錨桿支護技術(shù)管理規(guī)范

1、 錨桿支護技術(shù)管理規(guī)范 第一節(jié)總則 第1條為使錨桿支護工程的設計符合技術(shù)先進、經(jīng)濟合理、安全可靠、確保施工質(zhì)量，促進錨桿支護技術(shù)健康發(fā)展，特制訂本規(guī)范。 第2條推廣應用錨桿支護技術(shù)時，必須堅持科學態(tài)度，依靠科技進步，高度重視錨桿支護的技術(shù)問題，積極推廣應用新技術(shù)、新工藝、新機具、新材料。 第3條本規(guī)范是在大土河礦業(yè)投資有限公司所屬礦井煤巷、半煤巖巷應用錨桿支護技術(shù)的經(jīng)驗進行總結(jié)的基礎上，結(jié)合國內(nèi)外先進技術(shù)和公司今后煤巷錨桿支護技術(shù)的發(fā)展方向而制定的。 第4條巖石巷道的錨桿支護參照本規(guī)范執(zhí)行。 第二節(jié)質(zhì)力學評估及巷道圍巖穩(wěn)定性分類 第5條煤巷圍巖地質(zhì)力學評估的內(nèi)容包括現(xiàn)場地質(zhì)條件和生產(chǎn)條件調(diào)查、

2、煤巷圍巖物理力學性質(zhì)測定、圍巖結(jié)構(gòu)觀測、地應力測量和錨桿拉拔力試驗。煤巷圍巖地質(zhì)力學評估的具體內(nèi)容見表1。 第6條礦井開拓部署和采區(qū)劃分合理安排煤巷圍巖地質(zhì)力學參數(shù)的測試。測點應具有代表性，應能最大程度地反映整個井田和采區(qū)的實際情況，并根據(jù)測試數(shù)據(jù)繪制礦井地應力分布圖。 第7條地質(zhì)力學評估首先應確定評估區(qū)域，應考慮煤巷服務期間影響支護系統(tǒng)的主要因素，錨桿支護設計應該限定在這個區(qū)域內(nèi)。 第8條圍巖地質(zhì)力學參數(shù)包括圍巖物理力學性質(zhì)、圍巖結(jié)構(gòu)和圍巖應力。 第9條原巖應力測量宜優(yōu)先采用應力解除法或水壓致裂法。 第10條支護設計所需的煤巖體物理力學參數(shù)，可通過井下采取巖 第11條物理力學性質(zhì)參數(shù)包括煤巖

3、體的真密度、視密度、孔隙率、單軸抗拉強度、單軸抗壓強度、彈性模量、泊松比、內(nèi)聚力、內(nèi)摩擦角和水理性質(zhì)等。 第12條圍巖結(jié)構(gòu)測量應采用煤巷表面觀察、鉆孔取芯測量和鉆孔窺視等方法進行。結(jié)構(gòu)面力學特性測試應在現(xiàn)場取樣后在實驗室進行試驗。 第13條煤巷圍巖應進行錨桿拉拔力試驗，試驗方法參見附錄A。錨桿拉拔力試驗應在需支護的煤巷現(xiàn)場或類似條件的圍巖中進行，每次不少于三組。 第14條在一個地點獲取的參數(shù)用于同一煤層的其它地點時，應進行充分的現(xiàn)場調(diào)研和分析、評估。 第15條當煤巷圍巖物理力學性質(zhì)、圍巖結(jié)構(gòu)和原巖應力條件發(fā)生顯著變化時，應對地質(zhì)力學參數(shù)進行重新測定。 第16條應根據(jù)地質(zhì)力學評估結(jié)果采用適合本礦

4、區(qū)的方法進行巷道圍巖穩(wěn)定性分類。 表1地質(zhì)力學評估內(nèi)容序號參數(shù)內(nèi)容1煤層厚度指被煤巷切割的煤層厚度2煤層傾角與水平方向的夾角在井下直接測取，或由工作面地質(zhì)說明書給出3地質(zhì)構(gòu)造煤巷周圍地質(zhì)構(gòu)造的分布情況，由工作面地質(zhì)說明書給出4水文地質(zhì)條件煤巷涌水量，水對圍巖物理力學性質(zhì)的影響，由工作面地質(zhì)說明書給出5煤巷幾何形狀和尺寸根據(jù)工作面回采需要確定，一般宜選用的幾何形狀為矩形和梯形62倍左右煤巷寬度范圍內(nèi)頂?shù)装鍘r層層數(shù)和厚度由地質(zhì)綜合柱狀圖或鉆孔資料確定7巖（煤）層物理力學參數(shù)在井下原位測取，或在實驗室內(nèi)利用巖（煤）樣測定8巖層的分層厚度指分層厚度的平均值9各層節(jié)理裂隙間距指沿結(jié)構(gòu)面法線方向的平均間距

