E4401下順槽掘進(jìn)作業(yè)規(guī)程

E4401下順槽掘進(jìn)作業(yè)規(guī)程.........................................................3

第一章前言............................................................3

第一節(jié)概述.........................................................3

第二節(jié)編寫依據(jù).......................................................3

第二章地面位置及地質(zhì)情況................................................3

第一節(jié)地面相對(duì)位置及鄰近采區(qū)開采情況...............................3

第二節(jié)煤（巖）層賦存特征............................................3

第三節(jié)地質(zhì)構(gòu)造...................................................5

第四節(jié)水文地質(zhì).....................................................5

第五節(jié)施工建議.........................................................6

第三章巷道布置及支護(hù)說明................................................6

第一節(jié)巷道布置.....................................................6

第二節(jié)頂板監(jiān)測(cè).....................................................7

第三節(jié)支護(hù)設(shè)計(jì)....................................................8

第四節(jié)支護(hù)工藝..................................................27

第四章施工工藝......................................................31

第一節(jié)施工方法..................................................31

第二節(jié)鑿巖方式..................................................31

第三節(jié)裝載與運(yùn)輸...............................................33

第五節(jié)管線及軌道敷設(shè)...............................................35

第六節(jié)設(shè)備及工具配備...............................................36

第五章生產(chǎn)系統(tǒng).........................................................36

第一節(jié)通風(fēng)......................................................36

第二節(jié)壓風(fēng)......................................................41

第三節(jié)瓦斯防治......................................................42

第四節(jié)綜合防塵......................................................42

第五節(jié)防滅火........................................................44

第六節(jié)安全監(jiān)控......................................................44

第七節(jié)供電......................................................45

第八節(jié)排水......................................................47

第九節(jié)運(yùn)輸......................................................47

第十節(jié)照明、通信和信號(hào)...............................................51

第六章勞動(dòng)組織及主要技術(shù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)......................................51

第一節(jié)勞動(dòng)組織......................................................51

第二節(jié)作業(yè)循環(huán)......................................................53

第三節(jié)主要技術(shù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo).............................................54

第七章安全質(zhì)量管理.....................................................55

第一節(jié)工程質(zhì)量驗(yàn)收要求.............................................55

第二節(jié)文明生產(chǎn)管理制度.............................................55

第三節(jié)煤質(zhì)管理制度.................................................56

第四節(jié)機(jī)電設(shè)備管理要求.............................................56

第八章重大危險(xiǎn)源及有害因素辨識(shí)表.......................................58

第九章安全技術(shù)措施.....................................................61

第一節(jié)一通三防....................................................61

第二節(jié)、開口管理安全措施...............................................62

第三節(jié)頂板管理.......................................................62

第四節(jié)防治水.....................................................63

第五節(jié)機(jī)電....................................................64

第六節(jié)運(yùn)輸....................................................70

第七節(jié)其他....................................................72

第十章災(zāi)害應(yīng)急措施及避災(zāi)路線............................................74

第一節(jié)避災(zāi)原則.....................................................74

第二節(jié)礦工自救、互救的行動(dòng)原則....................................75

E4401下順槽掘進(jìn)作業(yè)規(guī)程

第一章前言

第一節(jié)概述

E4401下順槽工程總計(jì)工程量為637.9m,整體呈爬坡趨勢(shì)由北向南逐漸增大，平均

坡度4。，采用錨網(wǎng)及錨索聯(lián)合支護(hù)，在地質(zhì)條件較差地段采用加套礦工鋼支架加強(qiáng)支護(hù)。

按照生產(chǎn)接續(xù)計(jì)劃安排，于2013年10月中旬開始對(duì)E4401F順槽進(jìn)行施工。

第二節(jié)編寫依據(jù)

1、依據(jù)《E4401工作面設(shè)計(jì)說明書》；

2、依據(jù)《E4401工作面地質(zhì)說明書》

3、依據(jù)潞新公司二礦4#煤層采掘工程平面圖；

4、依據(jù)《煤礦安全質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)化檢查標(biāo)準(zhǔn)》和《煤礦安全規(guī)程》中有關(guān)規(guī)定編制本作

