鴻升煤礦巷道支護設計

山西晉煤集團晉圣鴻升煤業(yè)有限公司兼并

重組整合礦井巷道支護設計

天地科技股份有限公司開采設計事業(yè)部

山西晉煤集團晉圣鴻升煤業(yè)有限公司

二零一零年十二月

地址：北京市朝陽區(qū)青年溝路5號電話/p>

郵政編碼：100013傳真/p>

項目名稱：

山西晉煤集團晉圣鴻升煤業(yè)有限公司兼并重組整合礦井巷道支護設計

委托單位：

山西晉煤集團晉圣鴻升煤業(yè)有限公司

受托單位：

天地科技股份有限公司

受托單位項目負責人：

顏立新天地科技股份有限公司研究員

受托單位項目主要參加人：

郭相平天地科技股份有限公司工程師

張占濤天地科技股份有限公司工程師

姜鵬飛天地科技股份有限公司工程師

李飛天地科技股份有限公司工程師

方案設計執(zhí)筆：

郭相平

方案審查：

林健研究員

姚建國研究員

批準：

孫震研究員

目錄

刖S.....................................................................................................................................1

1錨桿支護設計方法介紹.....................................................2

2試驗點調(diào)查和地質(zhì)力學評估.................................................2

2.1地層.................................................................2

2.2頂?shù)装鍡l件...........................................................3

2.3區(qū)域水文地質(zhì)概況....................................................3

2.4區(qū)域構造.............................................................4

2.5地應力...............................................................4

2.6粘結強度測試........................................................4

3錨桿支護初始設計..........................................................4

3.1巷道情況.............................................................4

3.2斷面設計.............................................................6

3.3巷道錨桿支護設計....................................................6

4高強錨桿支護材料.........................................................22

4.1錨桿................................................................22

4.2鋼筋梯梁...........................................................22

4.3樹脂藥卷............................................................22

4.4錨索................................................................22

5井下施工工藝和安全措施..................................................22

5.1施工機具............................................................22

5.2施工前的準備工作..................................................23

5.3施工工藝和技術要求.................................................23

5.4安全技術措施.......................................................24

6礦壓監(jiān)測.................................................................25

6.1礦壓監(jiān)測前的準備工作...............................................25

6.2礦壓監(jiān)測內(nèi)容和方法................................................25

6.3監(jiān)測儀器和物品.....................................................27

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山西晉煤集團晉圣鴻升煤業(yè)有限公司兼并重

組整合礦井巷道支護設計

前言

山西晉煤集團晉圣鴻升煤業(yè)有限公司位于晉城市城區(qū)西南約3km處西上莊吳家

溝村，行政區(qū)劃屬晉城市城區(qū)西上莊管轄。其地理坐標為東經(jīng)112。4748"?

112。49’06",北緯35。28’28"?35。30'09"。礦井生產(chǎn)能力由150kt/a提升至450kt/a,整

合后礦區(qū)面積2.7598km2。

該礦井田位于太行山脈南端西側，沁水盆地東南邊緣，屬低山丘陵黃土剝蝕性

地貌，地形主要以平緩的黃土臺、梁及沖溝為主，地形較簡單。

井田內(nèi)地表總體地勢為西部一東南部山梁高，東北及南的沖溝低。最高點位于

井田西北部的山梁頂，海拔842.6m,最低點位于井田東北部邊界的沖溝底，海拔

733.2m,最大相對高差109.4m。

井田位于沁水煤田東南部邊緣，晉獲斷裂帶南段，白馬寺逆掩斷層南東盤，井

田總體呈向東南傾伏的單斜構造，地層走向北東一南西，向南東傾伏，傾角在3。~4。

之間。綜合原梨園煤礦和龐疙瘩煤礦構造情況，井田內(nèi)未發(fā)現(xiàn)斷層、陷落柱及巖漿

巖侵入體，井田地質(zhì)構造復雜程度屬簡單類型，為一類。

山西晉煤集團晉圣鴻升煤業(yè)有限公司兼并重組整合礦井，為了保證礦區(qū)巷道安

全和正?；夭?，以及加強礦井生產(chǎn)管理和煤礦安全管理，必須全面系統(tǒng)地掌握礦區(qū)