5、，在煤巷內(nèi)（類似條件）測取10煤巷軸線方向由工作面巷道布置圖給出 續(xù)表1序號參數(shù)內(nèi)容11煤巷埋深地表到煤巷的垂直距離12原巖應力的大小和方向在井下實測13煤柱寬度煤柱的實際寬度14采動影響煤巷受到周圍掘進或回采工作面采動影響的情況15錨桿在巖（煤）層中的拉拔力錨桿在巖（煤）層中的拉拔力試驗第17條.有下列情況之一時應重新進行圍巖穩(wěn)定性分類： 1.巷道圍巖條件、開采深度、開采范圍與原分類差異很大時； 2.新采區(qū)各煤層巷道首次采用錨桿支護時。 第18條巷道圍巖穩(wěn)定性進行分類，其目的是為巷道錨桿支護設計、施工與管理提供依據(jù)。 第19條巷道圍巖穩(wěn)定性按糊聚類分析進行巷道圍巖穩(wěn)定性分類，巷道圍巖穩(wěn)定性分

6、為非常穩(wěn)定、穩(wěn)定、中等穩(wěn)定、不穩(wěn)定、極不穩(wěn)定五類。巷道圍巖穩(wěn)定性分類指標，見表2-2、2-3、2-4、2-5。 圍巖巖體完整性指數(shù)D表22節(jié)理、層理分級節(jié)理、層理發(fā)育程度很不發(fā)育不發(fā)育中等發(fā)育發(fā)育很發(fā)育節(jié)理間距D（m）31-30.4-10.1-0.4分層厚度D（m）21-20.3-10.1-0.3 巖塊干飽和吸水率W表23巖體膨脹性非膨脹性微膨脹性弱膨脹性強膨脹性劇膨脹性巖塊干飽和吸水率/%1010-2020-5050-100100開拓、準備巷道圍巖穩(wěn)定性分類指標表24圍巖單向抗壓強度取巷道寬度2倍范圍內(nèi)的頂板巖層、巷道寬度1倍范圍內(nèi)底板巖層及兩幫巖層巖石單向抗壓強度的加權(quán)平均值圍巖應力不受采

7、動影響時，巷道的圍巖應力等于巷道所在位置的原巖應力；受采動影響時，巷道圍巖應力指標用巷道埋深H乘采動影響指數(shù)K代替。其中，當巷道不受采動影響或保護煤柱選擇合理時，K=0.8-1；當巷道受采動影響或保護煤柱選擇不合理時，K=3-5圍巖巖體完整性指數(shù)D圍巖巖體完整性指數(shù)D見表2巖塊干飽和吸水率W巖塊干飽和吸水率W是指每100g絕對干燥的或在案105攝氏度時烘干后的巖塊，在蒸餾水中所吸附的非重力水的重量。具體指標見巖塊干飽和吸水率W表3。回采巷道圍巖穩(wěn)定性表表25分類指標說明頂板強度(指單向抗壓強度，Mpa，下同)取巷道寬度2倍范圍內(nèi)的頂板強度的加權(quán)平均值煤層強度取巷幫煤巖層強度的加權(quán)平均值底板強度

8、取巷道寬度范圍內(nèi)的底板強度的加權(quán)平均值巷道埋深H（m）巷道所在位置至地表的垂直距離護巷煤柱寬度_一側(cè)煤柱的實際寬度。其中，沿空掘巷時（無煤柱）_=0；，兩側(cè)均為實體煤時，_=100采動影響系數(shù)N指因工作面回采引起的超前支承壓力的影響，直接頂厚度/采高（當N4時，取N=4）圍巖巖體完整性指數(shù)D指圍巖節(jié)理裂隙、層理的影響程度，以直接頂初次垮落步距代替 第三節(jié)錨桿支護設計 第20條錨桿支護的設計與施工，必須詳細地收集有關(guān)地質(zhì)資料，按照地質(zhì)力學評估初始設計穩(wěn)定性分析按初選方案施工現(xiàn)場監(jiān)測信息反饋與修改、完善設計六個步驟進行，因地制宜，正確有效地加固圍巖，充分發(fā)揮圍巖的自承能力。 第21條根據(jù)地質(zhì)力學評

