【正文】 。 ～ 23m為泥巖，灰黑色，少量橫向裂隙。 ～ ，灰黑色，層狀，裂隙發(fā)育，有少量離層。 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。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)。 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)和圍巖分類的經(jīng)驗(yàn)設(shè)計(jì)法，基于某種假說和解析計(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。 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)問題。 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。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。 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)是煤炭開采中的一項(xiàng)關(guān)鍵技術(shù)。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)。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。 公司多年來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。 10176。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) 。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。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)。 150106回風(fēng)順槽 開口沿 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 。 ～ 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。現(xiàn)場(chǎng)觀測(cè)的 地質(zhì)柱狀見圖 3。 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。 施工過程中要嚴(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。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。 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。該測(cè)試工作必須在井下施工之前進(jìn)行完畢。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)。預(yù)應(yīng)力是錨桿支護(hù)中的關(guān)鍵因素，是區(qū)別錨桿支護(hù)是被動(dòng)支護(hù)還是主動(dòng)支護(hù)的參數(shù)，只有 高預(yù)應(yīng)力的錨桿支護(hù)才是真正的主動(dòng)支護(hù)，才能充分發(fā)揮錨桿支護(hù)的作用。在提高錨桿強(qiáng)度（如加大錨桿直徑或提高桿體材料的強(qiáng)度）、剛度（提高錨桿預(yù)應(yīng)力、加長(zhǎng)或全長(zhǎng)錨固），保證支護(hù)系統(tǒng)可靠性的條件下，降低支護(hù)密度，減少單位面積上錨桿數(shù)量，提高掘進(jìn)速度。 (5) 相互匹配原則。 (7) 在保證巷道支護(hù)效果和安全程度，技術(shù)上可行、施工上可操作的條件下，做到經(jīng)濟(jì)合理，有利于降低巷 道支護(hù)綜合成本。在高預(yù)應(yīng)力下，錨桿支護(hù)產(chǎn)生的應(yīng)力場(chǎng)應(yīng)力值大，形成的壓應(yīng)力區(qū)范圍廣，有效壓應(yīng)力區(qū)幾乎覆蓋了整個(gè)頂板，形成有機(jī)的整體，錨桿的主動(dòng)支護(hù)作用得到充分發(fā)揮。 錨桿預(yù)應(yīng)力與螺母擰緊力矩、接觸面形式、螺紋升角、螺距、螺紋加工精度、減摩墊片性能等因素有關(guān)。單根錨桿預(yù)應(yīng)力的作用范圍是很有限的，必須通過托板、鋼帶和金屬網(wǎng)等構(gòu)件將錨桿預(yù)應(yīng)力擴(kuò)散到離錨桿更遠(yuǎn)的圍巖中。但錨桿長(zhǎng)度中上部分的壓應(yīng)力減?。粌慑^桿之間中部圍巖的壓應(yīng)力減小。錨桿長(zhǎng)度分別為 ～ 的應(yīng)力 場(chǎng) 分布如圖 4～ 7。 通過提高錨桿的預(yù)應(yīng)力，可增加錨桿的間排距，明顯降低錨桿支護(hù)密度。隨著角錨桿角度增加，角錨桿形成的有效壓應(yīng)力區(qū)與中部錨桿形成的有效壓應(yīng)力區(qū)逐步分離，疊加區(qū)域越來越小。因此，在近水平煤層巷道中，頂板角錨桿最好垂直布置。不考慮錨索的預(yù)應(yīng)力而一味增加錨索直徑、長(zhǎng)度，不會(huì)取得明顯效果。 圖 12 不同錨桿角度的應(yīng)力場(chǎng)分布 ⑤ 錨索的作用 錨索的作用主要有兩方面：一是將錨桿支護(hù)形成的次生承載結(jié)構(gòu)與深部圍巖相連，提高次生承載結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性，同時(shí)調(diào)動(dòng)深部圍巖的承載能力，使更大范圍內(nèi)的巖體共同承載；二是錨索施加較大預(yù)緊力，提供有效壓應(yīng)力（圖 13a），與錨桿形成的壓應(yīng)力區(qū)形成骨架網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)（圖 13b），保持圍巖完整性，減小圍巖強(qiáng)度降低。 