的地質(zhì)力學參數(shù)，為巷道支護及開采提供科學、合理的基礎數(shù)據(jù)，解決礦區(qū)巷道的

支護技術問題。因此山西晉煤集團晉圣鴻升煤業(yè)有限公司與天地科技股份有限公司

開采設計事業(yè)部合作進行研究和試驗，以確定鴻升煤礦巷道的合理支護方式及施工

工藝。

經(jīng)過大量的基礎參數(shù)搜集、理論計算，現(xiàn)提出鴻升煤礦大巷及工作面順槽錨桿支

護初始設計。該設計的主要內(nèi)容包括：地質(zhì)力學調(diào)查，支護形式和參數(shù)設計，支護

材料選擇，井下施工工藝和安全措施，礦壓監(jiān)測設計等內(nèi)容。該設計實施于井下后，

還應進行礦壓監(jiān)測，以驗證或修改本設計，保證巷道安全。

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1錨桿支護設計方法介紹

現(xiàn)有的錨桿支護設計方法很多，如基于以往經(jīng)驗和圍巖分類的經(jīng)驗設計法，基于

某種假說和解析計算的理論設計法，以現(xiàn)場監(jiān)測數(shù)據(jù)為基礎的監(jiān)控設計法。大量實

踐經(jīng)驗證明，單獨采用任何一種方法都不符合巷道圍巖復雜性和多變性的特點，因

而達不到理想的設計效果。只有采用包括試驗點調(diào)查和地質(zhì)力學評估、初始設計、

井下監(jiān)測和信息反饋、修正設計和日常監(jiān)測的動態(tài)信息設計方法，才是符合井下巷道

圍巖特性的科學的設計方法。其中試驗點調(diào)查包括圍巖強度、圍巖結構、地應力及

錨固性能測試等內(nèi)容，在此基礎上進行地質(zhì)力學評估和圍巖分類，為初始設計提供

可靠的參數(shù)。初始設計采用數(shù)值計算和經(jīng)驗法相結合的方法進行，根據(jù)圍巖參數(shù)和

已有實測數(shù)據(jù)確定出比較合理的初始設計。然后將初始設計實施于井下，并進行詳

細的圍巖位移和錨桿受力監(jiān)測，根據(jù)監(jiān)測結果驗證或修正初始設計。正常施工后還

要進行日常監(jiān)測，保證巷道安全。本設計包括試驗點調(diào)查和地質(zhì)力學評估，錨桿支

護初始設計，井下施工所需材料、設備和工藝，礦壓監(jiān)測設計和儀器等內(nèi)容。

2試驗點調(diào)查和地質(zhì)力學評估

2.1地層

井田內(nèi)含煤地層主要為上石炭統(tǒng)太原組（C3t）和下二疊統(tǒng)山西組（P,S）o

（1）太原組（C3t）:為井田主要含煤地層之一，由深灰色?灰黑色泥巖、砂質(zhì)泥

巖、砂巖、石灰?guī)r、煤層組成。含煤9層，自上而下編號為5、6、7、8、9、11、

12、13、15號，其中可采2層（9、15號）。發(fā)育5?7層石灰?guī)r，由下而上分別稱

為、、、、是良好的對比標志（其中灰?guī)r老資料標為

K2K3KK4\K5\K5K6,K2

Ki）o本組厚61.23?88.23m,平均77.76m。

本組總的說來，屬三角洲相和碳酸鹽臺地相沉積。

K砂巖為分流河道沉積，向上逐漸過渡到瀉湖、湖沼環(huán)境，最后形成閉流沼澤,

發(fā)育了15號煤層。由于水流不暢，處于還原環(huán)境，利于黃鐵礦的形成，所以15號

煤含硫量較高。

隨著海侵范圍逐漸擴大，三角洲停止向前生長，破壞了三角洲平原的發(fā)育，形

成了碳酸鹽臺地相沉積。以后海水退卻，岸進作用加強，碳酸鹽臺地逐漸變成以河

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流搬運為主的三角洲相沉積，其頂部為三角洲泥炭沼澤沉積，形成一些厚度不大、