業(yè)規(guī)程。

第二章地面位置及地質(zhì)情況

第一節(jié)地面相對(duì)位置及鄰近采區(qū)開采情況

地面為平緩之戈壁，地勢(shì)北高南低，地表高程為+1064.3'1079.9m,坡度17.5%。，上

覆少量植被。東部靠近煤層露頭，西部為東翼皮軌下山，北部為DF100、DF101正斷層，南

部為未采實(shí)體煤。其頂?shù)装鍘r性詳見“E4401下順槽綜合柱狀圖”。

第二節(jié)煤（巖）層賦存特征

該工程所處4#煤層埋深為191m（北側(cè)）-229m（南側(cè)），平均煤厚5.7m。4#煤上部

及下部以半亮型煤為主,節(jié)理裂隙較發(fā)育,脆性強(qiáng)，中部以半暗型煤為主,富含絲炭質(zhì),韌性

較強(qiáng)。，煤層結(jié)構(gòu)較簡(jiǎn)單煤層中夾有1~2層中灰煤,分別厚0.PO.4米,其中距煤層底板約

3.4-4.2米處有一層厚約0.18米的光亮型煤，其下0.4米有一層厚約0.2米的中灰煤,以

上標(biāo)志層對(duì)掘進(jìn)作業(yè)有較強(qiáng)的指導(dǎo)意義。本工作面煤層產(chǎn)狀平均走向NE58°,與順槽方位

的銳夾角為58°,傾向SE,傾角3.8°~4.9°,整個(gè)工作面煤層在走向及傾向上稍有起伏,

賦存較穩(wěn)定。下順槽總體呈4。爬坡趨勢(shì)。

附表1：煤層頂?shù)装迩闆r

平均厚度

頂?shù)装迕Q巖石名稱巖性特征

（m）

砂礫巖，淺紅色，厚狀，以火山巖屑為主，礫徑為

老頂砂礫巖3.28-174.5

0.5-9.5cm,磨圓度差，分選差。

深灰色，灰色至黑色泥巖、塊狀、致密、性脆、平

直接頂粉砂著4.7

行層理發(fā)育、含炭屑、泥質(zhì)膠結(jié)，具滑動(dòng)面。

偽頂炭質(zhì)泥巖2.28深灰炭泥，隨采隨落，局部較破碎

灰白色，局部含礫，厚層狀、致密、泥質(zhì)鈣質(zhì)膠結(jié)，

直接底粉砂巖18.1

局部夾有炭泥

老底5#煤3.30黑色，塊狀、以亮煤為主，暗煤次之

根據(jù)2012年礦井瓦斯等級(jí)鑒定，礦井相對(duì)瓦斯涌出量為0.72n?/t,瓦斯絕對(duì)涌出量為

4.03m3/min,二氧化碳相對(duì)涌出量為0.76m3/t,二氧化碳絕對(duì)涌出量為4.28n?/min；因此

礦井為低瓦斯礦井。(具體情況見下表：

附表2：煤層參數(shù)特征表

指標(biāo)數(shù)值備注

煤層厚度/m5.0?625.7

煤層傾角/(°)最大坡度4.9°,平均坡度4。

煤層硬度/f1.7-3.0中硬煤

煤層層理中等發(fā)育

煤層節(jié)理中等發(fā)育

自然發(fā)火期/d3~6個(gè)月具有自燃性

煤層爆炸指數(shù)25.66%具有爆炸性

掘進(jìn)工作面最大絕對(duì)瓦斯涌出量0.15m3/min

低溫//16?22

地壓無異常

附圖1：E4401下順槽綜合柱狀圖

工作面綜合柱狀圖

;1：200

厚度(m)

地層時(shí)代層

狀咫極厚巖性

號(hào)

界系統(tǒng)組平均厚

砂礫巖，淺紅色，厚狀、火山巖

?0°?

屑為主，礫徑以力0.5-9.5cm為

13.28-174.5主，磨圓度差、分選差。

粉砂巖，深灰色至灰黑色泥巖，

中2.25-5.9

8塊狀、致密、性脆、平行層理發(fā)

--4.7育、含炭屑、泥質(zhì)膠結(jié)、具滑動(dòng)

中-OQ

八00?OO深灰色炭質(zhì)泥巖，隨采隨落，局

31.9-2.65

侏2.28部較破碎。

卜

道

侏

生羅4#煤，黑色，碎塊狀、參差狀斷

灣口、條帶狀結(jié)構(gòu)、半亮-暗淡煤，

4.8-5.8以半亮型煤為主。結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，

羅4半堅(jiān)硬。

組7

系

統(tǒng)1

界粉砂巖，灰白色，局部含礫、H

18.14-19.6層狀、致密、泥質(zhì)鈣質(zhì)膠結(jié)、軟，

5

18.70局部夾有炭質(zhì)泥巖。

—5#煤，黑色，塊狀、以亮燥為主、

63.05-3.37暗煤次之,半暗型，半堅(jiān)硬。

■3.30

第三節(jié)地質(zhì)構(gòu)造

E4401工作面位于+830水平東翼下山采區(qū)，煤層產(chǎn)狀平均走向NE58°,與順槽方位的

銳夾角為58°,傾向SE,傾角3.8°~4.9°,平均4.4°。整個(gè)工作面煤層在走向及傾向

上稍有起伏，賦存較穩(wěn)定。工作面內(nèi)無大中型構(gòu)造產(chǎn)出。

據(jù)已有的三維地震資料，工作面內(nèi)沒有落差5米以上的斷層，另?yè)?jù)已掘東翼+830皮帶

打巷及東翼+830軌道大巷，E4401下順槽在掘進(jìn)過程中，可能將會(huì)揭露落差在0.5-1.0m

的小斷層，預(yù)計(jì)對(duì)掘進(jìn)影響不大，對(duì)今后工作面回采將產(chǎn)生一定影響?？傮w構(gòu)造方面對(duì)掘

進(jìn)生產(chǎn)影響不大。

節(jié)理：與其它區(qū)段類似，以南北方向的節(jié)理裂隙為主，發(fā)育程度中等。

附圖2：E4401上、下順槽地質(zhì)平、剖面圖

第四節(jié)水文地質(zhì)