錨固方式：樹脂加長(zhǎng)錨固，采用兩支樹脂錨固劑， 一支規(guī)格為 ck2360。 錨桿角度：全部垂直頂板打設(shè)。 錨索形式和規(guī)格：錨索材料為 ?， 1?7 股高強(qiáng)度低松弛預(yù)應(yīng)力鋼絞線，長(zhǎng)度 5300mm，鉆孔直徑 28mm，采用 三 支 ck2360樹脂錨固劑錨固 ，錨固長(zhǎng)度為 1921mm，設(shè)計(jì)錨固力為 400kN。 (2) 巷幫支護(hù) 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 14 錨桿形式和規(guī)格： 右?guī)筒捎?桿體為 22左旋無縱筋螺紋鋼筋， 鋼材為 335錨桿專用鋼， 長(zhǎng)度 ，桿尾螺紋為 M24。 托 板 ： 右?guī)?采用拱型高強(qiáng)度托板 ，鋼號(hào)不低于 Q235， 配合球形墊和減阻尼龍墊圈 ，托板高度要求不低于 36mm，托板厚度不小于 8mm，尺寸為 150?150mm，左幫采用木托盤， 托板厚度不小于 8mm， 規(guī)格為 100?300mm。 錨桿扭矩：利用 扭矩倍增器 擰緊螺母， 頂錨桿和右?guī)湾^桿 擰緊力矩應(yīng)達(dá)到，但禁止超過 500 。 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 15 巷道中心線錨索錨索 錨索錨索錨桿木板盤圖 14 150106 回風(fēng)順槽錨桿支護(hù)布置圖 5 錨桿支護(hù)材料 本次試驗(yàn)所需錨桿支護(hù)材料如表 2 所列。桿尾螺紋規(guī)格 M24，采用滾壓加工工藝成型。配合高強(qiáng)度球形墊和減阻尼龍墊圈 ，托板高度要求大于 36mm，托板厚度不小于 8mm，尺寸為 150?150mm，鋼號(hào)不小于 Q235，承載力不低于錨桿尾部螺紋的極限拉斷力 。針對(duì) 正邦煤業(yè)公司情況 ，鋼筋托梁規(guī)格如下：采用 ?14mm 的鋼筋 （材質(zhì)為 A3 鋼，屈服載荷 ，拉斷載荷 117kN） 焊接而成，寬度 80mm。 100 760 1008080400012m m 圓鋼760 760 760 760 （ a）頂托梁加工示意圖 圖 15 鋼筋托梁加工示意圖 金屬網(wǎng) 和塑料網(wǎng) 巷道鋪設(shè)金屬網(wǎng)，材料為 10鐵絲，網(wǎng)孔 5050mm，用 16或 18鉛絲逐孔連接 ，規(guī)格為：頂網(wǎng) 、幫網(wǎng) 10m。 施工機(jī)具 井下施工中采用的鉆頭規(guī)格如下： ? ?27mm 和 ?29mm 巖石 鉆頭 ? ?28mm 煤 鉆頭 在 正邦煤業(yè)公司 試驗(yàn)中所需施工機(jī)具如表 3 所列。 施工前的準(zhǔn)備工作 (1) 準(zhǔn)備好試驗(yàn)所需的一切材料、機(jī)具和礦壓 監(jiān) 測(cè)儀器，并保證質(zhì)量。 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 18 幫錨桿施工工 藝： 掛網(wǎng) ?鉆孔、清孔 ?安裝樹脂錨固劑和錨桿 ?攪拌樹脂錨固劑 ?等待 1 分鐘左右 ?擰緊螺母 ?安裝其它幫錨桿。 (2) 臨時(shí)支護(hù) 采用前探梁進(jìn)行臨時(shí)支護(hù)。先用 的短釬桿，后換 的長(zhǎng)釬桿，采用 ?29mm 鉆頭。 ? 放入樹脂錨固劑。同時(shí)要求攪拌過程連續(xù)進(jìn)行，中途不得間斷。 ? 錨桿排距誤差不得超過設(shè)計(jì)值 ?50mm。 ? 安裝樹脂錨固劑，放入 三 支 Z2360 樹脂錨固劑，插入錨索將樹脂錨固劑推至孔底。攪拌后錨索外露長(zhǎng)度應(yīng)控制在 200～ 300mm。 （ 5）安裝幫錨桿 幫錨桿 用風(fēng)鉆打孔并安裝，錨桿 擰緊力矩應(yīng)達(dá)到 ，但禁止超過 。發(fā)現(xiàn)不合格錨桿，應(yīng)在其周圍補(bǔ)打錨桿。一旦發(fā)生異常現(xiàn)象，觀測(cè)人員應(yīng)立即報(bào)告有關(guān)領(lǐng)導(dǎo)，以便采取相應(yīng) 措施。 (8) 張拉錨索時(shí)，每次使用要兩人協(xié)作，張拉油缸應(yīng)與鋼絞線保持在同一軸線上，加壓后，工具錨卡住鋼絞線方能松手，并用 8鐵絲將千斤頂綁在頂網(wǎng)上。 7 礦壓監(jiān)測(cè) 礦壓監(jiān)測(cè)是動(dòng)態(tài)信息設(shè)計(jì)方法的核心內(nèi)容之一。 (3) 準(zhǔn)備監(jiān)測(cè)記錄表格 礦壓監(jiān)測(cè)所需記錄表格應(yīng)提前準(zhǔn)備好，以供井下測(cè)試時(shí)使用。 綜合監(jiān)測(cè) 綜合監(jiān)測(cè)內(nèi)容如表 4。 2 頂板離層 錨固區(qū)內(nèi)外頂板巖層位移。在頂?shù)装逯胁看怪狈较蚝蛢蓭退椒较蜚@ ?30mm、深 400mm 的孔，將 ?32mm、長(zhǎng) 400mm 的木樁打入孔中。測(cè)量頻度為： 安裝后十天內(nèi)， 每天觀測(cè)一次，其它時(shí)間每周 12次。 淺部基點(diǎn)：用安裝桿推入淺部基點(diǎn)錨固器 至 處 ，抽出安裝桿后，用手拉一下鋼繩，確認(rèn)錨固器已固定住。 安裝注意事項(xiàng) ： ? 離層指示儀安裝位置距迎頭不得超過 ，否則無法捕捉頂板離層的全過程； ? 鋼繩應(yīng)事先 盤 好，推入錨固器時(shí)逐圈展開，以防糾纏打結(jié)； ? 推入錨固器時(shí)，安裝桿不能回拉，否則錨固器雙爪會(huì)從安裝桿上端的槽中脫出； ? 淺部基點(diǎn)錨固器一定要準(zhǔn)確定位，為此可提前在安裝桿上做好標(biāo)記； ? 安裝后，兩 個(gè)刻度墜均應(yīng)處于自由懸垂?fàn)顟B(tài)，不得有任何卡阻現(xiàn)象。 圖 18 MC300 型錨桿測(cè)力計(jì)