層位穩(wěn)定的煤層。當海侵開始，又逐漸變?yōu)樘妓猁}臺地的淺海環(huán)境。由于當時地殼

振蕩運動頻繁，形成了多個三角洲?碳酸鹽臺地相的沉積旋回。

（2）山西組（Pis）：為井田主要含煤地層之一。由灰白色?深灰色砂巖、灰黑色

泥巖、砂質(zhì)泥巖、煤層組成。含煤3層，自上而下編號為1、2、3號，其中3號煤

為主要可采煤層。本組厚48.02?81.21m,平均54.48m。

本組屬三角洲平原亞相和瀉湖、湖沼相沉積。

冷砂巖為分流河道沉積。隨著海平面的下降，沉積了一套以泥巖、粉砂巖為主

的細粒沉積物。后由于地殼相對穩(wěn)定，為煤炭沉積提供了良好的條件，發(fā)育了穩(wěn)定

性好、厚度大、含硫低的3號煤層。以后，地殼相對上升，被上三角洲平原分流河

道、決口扇、溢岸沉積所覆蓋。這些溢岸、決口沉積對分流間灣進行充填，沉積物

以細?中粒砂巖為主，間夾砂質(zhì)泥巖和不穩(wěn)定之煤層，由于泥炭沼澤分布有限，又

近碎屑巖沉積體系，故形成薄而不連續(xù)的煤層（1、2號煤），不具工業(yè)價值。

2.2頂?shù)装鍡l件

15號煤層直接頂板為叢石灰?guī)r，厚7.40?13.3m,平均10.22m左右，呈深灰色,

質(zhì)較純，含有黃鐵礦浸染顆粒及方解石細脈，并含動物化石。該層硬度大，塊狀結

構，強度較高。據(jù)2007年07月26日山西省煤炭地質(zhì)研究所對鄰區(qū)山西晉煤集團澤

州天安吳王山煤業(yè)有限公司井田內(nèi)ZK5號鉆孔15號煤層頂板化驗資料，其灰?guī)r采樣

深度為152.40?161.50m,抗壓強度平均為26.30Mpa,抗拉強度平均為3.96Mpa,抗

剪強度平均為7.13Mpa0ZK1號鉆孔15號煤層頂板化驗資料，其灰?guī)r采樣深度為

68.00?81.30m,抗壓強度平均為52.1Mpa,抗拉強度平均為4.38Mpa,抗剪強度平

均為5.34Mpa。底板為灰黑色泥巖、砂質(zhì)泥巖，抗壓強度為12.98?23.5IMpa。

2.3區(qū)域水文地質(zhì)概況

區(qū)域位于沁水煤田東南部邊緣，白馬寺背斜東翼，太行復式背斜南段西翼，晉

獲褶斷帶東側，區(qū)域水文地質(zhì)單元為三姑泉域，井田處于三姑泉域西北部徑流區(qū)。

三姑泉域北起金泉山、色頭一帶，以丹河與濁漳河南源地表分水嶺為界，與辛安泉

域相鄰；西北以丹河與沁河地表分水嶺為界；西南以晉獲斷裂帶白馬寺斷層為界，

與延河泉域毗鄰；南界以近東西向弧形褶斷帶地塹構造為界，自大箕-三姑泉-南石甕

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一線為界；東至太行山麓隔水層隆起地帶，從柳樹口-奪火-黃金窯-馬圈一帶，與焦

