中厚煤層綜合機械化掘進(jìn),錨桿(索)支護(hù)

1、第一章 概 況第一節(jié) 概 述 一、巷道名稱、位置及相鄰關(guān)系本面所掘巷道為蘆南3號煤二區(qū)南三正、副巷，井下位于蘆南二區(qū)南翼回風(fēng)南部，東為南二巷（已掘），南部為71128工作面（正采），西部為7207工作面（未掘），北隔大巷。二、巷道用途南三正、副巷及其聯(lián)絡(luò)橫管服務(wù)于二區(qū)7203及7205回采工作面?；夭?203工作面時，南三副巷作為回風(fēng)巷，正巷作為尾巷。回采7205工作面時，南三正巷作為進(jìn)風(fēng)、出煤巷。三、巷道性質(zhì)本面所掘巷道均為沿3號煤頂?shù)装寰蜻M(jìn)的回采巷道。四、聯(lián)絡(luò)橫管從第一聯(lián)絡(luò)巷橫管開始，沿正、副巷每向前掘進(jìn)5060米，選擇頂板情況較好地段開掘一個通風(fēng)或運輸聯(lián)絡(luò)橫管。五、設(shè)計長度、服務(wù)年限南三

2、正、副巷設(shè)計長度：正巷1250m，副巷1250m，每個聯(lián)絡(luò)橫管長度18m。 服務(wù)年限：1.5年 開工時間：20010年1月1日六、巷道平面布置巷道平面布置圖（略）第二節(jié) 依 據(jù)一、 經(jīng)過審批的設(shè)計及批準(zhǔn)時間本面所掘巷道施工的依據(jù)是蘆南3號煤二區(qū)巷道布置設(shè)計圖。批準(zhǔn)時間為2003年10月11日。二、地質(zhì)說明書本面所掘巷道地質(zhì)資料的依據(jù)是蘆南3號煤7203工作面掘進(jìn)地質(zhì)說明書。批準(zhǔn)時間為某年某月。見說明書三、礦壓觀測資料參考本煤層蘆南一區(qū)南十三正巷有關(guān)礦壓觀測數(shù)據(jù)分析結(jié)論。第二章 地面位置及地質(zhì)情況第一節(jié) 地面相對位置及相鄰采區(qū)開采情況地面相對位置及鄰近采區(qū)開采情況見表1表1 井上下對照關(guān)系情況水

3、平525工程名稱7203工作面采區(qū)蘆南二采區(qū)井下標(biāo)高/m488-539地面的相對位置建筑物、小井及其他本工作面地表位于新莊窩以東、鐵梁以西、桃河以北的山坡梁谷地段，深腳河穿過工作面東北部。地表無建筑物井下相對位置對掘進(jìn)巷道的影響本工作面井下位于蘆南二區(qū)南翼東部，為本采取首掘面鄰近采掘情況對掘進(jìn)巷道的影響東為7201工作面（未掘），南為71128工作面（正掘），西為7205工作面（未掘），北隔采區(qū)大巷為7204工作面（未掘）。鄰近巷道對本面掘進(jìn)無影響第二節(jié) 煤（巖）層賦存特征煤（巖）層賦存特征見表2、表3表2 煤層特征表項目指標(biāo)備注煤層厚度（最小-最大/平均）/m煤層傾角（最小-最大/平均）/（

4、°）314/5煤層硬度f2煤層層理（發(fā)育程度）發(fā)育煤層節(jié)理（發(fā)育程度）發(fā)育絕對瓦斯量/（m³/min）23煤塵爆炸指數(shù)/%10表3 煤層頂?shù)装迩闆r表頂?shù)装迕Q巖石類別厚度巖性頂板基本頂中粒砂巖灰白色，以石英為主，長石次之，分選度、磨圓度較差直接頂砂質(zhì)泥巖 灰黑色，上部含砂量較少，含植物化石碎片，局部受基本頂沖蝕不存在偽頂高嶺石泥巖 深灰色，上部常一層煤線，局部局部受基本頂沖蝕不存在底板直接底砂質(zhì)泥巖灰黑色，上部含砂量較少，韓植物化石碎片基本底中粒砂巖灰白色，以石英為主，長石次之，夾泥質(zhì)條帶綜合柱狀圖（略）第三節(jié) 地 質(zhì) 構(gòu) 造本面構(gòu)造總體為一軸向近EW向的背斜與向斜組合形態(tài)

