巷道掘進技術及頂板管理培訓課件

支護的作用在于改善圍巖穩(wěn)定狀況和控制圍巖運動的發(fā)展速度、以維護安全的工作空間。圍巖是承受地壓的主要結(jié)構(gòu)、設置人工支護只是為了改善和提高圍巖自身支持能力。圍巖不僅是施載物體、又是承載結(jié)構(gòu)體、圍巖承載圈和支護體是組構(gòu)巷道的統(tǒng)一體、是一個力學體系、是同時承受鉛垂與水平作用力的厚壁圓筒、巷道的開掘與支護都要為保持與改善圍巖的自持能力服務。巷道支護技術第一頁第二頁，共20頁。一、《煤礦安全規(guī)程》有關

巷道支護的規(guī)定

1、掘進工作面嚴禁空頂作業(yè)?？拷蜻M工作面10m內(nèi)的支護、在爆破前必須加固。爆破崩倒、崩壞的支架必須先行修復、之后方可進入工作面作業(yè)。修復支架時必須先檢查頂、幫、并由外向里逐架進行。在松軟的煤、巖層或流砂性地層中及地質(zhì)破碎帶掘進巷道時、必須采取前探支護或其他措施。在堅硬和穩(wěn)定的煤、巖層中、確定巷道不設支護時、必須制定安全措施。

2、更換巷道支護時、在拆除原有支護前、應先加固臨近支護、拆除原有支護后、必須及時除掉頂幫活矸和架設永久支護、必要時還應采取臨時支護措施。在傾斜巷道中、必須有防止矸石、物料滾落和支架歪倒的安全措施。第二頁第三頁，共20頁。3、采用錨桿、錨噴等支護形式時、應遵守下列規(guī)定：

(1)錨桿、錨噴等支護的端頭與掘進工作面的距離、錨桿的形式、規(guī)格、安裝角度、混凝土標號、噴體厚度、掛網(wǎng)所采用金屬網(wǎng)的規(guī)格以及圍巖涌水的處理等、必須符合施工組織設計或作業(yè)規(guī)程中規(guī)定。

(2)采用鉆爆法掘進的巖石巷道、必須采用光面爆破。

(3)打錨桿眼前、必須首先敲幫問頂、將活矸處理掉、在確保安全的條件下、方可作業(yè)。

(4)使用錨固劑固定錨桿時、應將孔壁沖洗干凈、砂漿錨桿必須灌滿填實。

(5)軟巖使用錨桿支護時、必須全長錨固。

(6)采用人工上料噴射機噴射混凝土、砂漿時、必須采用潮料、并使用除塵機對上料口、余氣口除塵。噴射前、必須沖洗巖幫。噴射后應有養(yǎng)護措施。作業(yè)人員必須佩戴勞動保護用品。

(7)錨桿必須按規(guī)定做拉力試驗。煤巷還必須進行頂板離層監(jiān)測、并用記錄牌板顯示。對噴體必須做厚度和強度檢查。并有檢查和試驗記錄。在井下做錨固力試驗時、必須有安全措施。

(8)錨桿必須用機械或力矩扳手擰緊、確保錨桿的托板緊貼巷壁。

(9)巖幫的涌水地點、必須處理。

(10)處理堵塞的噴射管路時、噴槍口的前方及其附近嚴禁有其他人員。第三頁第四頁，共20頁。

三、錨桿支護錨桿支護是使圍巖加固而主動承受地壓的一種支護方式，具有快速、安全、經(jīng)濟的特點、是當今世界巷道支護技術的主要發(fā)展方向。第四頁第五頁，共20頁。

1、錨桿支護作用原理

1．懸吊作用

懸吊理論認為：錨桿支護的作用是將巷道頂板較軟弱的巖層懸吊在上部堅硬穩(wěn)定巖層上。這樣就能控制和減弱巖層的下沉和離層、保持頂板的穩(wěn)定。2．組合梁理論

組合梁理論認為：當頂板巖層中存在沒有穩(wěn)固巖層的若干薄層狀時、通過錨桿的支護作用將這些巖層鎖緊成一個較厚的巖層、由疊合梁變成組合梁、顯著提高了巖梁的抗彎曲能力并減小撓度。

第五頁第六頁，共20頁。圖懸吊作用圖組合梁作用第六頁第七頁，共20頁。6上煤巷道支護設計當實測的圍巖松動圈LP＜1.5m時，懸吊理論是確定支護參數(shù)較好的方法，錨桿的懸吊點是松動圈外的未松動巖層或煤層。當圍巖裂隙發(fā)育或者實測的圍巖松動圈LP＞1.5m時，按組合拱理論設計錨桿支護參數(shù)。遼工大科研項目得圍巖松動圈為1.2-1.3m，按懸吊理論計算錨桿參數(shù)第七頁第八頁，共20頁。1、錨桿長度計算：L=KH+L1+L2=1.3*1.2+0.4+0.1=2.06式中L——錨桿長度，m；H——冒落拱高度，m；取H=1.2K——安全系數(shù)，一般取K=1.3；L1——錨桿錨入穩(wěn)定煤層的深度，一般按經(jīng)驗取0.4m；L2——錨桿在巷道中的外漏長度，一般取0.1m。第八頁第九頁，共20頁。2、錨桿間距、排距計算：設計令間距a、排距b，則a*b=Q/KHγ=70/2*1.2*14.7=1.98式中a*b——錨桿間排距，m；Q——錨桿設計錨固力，70KN/根H——冒落拱高度，取1.2m；γ——被懸吊煤層的重力密度，取14.7KN/m3；K——安全系數(shù)，一般取K=2。3、錨桿直徑：d=L/110=2200/110=20第九頁第十頁，共20頁。1.錨索長度的確定X=X1+X