作泉域分界。

區(qū)域內(nèi)主要河流為丹河支流白水河，白水河為丹河一支流，發(fā)源于晉城市區(qū)北

的白馬寺山，全長約61km,河床寬約50m,流域面積約411.7km2,南掌村以南約

1300m以下為常流河。井田內(nèi)無常年性河流和大的地表水體，地表水排泄條件較好。

2.4區(qū)域構造

井田位于沁水盆地東南邊緣，白馬寺背斜東翼，太行復式背斜南段西翼，晉獲

褶斷帶東側，受區(qū)域構造影響，井田總體為背斜的一翼，背斜軸部位于井田外西南

部，井田內(nèi)地層傾角4。左右，現(xiàn)井田內(nèi)未發(fā)現(xiàn)斷層、陷落柱構造，未見巖漿巖侵入，

根據(jù)DZ/T0215—2002煤、泥炭地質(zhì)勘查規(guī)范對照，井田構造總體屬簡單類型。

2.5地應力

鴻升煤礦為晉煤集團新近整合的礦井，沒有進行地質(zhì)力學參數(shù)測試。鴻升煤礦距

離晉煤集團的古書院煤礦較近，借用古書院礦15#煤盤區(qū)進行的3個測點的地應力測

試，三個測點中。H最大為9.45MPa,最小為7.11MPa,三個測站側壓系數(shù)。1。v

分別為1.69,1.21,1.65,側壓系數(shù)均大于1,可見以水平應力為主，屬于構造應

力場類型。三個測站最大水平主應力方向位于為：N33JOE、N50.4°E>N77.5°E,可

見最大水平主應力方向為北偏東方向。

2.6粘結強度測試

采用錨桿拉拔計確定樹脂錨固劑的粘結強度。采用強力錨桿時，拉拔力不得小于

10to測試應采用施工中所用的錨桿和樹脂藥卷，分別在巷道頂板和兩幫設計錨固深

度上進行三組拉拔試驗。粘結強度滿足設計要求后方可在井下施工中采用。

3錨桿支護初始設計

3.1巷道情況

本次錨桿支護設計主要是針對鴻升煤礦的兩條大巷和首采工作面兩條順槽和切

眼。鴻升煤礦在整合以前部分巷道已經(jīng)掘出，已有的大巷寬為3.5m,高為2m,斷面

2

積為7m2,后期生產(chǎn)之前要將大巷寬度擴至4.7m,高度擴至2.4m,斷M積為11.28mo

兩條大巷之間的煤柱寬度為20m,工作面停采線距回風巷的距離為30m。圖1為鴻

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升煤礦的采掘工程平面圖。

圖115#煤采掘工程平面圖

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3.2斷面設計

考慮到掘進過程中設備尺寸，通風要求和巷道圍巖變形預留量，鴻升煤礦大巷

掘進斷面尺寸如下：寬4.7m,高2.4m,掘進斷面積為11.280?,首采面巷道掘進斷

面尺寸如下：寬4.1m,高2.4m,掘進斷面積為9.84n?,切眼掘進斷面為：凈寬5m,

凈高2.4m,掘進斷面積為12m2。

3.3巷道錨桿支護設計

由于十五號煤直接頂頂板條件變化較大，因此初始設計根據(jù)灰?guī)r厚度進行3種

方案的設計。

3.3.1大巷支護初始設計

（1）直接頂為灰?guī)r且厚度大于3.5m時的初始設計

當直接頂為灰?guī)r，且厚度大于3.5m,頂板結構完整時，采用以下支護方式：

頂板支護

錨桿形式和規(guī)格：采用高強度螺紋鋼錨桿，鋼號為BHRB400,規(guī)格為

①18x2000mm。

錨固方式：采用兩支錨固劑進行錨固，1支MSZ2360和1支MSK2335,鉆孔直

徑為28mm,錨固長度為1100mm。

鋼筋托梁規(guī)格:SB-14-3300-3和SB-14-1700-2,采用14號圓鋼焊接而成，寬度

為50mm（凈），長度為3300mm和1700mm,在安裝錨桿的位置處焊上兩段縱筋，以

便安裝錨桿。

托盤：采用高強度鋼性拱型托盤（加球形墊和塑料減摩墊片），規(guī)格：

100x100x8mmo

錨桿布置：錨桿呈五花布置，錨桿排距1800mm,間距1600mm0

錨索布置：在巷道中部施工1根直徑為15.24mm、長度為5300mm的錨索進行補

強，排距為5400mm（即每3排錨桿打1根錨索），采用1支K2335和2支Z2360的錨

固劑進行錨固，錨固長度為1480mm。錨索托板為300x300x16mm的鋼板，其預緊

力為100kN以上。

巷幫支護

錨桿形式和規(guī)格：采用高強度螺紋鋼錨桿，鋼號為BHRB400,規(guī)格為

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①18x2000mm。

錨固方式：采用1支Z2360的錨固劑進行錨固。

鋼筋托梁規(guī)格：SB-14-1700-2,采用14號園鋼焊接而成，寬度為50mm（凈），長

度為1700mm,在安裝錨桿的位置處焊上兩段縱筋，以便安裝錨桿。

錨桿布置:錨桿排距1500mm,每排2根錨桿，間距1600mm。

托盤：采用高強度鋼性拱型托盤（加球形墊和塑料減摩墊片），規(guī)格：

100x100x8mm。

網(wǎng)片：巷幫掛金屬網(wǎng)或者阻燃抗靜電塑料網(wǎng)，規(guī)格為1.6X1.8m。

直接頂為灰?guī)r，頂板結構完整且沒有軟弱夾層時的錨桿支護如圖2所示。

（2）直接頂為灰?guī)r，厚度小于3.5m且大于1.5m時的設計

在直接頂灰?guī)r厚度小于3.5m且大于1.5m時，頂板結構完整且沒有軟弱夾層時;

采用以下支護方案。

頂板支護

錨桿形式和規(guī)格：采用高強度螺紋鋼錨桿，鋼號為BHRB400,規(guī)格為

18x2000mm。

錨固方式：采用兩支錨固劑進行錨固，1支Z2360和1支K2335,鉆孔直徑為

28mm,錨固長度為1100mm。

鋼筋托梁規(guī)格：SB-14-3300-3,采用14號圓鋼焊接而成，寬度為50mm（凈），長

度為3300mm,在安裝錨桿的位置處焊上兩段縱筋，以便安裝錨桿。

托盤：采用高強度鋼性拱型托盤（加球形墊和塑料減摩墊片），規(guī)格：

100x100x8mm。

錨桿布置：錨桿排距1500mm,每排3根錨桿，間距1600mm。

錨索布置：在巷道中部施工1根直徑為15.24mm、長妙5300mm的錨索進行補

強，排距為4500mm（即每3排錨桿打1根錨索）。

巷幫支護

錨桿形式和規(guī)格：采用高強度螺紋鋼錨桿，鋼號為BHRB400,規(guī)格為

<I>18x2000mmo

錨固方式：采用1支Z2360的錨固劑進行錨固。

鋼筋托梁規(guī)格：SB-12-1700-2,采用12號圓鋼焊接而成，寬度為50mm（凈），長

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度為1700mm,在安裝錨桿的位置處焊上兩段縱筋，以便安裝錨桿。

托盤：采用高強度鋼性拱型托盤（加球形墊圈和塑料減摩墊片），規(guī)格：

100x100x8mm。

錨桿布置:錨桿排距1500mm,每排2根錨桿，間距1600mm。

網(wǎng)片：巷幫掛金屬網(wǎng)或者阻燃抗靜電塑料網(wǎng)，規(guī)格為L6XL8m。

直接頂灰?guī)r厚度小于3.5m且大于1.5m時;頂板結構完整且沒有軟弱夾層時錨

桿支護如圖3所示。

（3）直接頂灰?guī)r厚度小于L5m或相變?yōu)槠渌鄬泿r時的設計

（1）頂板支護

錨桿形式和規(guī)格：采用高強度螺紋鋼錨桿，鋼號為BHRB400,規(guī)格為

<I>18x2000mmo

錨固方式：采用兩支錨固劑進行錨固，1支Z2360和1支K2335,鉆孔直徑為

28mm,錨固長度為1100mm。

鋼筋托梁規(guī)格：SB-14-3700-4,采用14號圓鋼焊接而成，寬度為50mm（凈），長

度為3300mm,在安裝錨桿的位置處焊上兩段縱筋，以便安裝錨桿。

托盤：采用高強度鋼性拱型托盤（加球形墊圈和塑料減摩墊片），規(guī)格：

100x100x8mm。

錨桿布置：錨桿排距1200mm,每排4根錨桿，間距1200mm。

錨索布置：在巷道中部施工1根直徑為15.24mm、長度為5300mm的錨索進行補

強，排距為3600mm（即每3排錨桿打1根錨索）。

（2）巷幫支護

錨桿形式和規(guī)格：采用高強度螺紋鋼錨桿，鋼號為BHRB400,規(guī)格為

①18x2000mm。

錨固方式：采用1支Z2360的錨固劑進行錨固。

鋼筋托梁規(guī)格：SB-14-1700-2,采用14號圓鋼焊接而成，寬度為50mm（凈），長

度為1700mm,在安裝錨桿的位置處焊上兩段縱筋，以便安裝錨桿。

錨桿布置：錨桿排距1200mm,每排2根錨桿，間距1600mm。

托盤：采用高強度鋼性拱型托盤（加球形墊圈和塑料減摩墊片），規(guī)格：

100x100x8mm。

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網(wǎng)片：巷幫掛金屬網(wǎng)或者阻燃抗靜電塑料網(wǎng)，規(guī)格為1.3XL8m。