5、，其中工作面南部為與背斜構(gòu)造，兩翼傾角3°8°；工作面北部為一背斜構(gòu)造，兩翼傾角3°14°，預(yù)計在掘進(jìn)過程中會遇到一些落差小于2m的斷層，對掘進(jìn)有一定影響。本面南翼回風(fēng)巷在掘進(jìn)過程中揭露一軸向NWW、長軸65m短軸36m的陷落柱。本面開切眼南部為一沖刷帶變薄區(qū)，預(yù)計開切眼及其以北50m范圍內(nèi)煤層會存在不同程度的沖刷區(qū)煤層基本頂砂巖沖蝕而變薄，煤質(zhì)疏松，光澤暗淡。附圖1：地質(zhì)平面圖、剖面圖（略）。第四節(jié) 水 文 地 質(zhì)本面地表為山坡山梁溝谷地形，且蓋山厚度較大(430m470m)，深腳河為一季節(jié)性河流，穿過工作面東北部，預(yù)計地表水對工作面正常掘進(jìn)影響不大，

6、只是在雨季時由于地表水的積聚下滲，使3號煤上部的含水層沖水性增強，會出現(xiàn)局部3號煤基本頂砂巖富水現(xiàn)象，屆時會出現(xiàn)局部淋頭水或少量涌水現(xiàn)象。當(dāng)工作面掘進(jìn)到向斜構(gòu)造時巷道坡度較大，煤厚較大，向斜軸部會有淋頭水出現(xiàn)，頂板易里層，應(yīng)加強工作面頂、幫管理，采取巷道防滑措施和做好巷道排水準(zhǔn)備工作。第三章 巷道布置及支護(hù)說明第一節(jié) 巷 道 布 置本掘進(jìn)工作面位于蘆南二區(qū)3號煤層南翼東段，為蘆南二區(qū)首掘面，屬525m水平。正巷長1250m，副巷長1250m，巷道均為矩形斷面。正巷凈寬為，凈高；副巷凈寬，凈高為；橫管凈寬為，凈高，正副巷均沿3號煤底板掘進(jìn)，坡度為3°14°，平均5°

7、。正巷在煤層軌道巷開口，開口處坐標(biāo)X為，Y為，Z為。現(xiàn)正、副巷及第一橫管已構(gòu)成通風(fēng)系統(tǒng)。第二節(jié) 礦 壓 觀 測 1、觀測對象：3號煤層蘆南一區(qū)南十三正巷。2、觀測內(nèi)容：巷道頂板離層量，底板相對位移量，兩幫相對位移量，錨桿、錨索的載荷及錨固力。3、觀測方法：南十三正巷掘進(jìn)30m后，開始布置測站，測站間距100m，共設(shè)10個測站。每一測站設(shè)置一個觀測斷面，用測槍檢測斷面處底板相對位移量、兩幫相對位移量，用MLJ40（T）拉力計檢測頂、幫錨固力。每個斷面巷道正頂安裝一個LBY3型頂板離層儀，頂板中間錨桿、頂錨索以及兩幫中間錨桿分別安裝一塊MYC16型錨桿（錨索）壓力指示儀，根據(jù)掘進(jìn)巷道頂板壓力顯示狀

8、況，對錨桿、錨索受力及圍巖位移每隔3天觀測一次，直到巷道施工完畢。4、數(shù)據(jù)處理。此次礦壓觀測，通過對10個觀測點所有數(shù)據(jù)綜合分析得出：巷道頂板離層量最大為10mm，底板相對位移量最大為15mm，兩幫相對近移量最大為60mm，頂錨桿最大載荷為50KN，頂錨索載荷未超過預(yù)緊力120KN，頂錨桿拉拔力最小達(dá)到70KN，幫錨桿最大載荷為25KN，幫錨桿拉拔力最小達(dá)到30KN。有上述數(shù)據(jù)可知，巷道圍巖變形位移量不大，頂、幫錨桿載荷變化不大，未達(dá)到破斷載荷，錨索載荷未變化。這說明蘆南一區(qū)3號煤南十三正巷采用錨帶網(wǎng)+錨索支護(hù)對煤體圍巖有很好的支護(hù)效果，能夠形成積壓加固平衡拱，有效地保持了煤體的整體穩(wěn)定，這樣