東翼采區(qū)的電法勘探正在進(jìn)行，水文地質(zhì)情況在掘進(jìn)過程中嚴(yán)格執(zhí)行據(jù)“有疑必探,

先探后掘”的原則，在掘進(jìn)施工中若發(fā)現(xiàn)有異常水文地質(zhì)情況，應(yīng)立即停止作業(yè)，撤出人

員，上報(bào)地測(cè)科。為此在掘進(jìn)的過程中，要密切注意頂板的含水情況，若出現(xiàn)頂板滴、淋

水和其他水文地質(zhì)異常情況，應(yīng)及時(shí)采取防治水措施，待隱患處理掉后再進(jìn)行掘進(jìn)工作。

第五節(jié)施工建議

1、據(jù)預(yù)想剖面開切眼區(qū)域在掘進(jìn)的過程中，應(yīng)做為安全重點(diǎn)，密切注意頂板的含水情

況，若出現(xiàn)頂板滴、淋水和其他水文地質(zhì)異常情況，應(yīng)及時(shí)采取防治水措施，查明水情后再

進(jìn)行掘進(jìn)工作。

2、掘進(jìn)工作面的坡度問題：掘進(jìn)工作面在掘進(jìn)時(shí)應(yīng)注意參照“E4401工作面上下順槽

預(yù)想地質(zhì)剖面圖”，控制好掘進(jìn)巷道的坡度，原則上不允許出現(xiàn)倒坡即下坡，如巷道起伏過

大，將進(jìn)行考核。

3、上下順槽在掘進(jìn)過程中，要求每隔80.0米進(jìn)行一次全煤厚鉆探，并記錄上報(bào)。

第三章巷道布置及支護(hù)說明

第一節(jié)巷道布置

開口位置在830軌道下山一段，一次轉(zhuǎn)角45°平進(jìn)12nl后以9°爬坡掘進(jìn)40.57m

后到830皮帶下山一段西幫上方邊沿，煤皮留設(shè)厚度1m,穿830皮帶下山前在穿過部

分架設(shè)工字鋼支架加強(qiáng)支護(hù)，再平進(jìn)53m從830皮帶下山一段頂部和830回風(fēng)下山一段

底部穿過后施工17.35m聯(lián)絡(luò)巷，聯(lián)絡(luò)巷施工完畢進(jìn)入E4401下順槽正巷，以4.5°下

坡施工55m與830皮帶下山一段貫通。沿煤層頂板掘進(jìn)。擔(dān)負(fù)運(yùn)料、行人及回風(fēng)作用，

采用錨網(wǎng)及錨索聯(lián)合支護(hù)，在地質(zhì)條件較差地段采用加套礦工鋼支架的方法。巷道內(nèi)鋪

設(shè)有供電、供水、排水、供風(fēng)、注氮等管線。

附圖3:巷道斷面布置圖

1

0

0

6

9

*

6

001

6

H

-00900900

-4

11300

F20*2000mmA3圓削］

電纜鉤/z

Ik風(fēng)派c

二

s。2

0

二6

1000.|

4200_

第二節(jié)頂板監(jiān)測(cè)

?、觀測(cè)對(duì)象

主要觀測(cè)對(duì)象：整個(gè)E4401下順槽巷道全程觀測(cè)。

二、觀測(cè)內(nèi)容

主要內(nèi)容：錨網(wǎng)巷道頂板離層量、巷道表面位移變化量、錨桿錨固力、預(yù)緊力檢測(cè),

支架變形量。

三、觀測(cè)方法

1、頂板離層儀觀測(cè)：

安設(shè)位置：每30m,在巷道中安設(shè)?組頂板離層指示儀，另外開口處，里、外交岔點(diǎn)

處、貫通處各安設(shè)一組頂板離層指示儀。（開口處頂板離層指示儀滯后工作面20m打設(shè)，

防止放炮崩壞）在巷道中部用錨桿鉆機(jī)鉆6m深的孔，安設(shè)頂板離層指示儀，深基點(diǎn)6m,

淺基點(diǎn)2.4m,直接讀取錨固區(qū)內(nèi)、外的離層值。

觀測(cè)方法：安裝頂板離層監(jiān)測(cè)儀后，一周內(nèi)由驗(yàn)收員或班組長(zhǎng)觀測(cè)（每小班觀測(cè)1

次），第二周指定專人（驗(yàn)收員）每天觀測(cè)一次，2周以后，頂板穩(wěn)定后，由隊(duì)技術(shù)員每周

觀測(cè)1?2次，并匯報(bào)隊(duì)值班人員，作好記錄。

注：當(dāng)頂板離層指示儀在綠色區(qū)域?yàn)榘踩珔^(qū)；進(jìn)入黃色區(qū)域，為警示區(qū)，每排頂錨

桿需增打一根，同時(shí)加密觀測(cè)頻度；進(jìn)入紅色區(qū)域，為危險(xiǎn)區(qū)，必須增大錨桿、錨索支護(hù)

密度，必要時(shí)采取架設(shè)礦工鋼的方式加強(qiáng)頂板控制。

2、表面位移觀測(cè)

2.1觀測(cè)范圍：E4401下順槽已掘的所有巷道。

2.2布點(diǎn)原則:均勻布點(diǎn)與隨機(jī)布點(diǎn)相結(jié)合。

均勻布點(diǎn)：每10?30nl設(shè)置一個(gè)測(cè)點(diǎn)，設(shè)點(diǎn)時(shí)距迎頭應(yīng)不大于20m。