2+X

3=0.3+1.3+1.8=3.4m式中

X

1——錨索外露長度，取0.3m；X3——錨索錨固長度，取1.8m；X2——潛在不穩(wěn)定煤層高度，m；第十頁第十一頁，共20頁。2.錨索排距s=3σ/4B2γk=3*400/（4*5.4*2*14.7*0.5）=3.78式中

σ——每根錨索最低破斷載荷，400kN；

γ——煤巖體積力，kN/m3；（14.7）

B——巷道寬度m；

k——安全系數(shù)，取0.5；第十一頁第十二頁，共20頁。3.錨索間距m=0.85B/n=0.85*5.4/2=2.29式中

n——排數(shù)；

B——巷道寬度，m。按GBJ86-85要求：錨索錨固長度La應符合下式：La≥k*d*fs/(4*fc)=2*18.9*1770/(4*10)=1672.65mm式中

k——安全系數(shù)，一般取2；

d——錨索鋼鉸線直徑，mm；

fs——鋼絞線抗拉強度，N/mm2；（1770）

fc——錨索與錨固劑的設計粘結(jié)強度，一般煤巷錨索多用樹脂作錨固劑，其粘結(jié)強度，fc＝10N/mm2。第十二頁第十三頁，共20頁。

2、錨桿布置主要技術參數(shù)

（1）“三徑”的合理匹配1)鉆孔直徑：煤巷錨桿鉆孔直徑應采用φ28mm、不宜采用大于φ33mm的。2)錨桿直徑：使用無縱筋左旋螺紋鋼錨桿時、鉆孔直徑與錨桿直徑之差應為4-1Omm之間、最佳值為5-6mm。3)樹脂卷直徑：當使用φ28mm鉆孔直徑和φ16-22mm帶縱筋螺紋鋼錨桿時、樹脂卷直徑應為φ23-φ25mm；當使用φ26mm和φ43mm的鉆孔時、應分別使用φ23mm和φ28mm的樹脂卷。（2）錨桿長度當頂板有堅硬巖層或者有塑性區(qū)、錨桿的端部應該插入堅硬巖層中或超出塑性區(qū)、如沒有堅硬巖石或塑性區(qū)過大、則宜使用全長錨固式錨桿。

第十三頁第十四頁，共20頁。（3）錨桿插入方向錨桿應與巖石的層面成正交、最小角度不低于75O、在非層狀巖石中、拱形巷道錨桿與巖體結(jié)構(gòu)面成最大角度布置、層面不清時與周邊輪廓線相垂直。（4）錨桿排列方式通常使用方形、矩形和五花形。當巖石比較堅硬、可布置方形和矩形。巖層松軟時、布置成前后左右互相交錯的五花形。（5)錨固形式

錨固形式有全長錨固和端頭錨固兩種。第十四頁第十五頁，共20頁。

5、錨桿支護質(zhì)量要求

1．一般要求

(1)錨桿的長度、間距、排距、插入方向及排列方式等必須符合作業(yè)規(guī)程施工要求。

(2)首先點好鉆孔孔位、找好孔中開鉆后調(diào)正方向。

(3)錨孔鉆完后、要按錨桿設計和安裝說明要求、及時進行錨桿安裝工作。

(4)安裝錨桿前、必須檢查錨孔的孔位、孔深、孔徑及錨桿部件等、這些都必須符合規(guī)定。

(5)錨桿的外露長度應符合設計要求。

(6)安裝方向要與托板垂直。托板要與巷道圍巖表面接觸嚴實。

(7)使用的樹脂藥卷必須符合錨桿支護設計要求。鉆孔中裝入雙速樹脂錨固劑時、必須注意孔底為快速、其余為慢速。

(8)安裝中嚴禁撬彎錨桿桿體。

(9)要做好錨桿支護施工質(zhì)量的檢查和監(jiān)測工作。第十五頁第十六頁，共20頁。酸刺溝煤礦錨桿安裝質(zhì)量標準化（1）錨距要求：間距設計1000mm,排距設計1000mm，允許誤差±100mm之間，錨桿孔深2150mm，允許偏差0～+50mm。（2）錨桿安裝：安裝牢固，托板緊貼巖面，不松動；錨桿錨固力不小于70KN，掘進過程中，每支護300根錨桿，由技術員在300根范圍內(nèi)進行拉拔抽查檢測，抽檢率不得低于3％，并準確記錄檢測值，制作臺賬存檔；扭矩力不得小于150N.M，掘進過程中，每支護300根錨桿，由技術員在300根范圍內(nèi)進行拉拔抽查檢測，抽檢率不得低于5％，并準確記錄檢測值，制作臺賬存檔；兩邊的錨桿與巖面的夾角≥70°，錨桿外露螺母長度10～40mm。第十六頁第十七頁，共20頁。錨索質(zhì)量標準化錨索：（班組驗收要逐根檢查）（1）安裝牢固，托板緊貼巖面，不松動；錨索預緊力不小于150KN,錨索外露長度鎖具外150～250mm，拉拔力不得小于240KN，錨索預緊力逐根檢測，并記錄臺賬保存。（2）間排距要求：間距設計2000mm,排距設計1000mm，允許誤差±100mm之間，錨索孔深8000mm，允許偏差0～+200mm。第十七頁第十八頁，共20頁。其它支護材料質(zhì)量標準