9、的支護(hù)參數(shù)和形式較為合理。第三節(jié) 支 護(hù) 設(shè) 計一、確定巷道支護(hù)形式根據(jù)男三附近鉆孔的柱狀資料分析，3號煤頂板直接頂為砂質(zhì)泥巖，厚度，屬于較穩(wěn)定巖層，適合錨網(wǎng)支護(hù)。為了將錨桿加固的“組合梁”懸吊于基本頂堅硬巖層中，需用高強度錨索做輔助支護(hù)。根據(jù)臨采區(qū)3號煤層回采巷道的礦壓觀測及支護(hù)經(jīng)驗，初步確定南三正、副巷采用矩形斷面，錨桿+網(wǎng)+錨索聯(lián)合支護(hù)。正巷由于受二次動壓影響，采用W鋼帶；副巷一次性巷道，采用鋼筋鋼帶。二、支護(hù)參數(shù)設(shè)計（一）采用類比法合理選擇支護(hù)參數(shù)根據(jù)蘆南一區(qū)3號煤礦觀測資料和同煤層鄰近巷道的和支護(hù)經(jīng)驗，正巷頂錨桿選用20mm×2000mm的螺紋鋼錨桿、間距850mm,排距8

10、50mm；副巷頂錨桿規(guī)格同正巷，間距800mm，排距850mm；正巷幫錨桿選用16mm×2000mm的麻花錨桿，間排距均為850mm；副巷幫錨桿選用16mm×1600mm的麻花錨桿，間距1000mm,排距850mm；正、副巷錨索均選用×6300mm、1860級低松弛鋼絞線，沿巷中布置一排，正巷間距850mm，副巷間距2550mm。正、副巷頂錨桿錨固力不小于70KN，扭力距不小于100N·m；幫錨桿錨固力不小于30KN，扭力距不小于60N·m；錨索預(yù)緊力不小于120 KN，錨固力不小于230 KN。（二） 采用計算法校核支護(hù)參數(shù)1、頂錨桿通過懸吊

11、作用，用錨桿通過加固幫體作用，達(dá)到支護(hù)效果的條件，應(yīng)滿足： LL1+ L2+ L3式中 L錨桿總長度，m； L1錨桿外露長（鋼帶厚度+托板厚度+螺母厚度+0.02，頂錨桿取，幫錨桿?。?，m； L2有效長度（頂錨桿取免壓拱高b，幫錨桿取幫破碎深度c），m； L3錨入巖層深度（頂錨桿取，幫錨桿?。?，m 普氏免壓拱高： b=B/2+Htan(45°-幫/2)/f頂 式中 B、H巷道掘進(jìn)跨度和高度，B=，H=； f頂頂板巖石普氏系數(shù)，f頂取3； 幫兩幫圍巖的內(nèi)摩擦角，幫°（查表得）。 b=4700/2+2600×tan45°°/2/2=870mm c=

12、2600×tan（45°°/2）=640mm依據(jù)上述公式計算得出：頂錨桿長L頂1680mm；幫錨桿長L幫1364mm。所選錨桿長度均能滿足計算要求。2、按錨桿所能懸吊的重量校核錨桿的排距：每根錨桿懸吊巖體重量G=L2a2，錨桿錨固力Q應(yīng)能承擔(dān)G的重量。為安全起見，再考慮安全系數(shù)k,取k=2。kGQa（Q/KL2）1/2所選頂錨桿的錨固力Q70kN，計算的a。因此，間、排距參數(shù)能滿足計算結(jié)果。3、懸吊理論校核錨索間距：根據(jù)地質(zhì)鉆孔柱狀分析，直接頂無堅硬巖石層。為防止巷道頂板巖層發(fā)生大面積整體垮落，用、L=6300mm（錨入砂巖1000mm深）的鋼絞線，將錨桿加固的“

13、組合梁”整體懸吊于堅硬巖層中，校核錨索間距，冒落方式按最嚴(yán)重的冒落高度大于錨桿長度的整體冒落考慮。此時，靠巷道兩幫的角錨桿和錨索一起發(fā)揮懸吊作用，在忽略巖體粘力和內(nèi)摩擦力的條件下，取垂直方向力的平衡，可用下式計算錨索間距。L=nF2/BH（2F1sin）/L1式中 L錨索排距，m； B巷道冒落寬度，正巷，副巷； H巷道冒落高度，按嚴(yán)重冒落高度取； 3； L1錨桿排距，； F1錨桿錨固力，70kN； F2錨索極限承載力，取230kN； 角度桿與巷道頂板的夾角，75° n錨索排數(shù)，取1。通過上述計算，正巷錨索間距L小于，副巷錨索間距L小于。所選錨索參數(shù)滿足設(shè)計要求。第四節(jié) 支 護(hù) 工 藝