隨機(jī)布點(diǎn)：巷道條件發(fā)生變化如圍巖條件變化、支護(hù)形式或參數(shù)變化、遇構(gòu)造帶、

淋水段等特殊地段必須隨機(jī)增設(shè)觀測(cè)點(diǎn)或加大布點(diǎn)密度。

2.3測(cè)點(diǎn)設(shè)置方法：

巷道變形量觀測(cè)采用倒“T字”布點(diǎn)法，在幫錨桿從下而上第三根錨桿端頭頂端作為

測(cè)量基點(diǎn)。采用其他方法設(shè)點(diǎn)時(shí)，應(yīng)具體說明其安設(shè)技術(shù)要求。頂?shù)装逡平坑^測(cè)應(yīng)選擇

在巷中，兩幫移近量應(yīng)選擇在兩根錨桿頭位置。

2.4觀測(cè)頻度

煤巷開挖二個(gè)月內(nèi)（自迎頭向后不小于300m）,巖巷開挖2個(gè)月內(nèi)（自迎頭向后不小

于150m）,每2天觀測(cè)1次；之后每周觀測(cè)1次。

3、預(yù)緊力抽檢：

施工中，由專質(zhì)質(zhì)量驗(yàn)收員按不小于30%的工程量和不大于兩天的時(shí)間間隔，用扭矩

扳手對(duì)支護(hù)錨桿螺母、U鋼卡欄預(yù)緊力進(jìn)行抽檢，頂錨桿扭矩達(dá)到300N-m,幫錨桿達(dá)到

200N?m,卡欄扭矩不得小于150N.ni即為合格，否則該區(qū)域的錨桿、卡欄必須重新擰緊

或打設(shè)，同時(shí)做好抽檢記錄。

4、錨桿錨固力的抽檢：

施工期間，要定期進(jìn)行錨桿錨固力測(cè)試，每300根隨機(jī)抽取3根錨桿進(jìn)行非破壞性

拉拔檢查，頂錨桿錨固力應(yīng)大于105KN為合格，幫錨桿錨固力應(yīng)大于73KN為合格，若發(fā)

現(xiàn)不合格，及時(shí)在其附近補(bǔ)打。

第三節(jié)支護(hù)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?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。只有采用包括試驗(yàn)點(diǎn)調(diào)查和地質(zhì)力學(xué)評(píng)估、初始設(shè)計(jì)、井下監(jiān)測(cè)和信息反饋、修正

設(shè)計(jì)和日常監(jiān)測(cè)的動(dòng)態(tài)信息設(shè)計(jì)方法,才是符合井下巷道圍巖特性的科學(xué)的設(shè)計(jì)方法。其中

試驗(yàn)點(diǎn)調(diào)查包括圍巖強(qiáng)度、圍巖結(jié)構(gòu)、地應(yīng)力及錨固性能測(cè)試等內(nèi)容，在此基礎(chǔ)上進(jìn)行地

質(zhì)力學(xué)評(píng)估和圍巖分類，為初始設(shè)計(jì)提供可靠的參數(shù)。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)。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)。正常施工后還要進(jìn)行II常監(jiān)測(cè)，保證巷道安全。本設(shè)計(jì)包括試驗(yàn)點(diǎn)調(diào)查和地質(zhì)力學(xué)

評(píng)估，錨桿支護(hù)初始設(shè)計(jì)，井下施工所需材料、設(shè)備和工藝，礦壓監(jiān)測(cè)和儀器等內(nèi)容。

2試驗(yàn)點(diǎn)調(diào)查和地質(zhì)力學(xué)評(píng)估

東翼回風(fēng)下山與東翼回風(fēng)大巷相通，東翼回風(fēng)下山與828皮帶大巷相接，位于東翼皮

帶大巷的南側(cè)，西鄰DF90逆斷層，整個(gè)工程巷道全長(zhǎng)1654.4m。主要用于東翼下山采區(qū)各

工作面的回風(fēng)工作，現(xiàn)已掘進(jìn)900m多，支護(hù)方式為錨桿、錨索組合支護(hù)，頂板錨桿為＜|）20mm

螺紋鋼，兩幫為M6mm圓鋼，錨索直徑為＜（＞18.9mm,錨桿間排距為800X800mm,錨索為

2000X3000mm,施工質(zhì)量較差，支護(hù)效果差。該工程所處4#煤層埋深為230.7（北側(cè)）?

409.0m（南側(cè)）。

4#煤層平均煤厚6.1叫兩極厚5.8~7.0m,煤層結(jié)構(gòu)較簡(jiǎn)單，距亮煤以下0.7m有一層

厚約0.2m的中灰煤。

東翼回風(fēng)下山布置在未采區(qū)域，為實(shí)體巷道，沿4#煤層頂板掘進(jìn)。東翼回風(fēng)下山先于

830軌道下山（沿頂板）及830皮帶下山（沿底板）掘進(jìn)，巷間凈煤柱寬度為25.8巾，有■

定動(dòng)壓影響但較小。

2.1地質(zhì)構(gòu)造

東翼回風(fēng)下山所處煤巖層總體賦存較穩(wěn)定，煤巖層總體為一南傾的單斜構(gòu)造，巷道掘

進(jìn)至623m位置時(shí)，將揭露三維地震勘探出的落差約為3.0m的小型逆斷層，巷道掘進(jìn)至

919.8m位置時(shí)，將揭露三維地震勘探出的落差約為4.0m的正斷層。

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。

2.2水文地質(zhì)情況

因煤層頂板為砂巖及泥巖組合，且煤層本身為一弱含水層，掘進(jìn)后過一段時(shí)間會(huì)在巷

道內(nèi)節(jié)理、裂隙發(fā)育地段出現(xiàn)巷道幫頂潮濕現(xiàn)象，局部巷道會(huì)有滴水現(xiàn)象，使工作面內(nèi)局

