚杆支护作业场所,必须有 10 米巷道的备用棚及相应的支护材料,以备改变支护方式和抢险之用。

第78条物料场内的锚杆、锚索支护材料必须摆放整齐,并挂牌管理。严禁使用被油渍、淤泥污染及变质、变形的锚杆、锚索支护材料。

第79条锚杆孔实际钻孔角度相对设计角度的偏差应不大于5㎜

第80条锚杆孔的间排距误差应不超过100㎜。

第81条锚杆孔深度误差应在0㎜~30㎜范围内。

第82条锚索孔深度误差应不大于100mm。

第83条锚索宜垂直于顶板或巷道轮廓线布置,实际钻孔角度与设计角度的误差不大于10°。

第84条锚索间排距误差不大于100mm。

第85条安装锚索时,钢绞线应推到孔底,安装后外露钢绞线长度不宜超过300mm。

第六节预应力锚索的设计与施工管理

第86条在大跨度工程中,当围岩整体稳定性差、压力较大、服务年限长时,可采用预应力锚索与锚杆相结合的形式进行支护。当围岩遇有可能失稳的较大块体时,可采用预应力锚索进行加固。

第87条锚索设计锚固力不小于 200kn,预紧力执行第 77 条相关规定。锚索设计长度应保证锚固到稳定岩层中的长度不小于 1.0m,锚索长度不宜小于 4.5m,不宜超过 10m。

第88条锚索支护参数的确定:

1.锚固长度 la≥fst/πfcs d1

式中:d1—锚索钢绞线之径,mm

fst—钢绞线抗拉强度,mpa

fcs—锚索与锚固剂的设计粘接强度,按 10mpa 计算

2.锚索间排距 l/s≥2 式中:l—锚索孔深度 s—锚索间距

3.锚索锚固力 p p1≥p≥p1/k 或 p2/k

式中:p—设计锚索锚固力 kn

p1—锚固段锚固剂与孔壁的粘结力 kn

p2—锚固段锚固剂与钢绞线的粘结力 kn

k—安全系数,取 2

第 89 条锚索梁至少托住两排锚杆。锚索托盘应与顶板保持面接触,严禁锚索托盘切割顶板。

第90条锚索孔出现导水迹象时,必须采用支撑式支护。

第七节锚杆支护安全、质量检测及反馈

第91条所有采用锚杆支护的巷道都应进行监测。监测方案由业务管理部门负责制定,由开拓、掘进施工单位负责按技术要求实施。业务管理部门应就日常监测的仪器安装步骤、技术要求、测读方法等组织对施工单位有关人员进行必要的培训。锚杆支护巷道必须制定监测方案并由业务主管科室组织落实。

第92条监测方案与实施办法必须编入巷道作业规程。

第93条煤巷锚杆支护监测其目的主要是:及时发现异常,确保安全施工。为评估支护效果提供依据;监测内容的选择必须充分考虑到如下几个方面

1、巷道围岩的运动状况,从监测数据直接判断围岩是否稳定;

2、锚杆的工作状态,判断锚杆支护参数是否合理;

3、便于观测,易于现场测取。

第94条监测主要监测顶板变形、顶板离层情况,应采用简便、易读并具备直观视觉显示功能的顶板离层仪,以便井下所有人员都能随时了解顶板活动的情况。锚杆承载工况要采用测力锚杆进行观测。

第95条监测方案的观测频度是: 一般距掘进工作面 50m以内,每天观测一次,其它情况不少于每旬观测一次。

第96条监测仪器安设必须紧跟工作面,除非方案中另有规定,仪器应安设在巷宽的中部和巷帮的中部。

第97条顶板离层指示仪应按规定间隔及时紧跟掘进工作面安装,以便监测顶板活动的全过程。

第98条作为指导性原则,顶板离层指示仪的最大安装间隔为:

1、实体煤巷:ⅲ类及ⅲ类以上巷道 50m、ⅵ类巷道 40m;

