【正文】 山西和順正邦煤業(yè) 150106 回風(fēng)順槽 錨桿支護(hù)初始設(shè)計(jì) 山西安煤礦業(yè)設(shè)計(jì)工程有限公司 二 0 一二年十二 月 山西和順正邦煤業(yè) 150106回風(fēng)順槽 錨桿支護(hù)初始設(shè)計(jì) 山西安煤礦業(yè)設(shè)計(jì)工程有限公司 1 山西和順正邦煤業(yè) 150106 回風(fēng)順槽 錨桿支護(hù)初始設(shè)計(jì) 設(shè)計(jì)執(zhí)筆人：趙建澤 高級(jí)工程師 項(xiàng)目負(fù)責(zé)人：朱國(guó)宏 工程師 項(xiàng)目組成員：李玉申 高級(jí)工程師 亢竑程 助理工程師 李曉宇 工程師 審 核：郝艷彬 工程師 李玉申 高級(jí)工程師 山西和順正邦煤業(yè) 150106回風(fēng)順槽 錨桿支護(hù)初始設(shè)計(jì) 山西安煤礦業(yè)設(shè)計(jì)工程有限公司 2 摘 要 本設(shè)計(jì)是 山西和順正邦煤業(yè) 150106 回風(fēng)順槽 錨桿支護(hù)初始設(shè)計(jì) 。采用 動(dòng)態(tài)信息支護(hù)設(shè)計(jì)法 進(jìn)行錨桿支護(hù)設(shè)計(jì)，設(shè)計(jì)步驟包括試驗(yàn)點(diǎn)調(diào)查、地質(zhì)力學(xué)評(píng)估、初始設(shè)計(jì)、綜合監(jiān)測(cè)、信息反饋、修正設(shè)計(jì)和日常監(jiān)測(cè)。在詳細(xì)調(diào)查試驗(yàn)地點(diǎn)和評(píng)估地質(zhì)力學(xué)參數(shù)的基礎(chǔ)上，結(jié)合豐富的設(shè)計(jì)經(jīng)驗(yàn)，提出初始設(shè)計(jì)。它包括支護(hù)形式和參數(shù)，支護(hù)材料，井下施工 工藝和安全措施，礦壓監(jiān)測(cè)等內(nèi)容。該設(shè)計(jì)實(shí)施于井下后，還應(yīng)得到礦壓監(jiān)測(cè)的驗(yàn)證或修改。 關(guān)鍵詞 ： 正邦煤業(yè) 150106 回風(fēng)順槽 錨桿支護(hù) 動(dòng)態(tài)信息設(shè)計(jì) 山西和順正邦煤業(yè) 150106回風(fēng)順槽 錨桿支護(hù)初始設(shè)計(jì) 山西安煤礦業(yè)設(shè)計(jì)工程有限公司 3 目 錄 摘要 前言 1 錨桿支護(hù)設(shè)計(jì)方法介紹 2 試驗(yàn)點(diǎn)調(diào)查和地質(zhì)力學(xué)評(píng)估 3 巷道支護(hù)形式和參數(shù)選擇原則 4 150106 回風(fēng)順槽 錨桿支護(hù)初始設(shè)計(jì) 5 錨桿支護(hù)材料 6 井下施工工藝和安全措施 7 礦壓監(jiān)測(cè) 8 信息反饋和修正初始設(shè)計(jì) 山西和順正邦煤業(yè) 150106回風(fēng)順槽 錨桿支護(hù)初始設(shè)計(jì) 山西安煤礦業(yè)設(shè)計(jì)工程有限公司 4 山西和順正邦煤業(yè) 150106 回風(fēng)順槽 錨桿支護(hù)初始設(shè)計(jì) 前 言 巷道支護(hù)技術(shù)是煤炭開(kāi)采中的一項(xiàng)關(guān)鍵技術(shù)。安全、合理、有效的巷道支護(hù)是保證礦井高產(chǎn)高效的必要條件。近年來(lái)，煤巷錨桿支護(hù)技術(shù)發(fā)展極為迅速。由于這種支護(hù)方式具有支護(hù)效果好 、 成本低等諸多特點(diǎn)，它的廣泛采用給煤礦企業(yè)帶來(lái)巨大的技術(shù)經(jīng)濟(jì)效益。錨桿支護(hù)已經(jīng)成為巷道支護(hù)的一個(gè)主要發(fā)展方向。 