部涌水量稍有增大，因是下山掘進(jìn)，因此掘進(jìn)時(shí)應(yīng)每隔一定距離將排水管路、排水設(shè)施及

泵窩準(zhǔn)備好，以便于及時(shí)排水。

1、在掘進(jìn)過程中要提前做好排水準(zhǔn)備工作，完善排水系統(tǒng)，排水管路隨工作面及時(shí)延

接，防止因工作面積水而影響掘進(jìn)工作。

2、掘進(jìn)過程中必須嚴(yán)格執(zhí)行“有掘必探”的探放水原則。

3、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。

2.3地質(zhì)力學(xué)測(cè)試結(jié)果

2.3.1地應(yīng)力

2012年初對(duì)潞新二礦進(jìn)行了四個(gè)測(cè)點(diǎn)的地應(yīng)力測(cè)量，結(jié)果如表1所示。從量值上來劃

分，潞新二礦應(yīng)力場(chǎng)量值屬于中等偏低應(yīng)力值區(qū)域。距離東翼回風(fēng)下山較近的后兩個(gè)測(cè)點(diǎn)

在數(shù)值上為。H＞。h＞。V型，即最大水平主應(yīng)力大于最小水平主應(yīng)力大于垂直應(yīng)力。根據(jù)

理論研究和數(shù)值模擬分析，在該類型應(yīng)力場(chǎng)環(huán)境中，巷道最優(yōu)的布置方向?yàn)橄锏垒S線方向

平行于最大主應(yīng)力方向，最大水平主應(yīng)力對(duì)巷道頂?shù)装宓挠绊懽饔么笥趯?duì)兩幫的影響。距

離東翼回風(fēng)下山最近的是第三測(cè)點(diǎn)，其最大水平主應(yīng)力方向?yàn)镹3L9°E,東翼回風(fēng)下山

的布置方向?yàn)镹2.5。E,與最大水平主應(yīng)力之間的銳角為29.4°,受地應(yīng)力的影響較大，

巷道頂板左側(cè)破壞相對(duì)嚴(yán)重。附表3.

序埋深垂直主應(yīng)力最大水平主最小水平主最大水平主

測(cè)站位置

號(hào)/m/MPa應(yīng)力/MPa應(yīng)力/MPa應(yīng)力方向

1680皮帶延伸下山3699.239.505.17N48.4°W

2E4205下順槽3055.7213.337.07N47°W

3東擴(kuò)830回風(fēng)下山2345.8511.126.01N31.9°E

4N4303下順槽1924.8010.005.39N27.7°E

2.3.2圍巖強(qiáng)度

第三測(cè)點(diǎn)頂板以上0?2.3m為泥質(zhì)砂巖，2.3?8.7m為砂質(zhì)泥巖，8.7?10m為砂巖,

巷幫為煤體，計(jì)算得4#煤體強(qiáng)度平均值為16.38MPa。

個(gè)

白

二15

〉S

S1O

5

0

012345678910

鉆孔深度(in)

2.3.3圍巖結(jié)構(gòu)

通過全景式電子窺視儀觀察孔壁不僅可以得到巷道頂板各巖層的巖性及厚度，還可以

清晰地看到各巖層的節(jié)理、裂隙、離層、破碎等結(jié)構(gòu)。

現(xiàn)場(chǎng)窺視得到的第三測(cè)點(diǎn)頂板巖層柱狀圖如圖4所示。礦方提供的地質(zhì)資料顯示，4#

煤層底板為5?10m的砂巖層，再往下為5#煤層。

附表4：

巖性厚度向)累積厚度(m)巖性描述

砂質(zhì)泥巖0.920.1灰-灰白色，巖層較完整性

煤0.419.2黑色，發(fā)亮，夾泥巖條帶

砂質(zhì)泥巖4.318.8夾煤線，巖層較為完整

煤0.514.5黑色，發(fā)亮

砂質(zhì)泥巖314夾煤線，裂隙較為發(fā)育

砂巖2.311灰白色，中厚層狀，夾少量礫巖，巖層較完整

灰白色，中厚層狀，層狀結(jié)構(gòu)，夾煤線，橫向裂

砂質(zhì)泥巖6.48.7

隙發(fā)育，巖層完整性一般

灰-灰白色，泥質(zhì)膠結(jié)，含植物化石，裂隙發(fā)育，

泥質(zhì)砂巖2.32.3

夾煤線，橫向裂隙較為發(fā)育，巖層完整性一般

3巷道支護(hù)形式和參數(shù)選擇原則

3.1設(shè)計(jì)原則

3.1.1支護(hù)參數(shù)確定的原則

(1)?次支護(hù)原則。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)。一方面，這是礦井實(shí)現(xiàn)高效、安全生產(chǎn)的要求，為采礦服務(wù)的巷道和嗣室等工程,

需要保持長(zhǎng)期穩(wěn)定，不能經(jīng)常維修；另一方面，這是錨桿支護(hù)本身的作用原理決定的。巷

道圍巖一旦揭露立即進(jìn)行錨桿支護(hù)效果最佳，而在已發(fā)生離層、破壞的圍巖中安裝錨桿，

支護(hù)效果會(huì)受到顯著影響。

(2)高預(yù)應(yīng)力和預(yù)應(yīng)力擴(kuò)散原則。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。一方面，要采取有效措施給錨桿施加較大的預(yù)應(yīng)力；另一方面，