直接頂灰?guī)r厚度小于1.5m或相變?yōu)槠渌泿r時錨桿支護如圖4所示。

圖2直接頂為灰?guī)r且厚度大于3.5m時的大巷錨桿支護布置圖

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圖3直接頂為灰?guī)r且厚度小于3.5m且大于15m時的大巷錨桿支護布置圖

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圖4直接頂灰?guī)r厚度小于1.5m或相變?yōu)槠渌泿r時的大巷錨桿支護布置圖

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3.3.2順槽巷道支護初始設計

（1）直接頂為灰?guī)r且厚度大于3.5m時的初始設計

當直接頂為灰?guī)r，且厚度大于3.5m,頂板結構完整時;采用以下支護方式：

頂板支護

錨桿形式和規(guī)格：采用高強度螺紋鋼錨桿，鋼號為BHRB400,規(guī)格為

<I>18x2000mmo

錨固方式：采用兩支錨固劑進行錨固，1支MSZ2360和1支MSK2335,鉆孔直

徑為28mm,錨固長度為1100mm。

鋼筋托梁規(guī)格：SB-14-1700-2,采用14號圓鋼焊接而成，寬度為50mm（凈），

長度為1700mm,在安裝錨桿的位置處焊上兩段縱筋，以便安裝錨桿。

托盤：采用高強度鋼性拱型托盤（加球形墊和塑料減摩墊片），規(guī)格：

100x100x8mm。

錨桿布置：錨桿呈三花布置，錨桿排距1500mm,間距2100mm、1600mm和

1300mmo

錨索布置：在巷道中部施工1根直徑為15.24mm、長度為5300mm的錨索進行補

強，排距為9000mm（即每6排錨桿打1根錨索）,采用1支K2335和2支Z2360的錨

固劑進行錨固，錨固長度為1480mmo錨索托板為300x300x16mm的鋼板，其預緊

力為100kN以上。

巷幫支護

錨桿形式和規(guī)格：采用高強度螺紋鋼錨桿，鋼號為BHRB400,規(guī)格為

①18x2000mm。

錨固方式：采用1支Z2360的錨固劑進行錨固。

鋼筋托梁規(guī)格：SB-14-1700-2,采用14號園鋼焊接而成，寬度為50mm（凈），長

度為1700mm,在安裝錨桿的位置處焊上兩段縱筋，以便安裝錨桿。

錨桿布置:錨桿排距1500mm,每排2根錨桿，間距1600mm。

托盤：采用高強度鋼性拱型托盤（加球形墊和塑料減摩墊片），規(guī)格：

100xl00x8mmo

網(wǎng)片：巷幫掛金屬網(wǎng)或者阻燃抗靜電塑料網(wǎng)，規(guī)格為L6XL8m。

直接頂為灰?guī)r，頂板結構完整且沒有軟弱夾層時的錨桿支護如圖5所示。

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（2）直接頂為灰?guī)r，厚度小于3.5m且大于1.5m時的設計

在直接頂灰?guī)r厚度小于3.5m且大于1.5m時，頂板結構完整且沒有軟弱夾層時,

采用以下支護方案。

頂板支護

錨桿形式和規(guī)格：采用高強度螺紋鋼錨桿，鋼號為BHRB400,規(guī)格為

<I>18x2000mmo

錨固方式：采用兩支錨固劑進行錨固，1支Z2360和1支K2335,鉆孔直徑為

28mm,錨固長度為1100mm。

鋼筋托梁規(guī)格:SB-14-3300-3,采用14號圓鋼焊接而成，寬度為50mm（凈）,長

度為3300mm,在安裝錨桿的位置處焊上兩段縱筋，以便安裝錨桿。

托盤：采用高強度鋼性拱型托盤（加球形墊和塑料減摩墊片），規(guī)格：

100x100x8mm。

錨桿布置：錨桿排距1500mm,每排3根錨桿，間距1600mm。

錨索布置：在巷道中部施工1根直徑為15.24mm、長度為5300mm的錨索進行補

強，排距為6000mm（即每4排錨桿打1根錨索）。

巷幫支護

錨桿形式和規(guī)格：采用高強度螺紋鋼錨桿，鋼號為BHRB400,規(guī)格為

C>18x2000mm?

錨固方式：采用1支Z2360的錨固劑進行錨固。

鋼筋托梁規(guī)格：SB-12-1700-2,采用12號圓鋼焊接而成，寬度為50mm（凈），長

度為1700mm,在安裝錨桿的位置處焊上兩段縱筋，以便安裝錨桿。

托盤：采用高強度鋼性拱型托盤（加球形墊圈和塑料減摩墊片），規(guī)格：

100x100x8mmo

錨桿布置：錨桿排距1500mm,每排2根錨桿，間距1600mm。

網(wǎng)片：巷幫掛金屬網(wǎng)或者阻燃抗靜電塑料網(wǎng)，規(guī)格為1.6X1.8m。

直接頂灰?guī)r厚度小于3.5m且大于1.5m時，頂板結構完整且沒有軟弱夾層時錨

桿支護如圖6所示。

（3）直接頂灰?guī)r厚度小于1.5m或相變?yōu)槠渌鄬泿r時的設計

頂板支護

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錨桿形式和規(guī)格：采用高強度螺紋鋼錨桿，鋼號為BHRB400,規(guī)格為