公司多年來(lái)也一直致力于錨桿支護(hù)技術(shù)的研究 、 試驗(yàn)和推廣工作。 在巷道圍巖地質(zhì)力學(xué)測(cè)試、錨桿支護(hù)設(shè)計(jì)、施工工藝、礦壓監(jiān)測(cè)方面都有良好的基礎(chǔ)，廣大工程技術(shù)人員具有比較豐富的錨桿支護(hù)知識(shí)和經(jīng)驗(yàn)。 成功地 解決了大斷面 、 圍巖松軟破碎 、 小煤柱 、 受地質(zhì)構(gòu)造和采動(dòng)影響的大巷支護(hù)和加固難題，解決了綜采放頂煤開(kāi)采中遇到的巷道支護(hù)難題，顯著擴(kuò)大了錨桿支護(hù)使用范圍和使用量，取得巨大的技術(shù)經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益。 正邦煤業(yè)公司礦井井田范圍東 西最寬約 ，南北最長(zhǎng)約 ，井田面積，目前礦井主采的 15煤 層煤種為貧煤，煤層傾 角 6176。 10176。 ，為緩傾斜 煤層。煤層地質(zhì)構(gòu)造簡(jiǎn)單，厚度、層位穩(wěn)定。 為保證礦井的安全生產(chǎn)，提高支護(hù)安全系數(shù)，并為今后的巷道布置、支護(hù)設(shè)計(jì)、巷道維護(hù)等提供基礎(chǔ)參數(shù)，正邦煤業(yè)公司與山西安煤礦業(yè)設(shè) 計(jì)工程有限公司合作 進(jìn)行研究和試驗(yàn)，以解決 礦井 的支護(hù)問(wèn)題。以下是正邦煤業(yè)公司軌道大巷 錨桿支護(hù)初始設(shè)計(jì) 。它包括地質(zhì)力學(xué)調(diào)查，支護(hù)形式和參數(shù)設(shè)計(jì)，支護(hù)材料選擇，井下施工工藝和安全措施，礦壓監(jiān)測(cè)等內(nèi)容。該設(shè)計(jì)實(shí)施于井下后，還應(yīng)進(jìn)行礦壓監(jiān)測(cè)，以驗(yàn)證或修改本設(shè)計(jì)，保證巷道安全。 1 錨桿支護(hù)設(shè)計(jì)方法介紹 現(xiàn)有的錨桿支護(hù)設(shè)計(jì)方法很多，如基于以往經(jīng)驗(yàn)和圍巖分類(lèi)的經(jīng)驗(yàn)設(shè)計(jì)法，基于某種假說(shuō)和解析計(jì)算的理論設(shè)計(jì)法，以現(xiàn)場(chǎng)監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)為基礎(chǔ)的監(jiān)控設(shè)計(jì)法。大量實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)證明，單獨(dú)采用任何一種方法都不符合巷道圍巖復(fù)雜性和多變性的特點(diǎn)，因而 達(dá)不到理想的設(shè)計(jì)效果。只有采用包括試驗(yàn)點(diǎn)調(diào)查和地質(zhì)力學(xué)評(píng)估、初始設(shè)計(jì)、井下監(jiān)測(cè)和信息反饋、修正設(shè)計(jì)和日常監(jiān)測(cè)的動(dòng)態(tài)信息設(shè)計(jì)方法 ,才是符合井下巷道圍巖特性的科學(xué)的設(shè)計(jì)方法。其中試驗(yàn)點(diǎn)調(diào)查包括圍巖強(qiáng)度、圍巖結(jié)構(gòu)、地應(yīng)力及 山西和順正邦煤業(yè) 150106回風(fēng)順槽 錨桿支護(hù)初始設(shè)計(jì) 山西安煤礦業(yè)設(shè)計(jì)工程有限公司 5 錨固性能測(cè)試等內(nèi)容，在此基礎(chǔ)上進(jìn)行地質(zhì)力學(xué)評(píng)估和圍巖分類(lèi)，為初始設(shè)計(jì)提供可靠的參數(shù)。