9、估結(jié)果表明待施工巷道能采用錨桿支護時，進行錨桿支護初步設計。各生產(chǎn)礦必須對巷道方位進行優(yōu)化論證，避免巷道軸線垂直于較大應力或與主應力成較大夾角，提高支護效果。錨桿、錨索支護設計必須進行方案論證，并將論證結(jié)論編入井巷作業(yè)規(guī)程。 第22條各礦煤巷錨桿支護設計方案由分管副總工程師或技術(shù)科長負責，由技術(shù)科負責具體設計，報礦總工程師組織審批。 第23條為減少水平應力對巷道支護的影響，在采區(qū)設計時，應盡可能使回采工作面推進方向與最大水平應力方向平行。交叉點及硐室設計要充分考慮臨近巷道的平面空間位置關(guān)系，簡化巷道布置系統(tǒng)，最大限度的減少由于巷道布置及施工而造成圍巖應力變化對巷道產(chǎn)生的破壞。 第24條巷道應采

10、用矩形斷面，在特殊條件可采用拱形或微拱形斷面。在滿足通風、運輸、行人、管線架設、設備安裝等要求的前提下，各礦應按照煤層具體賦存情況及圍巖穩(wěn)定狀況確定巷道斷面變形予留量，并在設計中明確規(guī)定。 第25條為便于現(xiàn)場施工，技術(shù)和質(zhì)量管理及支護材料加工，錨桿 桿體直徑與鉆孔直徑的孔徑差應控制在610mm、間排距應根據(jù)支護強度及工程類比確定。 錨桿參數(shù)按下表選取序號參數(shù)名稱單位參數(shù)值1錨桿長度m1.63.02錨桿公稱直徑mm16.025.03錨桿排距m0.71.54錨桿間距m0.71.55錨索有效長度m4.012.06錨索公稱直徑mm15.222.0第26條煤巷錨桿支護初始設計須遵循以下原則 （一）支護形

11、式選擇原則 1.所有開拓、掘進巷道取消單體錨桿支護。 2.圍巖穩(wěn)定、層須為端錨或加長錨固，必要時打錨索加固。 4.厚煤層沿巷道底板留頂煤掘進的巷道；巷道斷面大的工作面兩巷；構(gòu)造復雜的巷道，必須采用錨梁網(wǎng)、錨索聯(lián)合支護。錨固方式必須為端錨或加長錨固。 （二）錨桿支護參數(shù)選取原則 1.必須在相關(guān)理論指導下進行，安全系數(shù)不小于2。 2.錨桿設計錨固力不小于桿體屈服載荷；錨索設計錨固力不小于鋼絞線極限載荷的90%。 3.安裝應力不小于桿體屈服載荷的40%。 4.必須提高巷道護表構(gòu)件的剛度和強度，使安裝應力向周圍煤、巖體擴散。 5.錨桿、錨索支護強度必須匹配，保證支護整體性能。 6.煤巷錨桿支護巷道頂板

12、兩肩角錨桿，必須傾斜安裝，與鉛垂線夾角為20-30。 （三）錨桿、錨索支護材料選擇原則 1.錨桿、錨索支護材料，屬于“煤安標志”目錄的產(chǎn)品，如錨桿、錨固劑、鋼絞線鎖具、預應力錨索等必須具有“煤礦產(chǎn)品安全標志證書”和出廠檢驗合格證；不屬于“煤安標志”目錄的產(chǎn)品，如W、M型鋼帶、鋼筋梯子梁、金屬網(wǎng)等必須具有型式檢驗合格證和出廠檢驗合格證，否則不準在井下使用。 2.錨桿螺母必須采用扭矩螺母，實現(xiàn)快速安裝。 （五）設計錨固力的取值 1.煤層頂板巷道端錨設計錨固力不小于70KN。 2.加長錨固錨桿，設計錨固力不小于150KN。 第27條初始設計可按以下方法進行 1.計算機數(shù)值模擬方法，其基本步驟為： 利用地質(zhì)力學評估結(jié)論的資料建立地質(zhì)力學模型。 利用地質(zhì)力學模型分析巷道圍巖的變形失穩(wěn)類型。 利用地質(zhì)力學模型對各種可行的支護方案進行支護效果分析比較，優(yōu)選出最佳方案作為初始設計。 2.理論分析和工程類比法支護理論主要為懸吊理論、組合梁理論、自然平衡拱理論和圍巖強度強化理論。根據(jù)巷道圍巖地質(zhì)力學評估，分析錨桿支護應適用何種支護理論，根據(jù)支護理論明確支護應注重的要求。理論分析作為錨桿支護作用的定性分析，其簡化理論計算公式作為錨桿支護參數(shù)確定參考依據(jù)。支護參數(shù)應根據(jù)圍巖穩(wěn)定性分類及在本規(guī)范明確的錨桿支護形式和支護參數(shù)范圍內(nèi)選擇支護方案。同時和本采區(qū)同類型巷道的地