中18x2000mm。

錨固方式：采用兩支錨固劑進行錨固，1支Z2360和1支K2335,鉆孔直徑為

28mm,錨固長度為1100mm。

鋼筋托梁規(guī)格：SB-14-3300-3,采用14號圓鋼焊接而成，寬度為50mm（凈），長

度為3300mm,在安裝錨桿的位置處焊上兩段縱筋，以便安裝錨桿。

托盤：采用高強度鋼性拱型托盤（加球形墊圈和塑料減摩墊片），規(guī)格：

100xl00x8mmo

錨桿布置：錨桿排距1500mm,每排3根錨桿，間距1600mm。

錨索布置：在巷道中部施工1根直徑為15.24mm、長度為5300mm的錨索進行補

強,排距為4500mm（即每3排錨桿打1根錨索）。

巷幫支護

錨桿形式和規(guī)格：采用高強度螺紋鋼錨桿，鋼號為BHRB400,規(guī)格為

<I>18x2000mmo

錨固方式：采用1支Z2360的錨固劑進行錨固。

鋼筋托梁規(guī)格：SB-14-1700-2,采用14號圓鋼焊接而成，寬度為50mm（凈），長

度為1700mm,在安裝錨桿的位置處焊上兩段縱筋，以便安裝錨桿。

錨桿布置：錨桿排距1200mm,每排2根錨桿，間距1600mm。

托盤：采用高強度鋼性拱型托盤（加球形墊圈和塑料減摩墊片），規(guī)格：

100x100x8mm。

網(wǎng)片：巷幫掛金屬網(wǎng)或者阻燃抗靜電塑料網(wǎng)，規(guī)格為L3X1.8m。

直接頂灰?guī)r厚度小于L5m或相變?yōu)槠渌泿r時錨桿支護如圖7所示。

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2

二

寸

圖5直接頂為灰?guī)r且厚度大于3.5m時的順槽錨桿支護布置圖

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圖6直接頂為灰?guī)r且厚度小于3.5m且大于15m時的順槽錨桿支護布置圖

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圖7直接頂灰?guī)r厚度小于1.5m或相變?yōu)槠渌泿r時的錨桿支護布置圖

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3.3.3工作面切眼支護初始設計

(1)切眼正常條件錨桿支護設計

頂板支護

錨桿形式和規(guī)格：采用高強度螺紋鋼錨桿，鋼號為BHRB400,規(guī)格為

①18x2000mm。

錨固方式：采用兩支錨固劑進行錨固，1支MSZ2360和1支MSK2335,鉆孔直

徑為28mm,錨固長度為1100mm。

錨桿布置：錨桿排距1800mm,每排4根錨桿，錨桿間距1200mm。

鋼筋托梁規(guī)格：SB-14-3700-4,采用14號園鋼焊接而成，寬度為50mm(凈)，長

度為3700mm,在安裝錨桿的位置處焊上兩段縱筋，以便安裝錨桿。

錨索布置：在巷道中部施工1根直徑為15.24mm、長度為5300mm的錨索進行補

強，排距為5400mm(即每3排錨桿打1根錨索)。

(2)巷幫支護

錨桿形式和規(guī)格：老塘幫采用高強度螺紋鋼錨桿，鋼號為BHRB400,規(guī)格為

018x2000mm,工作面?zhèn)炔捎觅N幫打DZ-28型的單體液壓支柱進行護幫，柱距1.0mo

柱徑為100mm,初撐力達到90kN以上。

錨固方式：采用1支MSZ2360的錨固劑進行錨固。

鋼筋托梁規(guī)格：SB-14-1700-2,采用14號園鋼焊接而成，寬度為50mm(凈)，長

度為1700mm,在安裝錨桿的位置處焊上兩段縱筋，以便安裝錨桿。

錨桿布置:錨桿排距1500mm,每排2根錨桿，間距1600mm。

老塘巷幫掛金屬網(wǎng)或者阻燃抗靜電塑料網(wǎng)，網(wǎng)片規(guī)格為1.6X1.8m?

切眼正常條件錨桿支護如圖8o

(2)切眼困難條件下錨桿支護設計

頂板支護

錨桿形式和規(guī)格：采用高強度螺紋鋼錨桿，鋼號為BHRB400,規(guī)格為

18x2000mm。

錨固方式：采用兩支錨固劑進行錨固，1支MSZ2360和1支MSK2335,鉆孔直

徑為28mm,錨固長度為1100mm。

錨桿布置：錨桿排距1500mm,每排4根錨桿，錨桿間距1200mm。

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鋼筋托梁規(guī)格：SB-14-3700-4,采用14號園鋼焊接而成，寬度為50mm(凈)，長