2、巷宽大于 5m 的大断面巷道:综放(采)切眼 20m;

3、断层及围岩破碎带、顶板淋水、应力集中区、交岔点及硐室等特殊条件下的巷道必须安设顶板离层指示仪。

第99条除非设计或观测方案中另有专门规定,所有顶板离层指示仪均应安装在巷宽的中部或最大扰度处,交岔点处的离层指示仪则应安装在交岔点中心位置,并挂牌管理。

第100条除非设计或观测大纲中另有专门规定,顶板离层指示仪下部测点应与顶锚杆上端处在同一高度,上部测点应处在锚杆上方稳定岩层内 300~500mm,无稳定岩层时,上部测点在顶板中的深度一般不低于巷道跨度的 1.5 倍。

第101条掘进工队要指定专人每班对距掘进工作面 50m 以内的顶板离层指示仪进行测读和记录。距掘进工作面 50m 以外的顶板离层指示仪按每周不少于 1 次进行测读和记录。

第102条各矿根据本矿地质条件、围岩性质、观测分析,确定出各自的离层临界值。在支护设计或观测方案中要明确说明具体巷道具体条件下的顶板离层临界值

第103条如果顶板离层超过临界值,可采取的措施有:

1.锚杆长度范围以内离层:首先采取加大锚杆直径或提高锚杆杆体强度的措施,其次可减小锚杆间排距,提高支护密度;

2.锚杆长度范围以外离层:加大锚杆长度,采取锚索补强加固,与棚式支架联合支护。

第104条锚杆支护的锚固质量应按规定进行检测。具体要求如下:

1.检测锚固力应做拉拔试验,巷道每进 30-50 米或每 300 根(含 300 根以下)抽查一组(顶帮各 3 根) ,拉拔加载至设计锚固力的 90%。

2.拉拔加载至设计锚固力的 90%时,每组发现有一根不合格,再抽查一组,如仍不合格,由矿(处)主管副总组织分析查找原因,及时采取处理措施。

3.做锚固力拉拔试验时,应遵守如下规定:拉拔装置应固定牢靠;拉拔装置下方严禁人员行走或站立;杆体处现颈缩时,应停止拉拔、立即卸载;拉拔试验后,应及时拧紧螺母。

第105条如出现锚杆失效应及时补打锚杆。

第106条对锚杆螺母扭矩检查时,一组(顶帮各 3 根) 中有一根不合格要将所有螺母重新拧紧一遍。

第107条掘进区、队技术负责人对当天汇总的监测数据要及时处理分析,发现异常时,需将异常现象以及原因、危害和对策建议向矿技术管理部门、调度室及分管副总工程师或生产技术科长汇报,由分管副总工程师主持或生产技术科长汇报分析,根据分析结果提出措施和对策并组织落实。

第108条巷道位移观测可采用十字测点法进行,内容包括顶板下沉量、下沉速度、底鼓量及两帮位移量等。

第109条监测反馈指标:五个指标分别用 a、b、c、d、e 表示。 a……锚固区域内顶板离层设计值,mm; b……锚固区域外顶板离层设计值,mm; c……两帮相对移近量的设计值,mm; d……全长锚固测力锚杆杆体测点屈服数与杆体测点总数的比值,暂定为 1/3; e……端锚锚杆的设计锚固力,kn。 d、e 数据在设计锚杆杆体强度和锚杆粘结力时就已经确定。

第110条常规修改意见:

1.顶锚杆锚固区内存在问题时:

① 减小顶板锚杆间排距;

② 加大顶板锚杆的强度,采用更优的材质;

③ 增加顶板锚杆粘结段长度,提高锚杆粘结力。

2.顶锚杆锚固外内存在问题时:

① 加大顶板锚杆长度;

② 加强两帮锚杆支护,两帮增打锚杆,或在两帮和底角注浆;

③ 顶板补打锚索。

3.两帮存在问题时:

①加大两帮锚杆的长度;

②减小两帮锚杆间排距;