通過托板、鋼帶等構(gòu)件實(shí)現(xiàn)錨桿預(yù)應(yīng)力的擴(kuò)散，擴(kuò)大預(yù)應(yīng)力的作用范圍，提高錨固體的整

體剛度與完整性。

(3)“三高一低”原則。即高強(qiáng)度、高剛度、高可靠性與低支護(hù)密度原則。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。

(4)臨界支護(hù)強(qiáng)度與剛度原則。錨桿支護(hù)系統(tǒng)存在臨界支護(hù)強(qiáng)度與剛度，如果支護(hù)強(qiáng)

度與剛度低于臨界值，巷道將長(zhǎng)期處于不穩(wěn)定狀態(tài)，圍巖變形與破壞得不到有效控制。因

此，設(shè)計(jì)錨桿支護(hù)系統(tǒng)的強(qiáng)度與剛度應(yīng)大于臨界值。

(5)相互匹配原則。錨桿各構(gòu)件，包括托板、螺母、鋼帶等的參數(shù)與力學(xué)性能應(yīng)相互

匹配，錨桿與錨索的參數(shù)與力學(xué)性能應(yīng)相互匹配，以最大限度地發(fā)揮錨桿支護(hù)的整體支護(hù)

作用。

(6)可操作性原則。提供的錨桿支護(hù)設(shè)計(jì)應(yīng)具有可操作性，有利于井下施工管理和掘

進(jìn)速度的提高。

(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。

3.1.2支護(hù)參數(shù)確定的依據(jù)

臨近工作面類似巷道現(xiàn)有支護(hù)狀況和地質(zhì)條件；

地質(zhì)資料以及地質(zhì)力學(xué)測(cè)試數(shù)據(jù)；

數(shù)值模擬計(jì)算結(jié)果；

現(xiàn)有科技成果和工程實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)。

3.2錨桿支護(hù)參數(shù)選取

①錨桿預(yù)應(yīng)力

預(yù)應(yīng)力是錨桿支護(hù)系統(tǒng)的決定性參數(shù)。預(yù)應(yīng)力過低，導(dǎo)致錨桿支護(hù)產(chǎn)生的應(yīng)力值小，形成

的壓應(yīng)力區(qū)范圍小，有效壓應(yīng)力區(qū)孤立分布，不能連成整體。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。

預(yù)應(yīng)力選擇原則是：使錨固區(qū)不產(chǎn)生明顯離層和拉應(yīng)力區(qū)。比較合理的錨桿預(yù)應(yīng)力取

值范圍應(yīng)達(dá)到桿體屈服強(qiáng)度的30-50%,錨桿直徑越大，強(qiáng)度越高，則錨桿預(yù)應(yīng)力越大。

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)。高預(yù)應(yīng)力支護(hù)系統(tǒng)對(duì)錨桿結(jié)構(gòu)、加工工藝與精度提出更高的要求。

錨桿預(yù)應(yīng)力及預(yù)應(yīng)力的擴(kuò)散起著決定性作用（圖6）。根據(jù)巷道條件確定合理的預(yù)應(yīng)力,

并使預(yù)應(yīng)力實(shí)現(xiàn)有效擴(kuò)散是支護(hù)設(shè)計(jì)的關(guān)鍵。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。特別是對(duì)于

巷道表面，即使施加很小的支護(hù)力，也會(huì)明顯抑制圍巖的變形與破壞，保持頂板的完整。

護(hù)表構(gòu)件在預(yù)應(yīng)力支護(hù)系統(tǒng)中發(fā)揮重要作用。

②錨桿長(zhǎng)度

隨著錨桿長(zhǎng)度增加，有效壓應(yīng)力區(qū)范圍與厚度增加，錨桿作用范圍擴(kuò)大。但錨桿長(zhǎng)度

中上部分的壓應(yīng)力減??；兩錨桿之間中部圍巖的壓應(yīng)力減小。在預(yù)應(yīng)力一定的條件下，錨

桿越長(zhǎng)，預(yù)應(yīng)力的作用越不明顯，主動(dòng)支護(hù)性越差。因此，錨桿越長(zhǎng)，施加的預(yù)應(yīng)力應(yīng)越

大。反過來，通過提高預(yù)應(yīng)力，可適當(dāng)減小錨桿長(zhǎng)度。錨桿長(zhǎng)度分別為1.6?2.6m的應(yīng)力

分布如圖5所示。

SZZ(Pa)

I5000

1

）預(yù)應(yīng)力2000

a20kN5000

-1000O

-20000

30000

-40000

-50000

.60000

?70000

(b)預(yù)應(yīng)■方100kN

附圖6：預(yù)應(yīng)力形成的應(yīng)力場(chǎng)分布

錨桿長(zhǎng)度1.6m的應(yīng)力場(chǎng)分布錨桿長(zhǎng)度2.0m的應(yīng)力場(chǎng)分布

錨桿長(zhǎng)度2.4m的應(yīng)力場(chǎng)分布錨桿長(zhǎng)度2.6m的應(yīng)力場(chǎng)分布

③錨桿密度

在一定預(yù)應(yīng)力下，單根錨桿周圍形成了類似錐形的壓應(yīng)力分布區(qū)域，壓應(yīng)力在錨桿尾部附

近最大，錨固起始處附近次之，錨桿自由段中部較小，錨桿端部處于近零應(yīng)力和較小的拉

應(yīng)力狀態(tài)。錨桿間距過大，單根錨桿形成的錐形壓應(yīng)力區(qū)域彼此是獨(dú)立的，不能形成整體

支護(hù)結(jié)構(gòu)。隨著錨桿間距縮小，單根錨桿形成的錐形壓應(yīng)力區(qū)逐漸靠近、相互疊加，連成

一體，形成整體支護(hù)結(jié)構(gòu)，當(dāng)錨桿增加到一定程度，再增加支護(hù)密度，對(duì)有效壓應(yīng)力區(qū)擴(kuò)