14、一、支護(hù)形式及材料規(guī)格1、支護(hù)形式：（1）正巷頂板采用W鋼帶、錨桿、錨索菱形網(wǎng)聯(lián)合支護(hù)；副巷采用鋼筋鋼帶、錨桿、錨索、菱形網(wǎng)聯(lián)合支護(hù)；橫管頂板采用鋼筋鋼帶、錨桿、菱形網(wǎng)聯(lián)合支護(hù)。（2）兩班均采用菱形網(wǎng)、樹脂錨桿支護(hù)。（3）正巷頂板錨索支護(hù)每850mm（一排）在巷道正中布置1根；副巷頂板錨索支護(hù)每2550mm（3排）在巷道正中布置1根。槽鋼與鋼帶平行布置。錨索滯后煤頭最大不超過50m，頂板壓力大或破碎時錨索緊跟煤頭。2、支護(hù)材料規(guī)格：（1）錨桿支護(hù)材料規(guī)格： 頂錨桿 20mm×2000mm×800mm 螺紋錨桿 頂托板 正巷 100mm×100mm×8mm

15、 球形托板 副巷、橫管 140mm×120mm×8mm 槽形托板 頂藥卷 23mm×600mm 樹脂藥卷 幫錨桿 正巷16mm×2000mm 麻花錨桿 副巷16mm×1600mm 麻花錨桿 幫藥卷 23mm×400mm 樹脂藥卷 幫托板 400mm×150mm×80mm 木托板 幫墊片 80mm×80mm×6mm 鐵墊片 鋼 帶 正巷 4400mm 成品鋼筋鋼帶（12mm鋼筋） 副巷 4000mm 成品鋼筋鋼帶（12mm鋼筋） 橫管 2000mm 菱形網(wǎng) 5m×1m(2)錨索支護(hù)材料規(guī)

16、格： 鋼絞線 ×6300mm 1860N/2的鋼絞線 頂托板 （長×寬） 800mm×140mm 14號槽鋼 頂墊片 150mm×100mm×10mm 鐵墊片（中孔1820mm） 藥 卷 23mm×1000mm 樹脂藥卷 錨 具 OVM151型 單孔錨具3、安裝錨桿要求：（1）正巷、橫管頂錨桿間距為850mm，副巷頂錨桿間距為800mm；排距850mm。（2）正、副巷幫錨桿“三排五花”布置，橫管幫錨桿“兩排三花”布置，幫錨桿間距正巷為850mm,副巷、橫管為1000mm，排距均為850mm，最上一排錨桿距頂為400mm。（3）錨桿外露

17、長度從托板算起不大于50mm。錨固力：頂錨桿不小于70kN，幫錨桿不小于30kN。螺母扭力矩：頂錨桿不小于100N·m,幫錨桿不小于60 N·m。（4）頂錨桿角度不小于75°，遇裂隙時，錨桿要盡量垂直于裂隙面；幫錨桿垂直巷幫布置，木托板垂直于頂板。（5）頂幫藥卷均使用樹脂藥卷，每孔使用一根藥卷。安裝錨桿時將錨固劑外包裝袋去掉，用錨桿體頂住送至孔底，啟動攪拌器，左邊旋轉(zhuǎn)攪拌邊勻速推進(jìn)到孔底，攪拌時間為3045s（中速型樹脂錨固劑）、1525s（快速樹脂錨固劑）。攪拌停止后，等待90180s，卸下攪拌器上托板、擰螺母。（6）錨桿間排距誤差不超過±。（7）頂錨

18、桿孔深為1930mm，打頂錨桿使用MQT85型錨桿機，鉆頭使用27mm的羊角鉆頭。（8）幫錨桿孔深為1480mm，打幫錨桿使用風(fēng)煤鉆，鉆頭為42mm羊角鉆頭。打好眼后，掏凈煤巖粉，必須使用風(fēng)動扳手緊錨桿。（9）頂錨桿均采用邊掘邊錨，幾“割一排，錨一排”。必須是打起頂錨桿后，在打幫錨桿。（10）第一、二排幫錨桿緊跟煤頭支設(shè)，第三排幫錨桿滯后煤頭不超過30m支設(shè)。煤層厚度超過時，補打第四排幫錨桿。4、鋪聯(lián)網(wǎng)要求：頂網(wǎng)長邊垂直巷道中線鋪設(shè)，幫網(wǎng)順巷鋪設(shè)。相鄰網(wǎng)必須對接，每隔200mm用14號雙股鉛絲連接一道，擰緊不少于3圈。5、錨索支護(hù)要求：（1）錨索支護(hù)形式。（2）打錨索使用MQT85型風(fēng)動錨桿機