度為3700mm,在安裝錨桿的位置處焊上兩段縱筋，以便安裝錨桿。

錨索布置：錨索呈三花布置，第一排布置2根錨索，間距2m,距巷幫1.5m,第

三排切眼正中布置一根錨索。錨索直徑為15.24mm、長度為5300mm的錨索進行補

強，每4排打設3根錨索。

巷幫支護

錨桿形式和規(guī)格：老塘幫采用高強度螺紋鋼錨桿，鋼號為BHRB400,規(guī)格為

(D18x2000mm,工作面?zhèn)炔捎觅N幫打DZ-28型的單體液壓支柱進行護幫，柱距1.0m。

柱徑為100mm,初撐力達到90kN以上。

錨固方式：采用1支MSZ2360的錨固劑進行錨固。

鋼筋托梁規(guī)格：SB-14-1700-2,采用14號園鋼焊接而成，寬度為50mm(凈)，長

度為1700mm,在安裝錨桿的位置處焊上兩段縱筋，以便安裝錨桿。

錨桿布置：錨桿排距1500mm,每排2根錨桿，間距1600mm。

老塘巷幫掛金屬網(wǎng)或者阻燃抗靜電塑料網(wǎng)，網(wǎng)片規(guī)格為1600X1800mmo

切眼困難條件下錨桿支護如圖9所示。

注：如遇直接頂為砂質(zhì)泥巖或其他軟弱巖層等其他特殊地質(zhì)條件時，掘進隊組要

及時上報礦生產(chǎn)技術部門，再由天地科技股份有限公司和生產(chǎn)技術部門根據(jù)具體地

質(zhì)情況及時調(diào)整支護設計。

(1)打錨索的作用主要是探頂板巖層，要求打鉆人員根據(jù)鉆進速度判斷灰?guī)r厚度

及巖層層理和巖性。

(2)采用一根錨固劑進行錨固時，攪拌完后不要立即退下鉆機，等待一分鐘后，

在錨固劑凝固后再撤卜.鉆機進行預緊。

(3)因十五號煤層理復雜，為使錨桿不至打在軟煤中，幫錨桿距頂不大于300mm。

(4)如煤層厚度變化大，采用破底掘進。

(5)如頂板破碎、裂隙發(fā)育、風化嚴重等現(xiàn)象，頂板采用掛網(wǎng)護頂或者架棚支

護。

(6)其它巷道、碉室、聯(lián)絡橫川所用錨桿錨索規(guī)格和正常巷道材料規(guī)格相同。

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箱包乎8郭

8

T

z

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圖8頂板條件正常時切眼錨桿支護布置圖

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圖9頂板條件較差時切眼錨桿支護布置圖

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4高強錨桿支護材料

4.1錨桿

錨桿桿體為18#左旋無縱筋螺紋鋼筋，錨桿專用鋼材，鋼號為BHRB400o桿體

公稱直徑為極限抗拉強度為570Mpa,極限破斷拉力為156kN,屈服強度為

400MPa,屈服拉力為109kN,延伸率為18%。桿尾螺紋規(guī)格為M20mm,采用滾壓

加工工藝成型。所有錨桿采用拱型高強托板，規(guī)格為100x100x8mm,配合M20x3

高強螺母、高強托板調(diào)心球墊和尼龍墊圈。

4.2鋼筋梯梁

凈寬為50mm,采用14號圓鋼焊接而成。

4.3樹脂藥卷

采用低粘度樹脂藥卷，型號為：K2335（即直徑為（|）23mm,長度為350mm,固

化時間為快速的低粘度樹脂藥卷），Z2360（即直徑為023mm,長度為600mm,固化

時間為中速的低粘度樹脂藥卷）。

4.4錨索

錨索采用1x7股鋼絞線，直徑為15.24mm,延伸率4%。

5井下施工工藝和安全措施

井下施工是該項目的關鍵部分，所以必須按照設計要求，保證施工質(zhì)量。

5.1施工機具

本次試驗所需施工機具如表1所列。采用MYT-150鉆機打孔，安裝錨桿。配套

鉆桿直徑為26mm,鉆頭為（|）28mm。

表1施工所需機具

名稱型號數(shù)量

錨桿鉆機MYT-1503臺

鉆桿（|）26mm,1.0m30套

鉆桿（|）26mm,2.0m30套

鉆頭（|）28mm200個

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5.2施工前的準備工作

(1)準備好試驗所需的一切材料、機具和礦壓觀測儀器，并保證質(zhì)量。

(2)對施工隊伍進行技術培訓，使其了解試驗目的，施工工藝和要求，掌握有關機具

的操作，以便在井下施工中保證質(zhì)量。

5.3施工工藝和技術要求

5.3.1施工工藝過程

施工工序包括掘進和支護兩大部分。巷道頂板支護的施工工藝流程為：掘進出煤

一敲幫問頂找掉危巖f臨時支護f用錨桿鉆機鉆進頂板中部錨桿鉆孔f清孔f往鉆

孔內(nèi)放入樹脂藥卷一用錨桿頭部頂住樹脂藥卷并送入孔底一升起錨桿鉆機并用攪拌

器聯(lián)接錨桿鉆機和錨桿尾部一轉(zhuǎn)動錨桿鉆機攪拌樹脂藥卷至規(guī)定時間(根據(jù)樹脂藥