大、錨桿預(yù)應(yīng)力的擴(kuò)散作用變得不明顯。

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。不同錨桿間距的

支護(hù)應(yīng)力場(chǎng)，附圖7：

4根錨桿（間距1.4m）的支護(hù)應(yīng)力場(chǎng)5根錨桿（間距1.0m）的支護(hù)應(yīng)力場(chǎng)

6根錨桿（間距0.8m）的支護(hù)應(yīng)力場(chǎng)8根錨桿（間距0.6m）的支護(hù)應(yīng)力場(chǎng)

④錨桿角度

頂板角錨桿的角度對(duì)應(yīng)力場(chǎng)分布有顯著影響。垂直布置時(shí)，角錨桿與中部錨桿形

成的有效壓應(yīng)力區(qū)相互連接與疊加，在頂板形成厚度較大、分布比較均勻的壓應(yīng)力區(qū),

覆蓋了錨固區(qū)的大多數(shù)面積，錨桿預(yù)應(yīng)力擴(kuò)散與疊加效果最好。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。當(dāng)頂板角錨桿角度達(dá)到15°,兩個(gè)壓應(yīng)力區(qū)明顯分離。繼續(xù)加大角錨桿角度，

角錨桿與中部錨桿的壓應(yīng)力區(qū)分開的更遠(yuǎn)，成為彼此獨(dú)立的支護(hù)單元。因此，在近水

平煤層巷道中，頂板角錨桿最好垂直布置。如考慮施工需要一定的角度，最大角度不

應(yīng)超過10°。

（a）垂直布置（b）與垂線夾角10°（c）與垂線夾角30°

附圖8：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(附圖9a),與錨桿形成的

壓應(yīng)力區(qū)形成骨架網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)(附圖9b),保持圍巖完整性，減小圍巖強(qiáng)度降低。

(a)錨索支護(hù)(b)錨桿與錨索支護(hù)

3.3數(shù)值模擬計(jì)算

結(jié)合東擴(kuò)區(qū)下山組采掘條件及地質(zhì)力學(xué)測(cè)試結(jié)果，建立數(shù)值計(jì)算模型。進(jìn)行了五

個(gè)方案的模擬計(jì)算，分別為：

方案一：頂板錨桿間距800,兩幫錨桿800；錨桿排距800,錨索排距1600

方案二：頂板錨桿間距800,兩幫錨桿1100；錨桿排距900,錨索排距1800

方案三:頂板錨桿間距900,兩幫錨桿1100；錨桿排距900,錨索排距三00

方案四:頂板錨桿間距1100,兩幫錨桿1100；錨桿排距1000,錨索排距2000

方案五：無支護(hù)

計(jì)算結(jié)果如下表所示(附表5)：

方頂?shù)装遄畲笪灰?mm)兩幫最大位移(mm)

案頂板底板相對(duì)差值/%左幫右?guī)拖鄬?duì)差值/%

一42.630.673.2035.334.669.90

二47.932.780.610.141.542.383.819.9

三51.433.584.91643.342.986.223.3

四62.635.698.234.147.849.497.239

五82.147.2129.376.660.159.7119.871.4

從表中可以看出，當(dāng)錨桿間排距較小時(shí)，控制變形有定的效果，間排距變大時(shí),

變形隨之變大；但錨桿間排距過小會(huì)導(dǎo)致支護(hù)成本增加、掘進(jìn)速度變慢，因此應(yīng)取合

理的支護(hù)密度，使得支護(hù)經(jīng)濟(jì)合理，而變形量又在可控范圍內(nèi)。結(jié)合表中變形量數(shù)據(jù),

選擇方案三作為最佳方案。F圖為方案三的模擬結(jié)果(附圖10)。

(a)垂直應(yīng)力分布(h)

FLAC3D3.00

XISOOHOOt

rt5oo?^ot

Z211881

CflnkmrofZ-Di^ibceneoi

UagfK*I000?>000

*>4iM?40!lB-1?00?40l

?t2K0*4?lt??10000*00,

?10000*401to-rMOO?4tt

?7M0O0Mk>-?0000?4a：

480020：S?：9000MK

!?IMOO^tO09000?>?0

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S0000?4>nts7M0Q?40：

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I000(9401?*U0t?40i

IMr?.?2$?40：

(C)水平位移分布(d)垂直位移分布

BlockSuu

WConMngme

unmtpottVHUS*

(e)塑性破壞區(qū)分布(f)錨桿、錨索布置

4.1巷道支護(hù)斷面設(shè)計(jì)