19、，打眼前先送水后開鉆，嚴(yán)禁無水開鉆，推力要適中，嚴(yán)禁猛升造成鉆桿折斷。（3）錨索眼深6m，藥卷攪拌時間按藥卷使用說明書，嚴(yán)禁隨意截斷藥卷或鋼絞線。（4）錨索承載能力應(yīng)在230kN以上，張拉預(yù)緊力為120kN(使用FSL50型風(fēng)動錨索泵時，壓力表讀數(shù)必須達(dá)到24MPa以上)。（5）錨索應(yīng)盡量與巖層面或巷道輪廓線垂直布置，外露長度不超過350mm。（6）錨索施工滯后掘進(jìn)工作面最大不超過50m，如遇頂板節(jié)理、松軟、壓力大地段加密錨索布置，并跟緊煤頭支設(shè)。（7）錨索預(yù)緊時，必須用電動 泵或風(fēng)動泵，嚴(yán)禁用手動泵。二、支護(hù)工藝及要求（一）臨時支護(hù)1、臨時支護(hù)形式：（1）臨時支護(hù)采用錨桿前探梁。每根前探梁分

20、別用兩道吊環(huán)固定在緊靠工作面的兩排錨桿上，前探梁上用木板梁（35004000mm×150mm×150mm）維護(hù)，木板梁兩端伸出前探梁不小于20。（2）前探梁及吊環(huán)規(guī)格：吊環(huán)是由技術(shù)組設(shè)計機電廠房制作并經(jīng)過強度試驗的專用吊環(huán)。其規(guī)格為：前探梁：直徑，長以上的鋼管。吊環(huán)：直徑125mm，長12鋼管（管式吊環(huán)）。前探梁：15/m以上道軌，長以上。吊環(huán)：用厚度為12mm鋼板制作的專用吊環(huán)（U形吊環(huán)）。（3）吊環(huán)的固定：使用管式吊環(huán)時，用頂錨桿螺帽固定在頂錨桿上且螺母必須擰滿扣；使用U形吊環(huán)時，直接擰在頂錨桿上。2、臨時支護(hù)工藝、工序及要求：（1）掘進(jìn)機割出一排（或爆破一排）錨桿進(jìn)度

21、后，使截割頭落地，閉鎖截割部電機，斷開掘進(jìn)機上的電源開關(guān)和磁力啟動器的隔離開關(guān)。非專職司機嚴(yán)禁操作掘進(jìn)機。操作人員站在正式支護(hù)下，用不下于長的長柄工具處理干凈頂幫的活矸（煤），并進(jìn)行敲幫問頂。確保無問題后，人員站在永久支護(hù)下，掛聯(lián)一片頂網(wǎng)。頂網(wǎng)聯(lián)好后，在緊靠煤頭兩排錨桿上好吊卡，施工人員及時頂起網(wǎng)，前移前探梁，并用前探梁托起一根鋼帶。前探梁殺個及時用木板梁維護(hù)頂板，按中線調(diào)好鋼帶位置，板梁與前探梁用木楔背緊。穿前探梁時，必須有專人監(jiān)護(hù)頂板及煤幫。頂板維護(hù)好后，撤出煤頭所有人員，將掘進(jìn)機退出煤頭往外5m，閉鎖截割部電機 ，斷開掘進(jìn)機上的電源開關(guān)和磁力啟動器的隔離開關(guān)，有外向里打頂錨桿。（2）上前探梁時，不少于5人，1人觀察頂板并協(xié)調(diào)指揮、2人頂起網(wǎng)和鋼帶、2人穿前探梁。（3）前探梁移到煤頭后，在最后一個吊卡的上面用木楔與鋼管（道軌）背緊。（4）加強頂板管理，發(fā)現(xiàn)頂板壓力大、頂板離層、頂板有響聲，要立即停止作業(yè)，撤出工作面人員，待頂板穩(wěn)定后，有外向里加強帽柱支護(hù)后方可繼續(xù)施工。（5）打頂錨桿時必須有外向里、有中間向兩邊，如前探梁占據(jù)錨桿位置，可以先打其它錨桿后，退出前探梁再打剩余錨桿，必須是打起所有頂錨桿后，在打幫錨