卷使用說明書，一般為15?30秒)f停止攪拌并等待規(guī)定時間(根據(jù)樹脂藥卷使用

說明書，一般為1分鐘)f用安裝器聯(lián)接錨桿鉆機和錨桿尾部f轉(zhuǎn)動錨桿鉆機擰緊

螺母(200N.m)f安裝其它頂板錨桿。

兩幫錨桿施工工藝：

上鋼筋托梁7用煤電鉆鉆進兩幫錨桿鉆孔f清孔往鉆孔內(nèi)放入樹脂藥卷-用

錨桿頭部頂住樹脂藥卷并送入孔底f用攪拌器聯(lián)接煤電鉆和錨桿尾部一轉(zhuǎn)動風動幫

鉆攪拌樹脂藥卷至規(guī)定時間(根據(jù)樹脂藥卷使用說明書，一般為15?30秒)f停止

攪拌并等待規(guī)定時間(根據(jù)樹脂藥卷使用說明書，一般為1分鐘)-用扳手擰緊螺

母(200N.m)f安裝其它兩幫錨桿。

5.3.2技術要求

⑴掘進

采用掘進機掘進。要求按設計尺寸施工，保證成形質(zhì)量。不得超挖或欠挖。巷道

掘進尺寸與設計尺寸相差不得超過200mm。

(2)臨時支護

采用兩根單體柱托板梁進行臨時支護。

(3)安裝頂板錨桿

?錨桿應緊跟掘進頭及時支護，當直接頂為灰?guī)r時，最大空頂距不得超過4.1m,

最小控頂距為0.5m。當頂板比較破碎時，應適當縮小空頂范圍(將每循環(huán)掘2排縮小

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為1排)。

?錨桿鉆孔采用單體錨桿鉆機完成。

(1)頂板為灰?guī)r時，只能采用7655鉆機施工，先用1.0m的短鉆桿，后換2.1m

的長鉆桿，采用028mm巖石鉆頭。鉆孔時鉆機升起,使鉆頭插入相應的鋼筋托梁孔中，

然后開動鉆機進行鉆孔。孔深要求為1910-1950mm。鉆頭鉆到預定孔深后下縮錨桿

鉆機，同時清孔，清除泥漿。

(2)頂板為其它軟巖時，采用錨桿鉆機施工，先用1.0m的短鉆桿，后換2.1m的

長鉆桿，采用(|)28mm巖石鉆頭。鉆孔時鉆機升起,使鉆頭插入相應的鋼筋托梁孔中，

然后開動鉆機進行鉆孔?？咨钜鬄?910-I950mm。鉆頭鉆到預定孔深后下縮錨桿

鉆機，同時清孔，清除煤粉和泥漿。

?放入樹脂藥卷：放入MSK2335快速樹脂藥卷和MSZ2360中速樹脂藥卷。錨桿桿

體套上托板及帶上螺母，桿尾通過安裝器與錨桿機機頭聯(lián)接，桿端插入已裝好樹脂

藥卷的鉆孔中，升起錨桿機，將孔口處的藥卷送入孔底。

?利用錨桿鉆機攪拌樹脂藥卷：樹脂藥卷攪拌是錨桿安裝中的關鍵工序，攪拌時

間按廠家要求嚴格控制(根據(jù)樹脂藥卷使用說明書，一般為15-30秒)。同時要求

攪拌過程連續(xù)進行，中途不得間斷。停止攪拌后等待規(guī)定時間(根據(jù)樹脂藥卷使用

說明書，一般為1分中)。

?利用錨桿鉆機擰緊螺母，使錨桿具有一定的預緊力。擰緊力矩應達到200N.m。

?錨桿排距誤差不得超過設計值±50mm。

(4)安裝兩幫錨桿

孔深要求1910-1950mm。采用鉆機攪拌。擰緊力矩應達到200N-m。其它技術要

求同頂板錨桿。

5.4安全技術措施

(1)須定期進行井下錨桿錨固力拉拔試驗，每次數(shù)量不少于3根。如果發(fā)現(xiàn)錨桿

實際錨固力與設計值相差較大，必須對錨固參數(shù)進行調(diào)整和修改。

(2)為了保證施工質(zhì)量，須對錨桿錨固力進行抽檢(不小于15%的比例)，抽檢

指標為螺紋鋼錨桿錨固力頂板不低于100kN,蹄不得低于80kNo發(fā)現(xiàn)不合格錨桿，

應在其周圍200mm的范圍內(nèi)補打合格錨桿。

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(3)掘進時形成的巷幫超寬或片幫超寬時，應及時處理，可采用加長鋼筋托梁和

補打錨桿的方法進行補強。

(4)巷道地質(zhì)條件發(fā)生變化時，應根據(jù)變化程度，調(diào)整支護參數(shù)或采取應急措施

及時處理，如采用錨索加固或縮小排距等。

(5)試驗過程中，每隔50m在頂板安裝一個離層指示儀，觀測圍巖移動情況。

一旦發(fā)生異?，F(xiàn)象，觀測人員應立即報告有關領導，以便采取相應措施。

6礦壓監(jiān)測

礦壓監(jiān)測是動態(tài)信息設計方法的核心內(nèi)容之一。通過測試錨桿受力和巷道圍巖位

移分布，就可比較全面地了解錨桿支護的工作狀態(tài)，進而驗證或修改錨桿支護初始

設計，并保證巷道的安全狀態(tài)。

6.1礦壓監(jiān)測前的準備工作

井下實施礦壓監(jiān)測之前，需做好以下工作：

(1)組建礦壓監(jiān)測隊伍

礦壓監(jiān)測隊伍成員由礦方安排，要求對監(jiān)測工作認真負責，并具有一定巷道支護

經(jīng)驗。

(2)準備監(jiān)測儀器和測點安設物品

按照設計要求的規(guī)格和數(shù)量購置所需監(jiān)測儀器，準備測點安設所需物品。

(3)準備監(jiān)測記錄表格

礦壓監(jiān)測所需記錄表格應提前準備好，以供井下測試時使用。