E4401工作面與東翼回風(fēng)下山相鄰，地質(zhì)條件相似，所以E4401回采工作面采用與東翼回

風(fēng)下山支護(hù)設(shè)計(jì)相同的方案是可取的。

結(jié)合E4401下順槽的生產(chǎn)使用要求、運(yùn)輸設(shè)備尺寸以及圍巖變形預(yù)留量，巷道斷面設(shè)計(jì)如

下：正巷斷面呈矩形，掘進(jìn)寬4.2m,高3.1m,掘進(jìn)斷面積為13.02m2；車場(chǎng)斷面呈矩形，

掘進(jìn)寬4.6m,高3.1m,掘進(jìn)斷面積為14.26m2；機(jī)頭雨室斷面呈矩形，掘進(jìn)寬5.8m,高

3.5m,掘進(jìn)斷面積為20.3m?；均沿4#煤層底板掘進(jìn)。

4.2支護(hù)設(shè)計(jì)方案

通過理論分析、數(shù)值模擬計(jì)算及L1掘巷道的支護(hù)情況，確定E4401下順槽及車場(chǎng)、機(jī)頭硒

室采用錨桿錨索組合支護(hù)方案。

4.2.1正巷

1、頂板支護(hù)：

錨桿形式和規(guī)格：桿體為20#左旋無縱筋螺紋鋼筋，鋼材為335#錨桿專用鋼，長(zhǎng)度2.4m。

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MSK2335,另一支規(guī)格為

MSZ2360,鉆孔直徑為28mm,錨固長(zhǎng)度為1300mmo設(shè)計(jì)錨固力不低于105kNo

鋼筋托梁規(guī)格：采用①12mm的鋼筋焊接而成，寬度80mm,長(zhǎng)度3800mm。

托板：采用拱型高強(qiáng)度托板，鋼材強(qiáng)度不低于Q235,配合調(diào)心球墊和減阻尼龍墊圈。錨桿

托板尺寸要求不小于120X120mm,高度不低于36mln,厚度不小于8mm。

網(wǎng)片規(guī)格：采用金屬網(wǎng)護(hù)頂，網(wǎng)孔規(guī)格50X50mm,網(wǎng)片規(guī)格4600X1100mm,網(wǎng)片搭接100mm,

雙邊逐孔聯(lián)接。

錨桿布置：錨桿排距1000mm,每排5根錨桿，間距900mm。

錨桿角度：全部垂直頂板煤巖面打設(shè)。

錨桿扭矩：利用風(fēng)動(dòng)扳手?jǐn)Q緊螺母，擰緊力矩應(yīng)達(dá)到300N.m,但禁止超過450N.m?

錨索形式和規(guī)格：錨索材料為中18.9iwi、7股高強(qiáng)度低松弛預(yù)應(yīng)力鋼絞線，長(zhǎng)度6300mm,

鉆孔直徑28mln,采用?支MSK2335和兩支MSZ2360樹脂錨固劑錨固，錨固長(zhǎng)度為1920mm。

錨索托板：采用高強(qiáng)度拱形可調(diào)心托板及配套鎖具，錨索托板尺寸要求不小于300X300mm,

高度不低于56mm,厚度不小于12mm。

錨索布置：錨索為每?jī)膳艃筛贾?，排?000mm,間距1400mm。

錨索角度：垂直頂板煤巖面打設(shè)。

錨索預(yù)緊力：考慮到預(yù)緊力的損失，錨索張拉要達(dá)到250kN。

2、兩幫支護(hù)：

錨桿形式和規(guī)格:桿體為20#圓鋼,鋼號(hào)為Q235,長(zhǎng)度2.0m。

錨固方式：樹脂端部錨固，采用一支樹脂錨固劑，規(guī)格為MSZ2360,鉆孔直徑為28mm,

錨固長(zhǎng)度為820mm。設(shè)計(jì)錨固力不低于73kN。

鋼筋托梁規(guī)格：采用①8mm的鋼筋焊接而成，寬度50mm,長(zhǎng)度2400mm。

托板：采用拱型高強(qiáng)度托板，鋼材強(qiáng)度不低于Q235,配合調(diào)心球墊和減阻尼龍墊圈。錨桿

托板尺寸要求不小于100x100mm,高度不低于32mln,厚度不小于6mm。

網(wǎng)片規(guī)格：采用金屬網(wǎng)護(hù)幫，網(wǎng)孔規(guī)格50X50mm,網(wǎng)片規(guī)格2600X1100mm,網(wǎng)片搭接100mm,

雙邊逐孔聯(lián)接。

錨桿布置:錨桿排距1000mm,每排3根錨桿，間距1100mm。

錨桿角度：全部垂直巷幫煤巖面打設(shè)。

錨桿扭矩：利用風(fēng)動(dòng)扳手?jǐn)Q緊螺母，擰緊力矩應(yīng)達(dá)到200N.m,但禁止超過350N.m。

巷道支護(hù)布置如圖1卜1所示。

4.2.2車場(chǎng)

1、頂板支護(hù)：

錨桿形式和規(guī)格：桿體為20#左旋無縱筋螺紋鋼筋，鋼材為335#錨桿專用鋼，長(zhǎng)度2.4m。

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MSK2335,另一支規(guī)格

為MSZ2360,鉆孔直徑為28mm,錨固長(zhǎng)度為1300mm。設(shè)計(jì)錨固力不低于105kN?

鋼筋托梁規(guī)格：采用①12mm的鋼筋焊接而成，寬