初始設(shè)計(jì)采用數(shù)值計(jì)算和經(jīng)驗(yàn)法相結(jié)合的方法進(jìn)行，根據(jù)圍巖參數(shù)和已有實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)確定出比較合理的初始設(shè)計(jì)。然后將初始設(shè)計(jì)實(shí)施于井下，并進(jìn)行詳細(xì)的圍巖位移和錨桿受力監(jiān)測(cè)，根據(jù)監(jiān)測(cè)結(jié)果驗(yàn)證或修正初始設(shè)計(jì)。正常施工后還要進(jìn)行日 常監(jiān)測(cè)，保證巷道安全。本設(shè)計(jì)包括試驗(yàn)點(diǎn)調(diào)查和地質(zhì)力學(xué)評(píng)估，錨桿支護(hù)初始設(shè)計(jì)，井下施工所需材料、設(shè)備和工藝，礦壓監(jiān)測(cè)和儀器等內(nèi)容。 2 試驗(yàn)點(diǎn)調(diào)查和地質(zhì)力學(xué)評(píng)估 150106 回風(fēng)順槽 平面布置如圖 1。 150106回風(fēng)順槽 開(kāi)口沿 12度下山掘進(jìn)找到 15煤層 后沿 15煤層 底板 掘進(jìn) ，為實(shí)體煤掘進(jìn)巷道 。 150106回風(fēng)順槽 實(shí)際埋深 約 420m。 根據(jù) 2021年初測(cè)定的地質(zhì)力學(xué)測(cè)試結(jié)果， 在 150103回風(fēng)順槽掘進(jìn)巷道布置的第一個(gè)鉆場(chǎng)， 頂板以上 0～ ，黑色，半亮型，薄層狀，較破碎，局部有少量橫向裂隙。 ～ ，灰黑色，層狀，裂隙發(fā)育，有少量離層。 ～ 為細(xì)砂巖，灰白色，離層與裂隙較多，局部破碎，間有泥巖夾層。 ～ 、粗砂巖，深灰色，互層狀，少量離層，橫向裂隙發(fā)育。 ～ ，黑色，半亮型，較破碎。 ～ 23m為泥巖，灰黑色，少量橫向裂隙?，F(xiàn)場(chǎng)觀測(cè)的 地質(zhì)柱狀見(jiàn)圖 3。 地質(zhì)力學(xué)測(cè)試所測(cè)區(qū)域內(nèi)頂板 10m范圍內(nèi)巖性砂巖為主，層間有少量泥巖夾層，直接頂板厚層狀，但膠結(jié)較為疏松，離層裂隙較多。頂板砂巖強(qiáng)度主要集中在 35～55MPa之間；煤體強(qiáng)度大部分集中在 5～ 15MPa之間，煤層內(nèi)有裂隙，破碎嚴(yán)重， 煤層直接底板巖性為砂質(zhì)泥巖。 山西和順正邦煤業(yè) 150106回風(fēng)順槽 錨桿支護(hù)初始設(shè)計(jì) 山西安煤礦業(yè)設(shè)計(jì)工程有限公司 6 山西和順正邦煤業(yè) 150106回風(fēng)順槽 錨桿支護(hù)初始設(shè)計(jì) 山西安煤礦業(yè)設(shè)計(jì)工程有限公司 7 圖 1 150106 回風(fēng)順槽 平面布置圖 巖性 厚度 (m) 累積 厚度 (m) 巖 性 描 述 泥巖 23 灰黑色，泥質(zhì)膠結(jié)，少量橫向裂隙 煤 黑色，半亮型，較破碎 中粗砂巖 灰色，砂質(zhì)膠結(jié)，互層狀，少量離層， 橫向裂隙發(fā)育 細(xì)砂巖 灰白色，砂質(zhì)膠結(jié)，離層與裂隙較多， 局部破碎，間有泥巖夾層 砂 質(zhì)泥巖 灰黑色，泥質(zhì)膠結(jié)，層狀，裂隙發(fā)育， 有少量離層 煤 黑色，半亮型，薄層狀，較破碎，局部有少量橫向裂隙 圖 2 綜合柱狀圖 地質(zhì)構(gòu)造 在正邦煤業(yè)井田范圍內(nèi)，沒(méi)有較大地質(zhì)構(gòu)造發(fā)育，局部有小斷層。 在巷道地質(zhì)條件變化附近時(shí)，應(yīng)隨時(shí)根據(jù)井下具體情況對(duì)支護(hù)設(shè)計(jì)進(jìn)行調(diào)整，必要時(shí)采取加固措施。 水文地質(zhì)情況 150106 回風(fēng)順槽 布置在 150105運(yùn)輸順槽北側(cè)，頂部含水層未受到破壞和疏放，所以工作面頂部含水層富水性相對(duì)較強(qiáng)，預(yù)計(jì)工作面掘進(jìn)時(shí)最大涌水量為 10m3/h， 正常涌水量為 7m3/h。 在掘進(jìn)過(guò)程中要提前做好排水準(zhǔn)備工作，完善排水系統(tǒng)，排水管路隨工作面及時(shí)延接，防止因工作面積水而影響掘進(jìn)工作。 掘進(jìn)過(guò)程中必須嚴(yán)格執(zhí)行 “有掘必探 ”的探放水原則。 施工過(guò)程中要嚴(yán)格執(zhí)行對(duì)地質(zhì)構(gòu)造的 “先探后掘 ”的探測(cè)制度，在探測(cè)時(shí)發(fā)現(xiàn)有水涌出時(shí)，嚴(yán)禁拔出鉆桿。 地應(yīng)力 2021 年 初對(duì)正邦煤業(yè) 進(jìn)行 了三個(gè)測(cè)點(diǎn)的 地應(yīng)力測(cè)量 ，結(jié)果如表 1 所示。 從量值上來(lái)劃分，正邦煤業(yè)應(yīng)力場(chǎng)量值屬于中等偏低應(yīng)力值區(qū)域。在數(shù)值上為σ Hσ Vσ h型，即最大水平主應(yīng)力大于垂直應(yīng)力，根據(jù)理論研究和數(shù)值 模擬分析，在該類(lèi)型應(yīng)力場(chǎng)環(huán)境中，巷道最優(yōu)的布置方向?yàn)橄锏垒S線(xiàn)方向平行于最大主應(yīng)力方向，最大水平主應(yīng)力對(duì)巷道頂?shù)装宓挠绊懽饔么笥趯?duì)兩幫的影響。距離 150106 回風(fēng)順槽最近的測(cè)點(diǎn)為軌道巷內(nèi) 150103 處測(cè)點(diǎn)，其最大水平主應(yīng)力方向分別為 176。W ， 150106回風(fēng)順槽的布置方向?yàn)?N61176。E，與最大水平主應(yīng)力之間的銳角為 176。，受地應(yīng)力的 山西和順正邦煤業(yè) 150106回風(fēng)順槽 錨桿支護(hù)初始設(shè)計(jì) 山西安煤礦業(yè)設(shè)計(jì)工程有限公司 8 影響較大，巷道頂板左側(cè)水平應(yīng)力集中，破壞相對(duì)嚴(yán)重。 表 1 正邦煤業(yè)地應(yīng)力測(cè)量結(jié)果 序號(hào) 測(cè)站位置 埋深/m 垂直主應(yīng)力/MPa 最大水平主應(yīng)力 /MPa 最小水平主應(yīng)力 /MPa 最大水平主應(yīng)力方向 1 150103 回風(fēng)順槽 362 176。E 2 軌道巷 380 176。W 3 軌道巷 385 176。E 粘結(jié)強(qiáng)度測(cè)試 采用錨桿拉拔計(jì)確定樹(shù)脂錨固劑的粘結(jié)強(qiáng)度。該測(cè)試工作必須在井下施工之前進(jìn)行完畢。測(cè)試應(yīng)采用施工中所用的錨桿和樹(shù)脂錨固劑，分別在巷道頂板和兩幫設(shè)計(jì)錨固深度上進(jìn)行三組拉拔試驗(yàn)。粘結(jié)強(qiáng)度滿(mǎn)足設(shè)計(jì)要求后方可在井下施工中采用。 3 巷道支護(hù)形式和參數(shù) 選擇原則 設(shè)計(jì)原則 支護(hù)參數(shù)確定的原則 (1) 一次支護(hù)原則。錨桿支護(hù)應(yīng)盡量一次支護(hù)就能有效控制圍巖變形，避免二次或多次支護(hù)。一方面，這是礦井實(shí)現(xiàn)高效、安全生產(chǎn)的要求，為采礦服務(wù)的巷道和硐室等工程，需要保持長(zhǎng)期穩(wěn)定，不能經(jīng)常維修；另一方面，這是錨桿支護(hù)本身的作用原理決定的。巷道圍巖一旦揭露立即進(jìn)行錨桿支護(hù)效果最佳，而在已發(fā)生離層、破壞的圍巖中安裝錨桿，支護(hù)效果會(huì)受到顯著影響。 (2) 高預(yù)應(yīng)力和預(yù)應(yīng)力擴(kuò)散