综采工作面锚杆支护设计专篇Word文件下载.docx
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,落差H=1.4m),对掘进影响较大。
4.2、本工作面XV13054巷预计在掘进至距三水平一盘区回风巷向里530m处将揭露逆断层F45(走向22°
,倾向112°
,倾角25°
,落差H=6m),对掘进影响很大。
4.3、工作面掘进过程中,局部底板将出现厚约0.2m的含黄铁矿泥岩区和厚0.3~0.8m的泥质砂岩区,对掘进有一定影响。
5、水文地质情况
本工作面水文地质条件较为简单,掘进过程中主要充水源为上覆K2石灰岩层间裂隙水及上部采空区积水下渗,预计最大涌水量为48m3/h,正常涌水量为0~12m3/h,队组掘进前将排水系统安装到位并及时跟进,确保工作面一旦有水能及时排出。
6、影响采掘的其它地质因素
根据地质说明书提供可知,本工作面瓦斯相对涌出量为2.6m3/t;
二氧化碳相对涌出量为1.0m3/t;
煤尘无爆炸性;
Ⅱ级自燃煤,地温预计为15°
C—19°
C,地压预计为7.07~10.37MPa。
7、地应力
XXX矿十五号煤层区域的地应力总体上以水平应力为主。
最大水平主应力方向主要集中在N22.3°
W与N46.3°
W之间。
从整个矿区的围岩强度测试结果来看,十五号煤层的单轴抗压强度变化较大,煤体强度大约在7.46—17.54Mpa之间,特别是煤层下部煤体较软。
从煤层顶板来看,直接顶为灰岩,支护强度大,适宜用锚杆支护。
从巷道钻孔窥视的结果来看,顶板岩层节理和裂隙较发育,在岩性发生变化时,易产生离层;
特别是锚杆锚固区以外,层理发育,产生离层的概率相对要大。
根据地质力学评估结论,该工作面可以采用锚杆支护。
二、锚杆支护设计
1、巷道支护断面设计
考虑到掘进过程中设备尺寸、通风要求和巷道围岩变形预留量及综采设备安装布置要求,设计巷道断面尺寸如下:
巷道断面呈矩形,XV13501巷、XV13054巷主断面均为毛宽4.5m,毛高2.6m,净宽4.3m,净高2.5m,掘进断面积为11.70㎡;
其中XV13051巷、XV13054巷内皮带机头硐及移变泵站硐为毛宽5.2m,毛高2.6m,净宽5.0m,净高2.5m,掘进断面积为13.52㎡;
XV13054巷与XV13052巷之间横川断面均为毛宽4.5m,毛高2.4m,净宽4.3m,净高2.3m,掘进断面积为10.8㎡,其中一横川断面为毛宽4.5m,毛高2.6m,净宽4.3m,净高2.5m,掘进断面积为11.7㎡;
切眼为已掘巷道,毛宽7.0m,毛高2.6m,净宽6.8m,净高2.5m,掘进断面积为18.20㎡。
XV13052巷为原XV1304泄水巷(已掘)断面为:
毛宽4.5m,毛高2.6m,净宽4.3m,净高2.5m,掘进断面积为11.70㎡;
毛宽4.8m,毛高2.6m,净宽4.6m,净高2.5m,掘进断面积为12.48㎡;
掘进皮带机头硐及移变泵站硐为毛宽5.2m,毛高2.6m,净宽5.0m,净高2.5m,掘进断面积为13.52㎡。
2、锚杆支护初始设计
2.1、XV13051巷、XV13054巷及XV13054巷与XV13052巷之间横川采用锚网梁组合支护,并采用锚索进行补强,巷道顶板采用钢筋托梁作为锚杆支护的组合构件。
2.1.1巷道顶板K2石灰岩完整时,采用以下支护形式:
锚杆形式和规格:
杆体为Φ20左旋无纵筋螺纹钢筋,长2.0m,杆尾螺纹为M22。
锚杆锚固方式:
树脂加长锚固,采用一支K2360锚固剂。
钻孔直径为28mm,孔深1950mm,锚固长度827mm。
钢筋托梁规格:
采用Φ16mm的钢筋焊接而成,宽度80mm,顶板钢筋托梁长度分别为3.1m(4.3米断面)、4.6m(5米断面),帮部钢筋托梁长度为2.0m。
锚杆托盘:
采用规格为长×
宽×
厚=150×
150×
8mm的拱形高强度托盘,承载能力应与锚杆杆尾螺纹承载力相匹配。
锚杆角度:
顶板锚杆均垂直于巷道顶板,帮部锚杆垂直于巷道帮部。
网片:
采用新型双抗塑料网进行护帮,网孔规格为40×
40mm,规格为1600×
2300mm,连接方式采用搭接形式,搭接长度为80mm,并采用双股16#铅丝每隔100mm联一道。
顶板锚杆预紧力矩不低于300N·
m,锚固力不低于100kN,帮部锚杆预紧力矩不小于200N·
m,锚固力大于80kN。
锚索形式和规格:
采用Φ17.8-1-5300型锚索,索体为高强度低松弛钢绞线,长5.3m,公称直径为17.8mm,头部设有树脂锚固剂搅拌头,尾部配有高强度锚具。
锚索锚固方式:
树脂端部锚固,采用2支锚固剂,规格为K2360。
钻孔直径为28mm,孔深5100mm,锚固长度为1406mm。
锚索托盘:
采用300×
300×
16mm的钢板,承载能力应与锚索索体强度相匹配。
锚索预紧力:
预紧力为150kN。
具体支护参数如下图:
插图一:
4.3米断面锚杆支护图
(一)
插图二:
5.0米断面锚杆支护图
(一)
2.1.2、顶板K2石灰岩不完整,存在软岩、裂隙、方解石脉时,采用以下支护形式:
采用Φ16mm的钢筋焊接而成,宽度80mm,顶板钢筋托梁长度分别为4.1m(4.3米断面)、4.7m(5米断面),帮部钢筋托梁长度为2.0m。
顶板采用10#铅丝编织而成的菱形网护顶,规格分别为长×
宽=4300×
1300mm(4.3米断面)、长×
宽=5000×
1300mm(5.0米断面),网孔规格为50×
50mm。
网间采用搭接形式,搭接长度不少于100mm,并用16#双股联网丝每隔100mm一道联紧。
帮部采用新型双抗塑料网进行护帮,网孔规格为40×
40mm,规格为1300×
插图三:
4.3米断面锚杆支护图
(二)
插图四:
5.0米断面锚杆支护图
(二)
2.2、XV13051巷运料横川、XV1305运料横川煤巷段及XV13054巷151皮带巷与151回风巷之间采用锚网梁组合支护,并采用锚索进行补强,巷道顶板采用钢筋托梁作为锚杆支护的组合构件,采用以下支护形式:
采用Φ16mm的钢筋焊接而成,宽度80mm,顶板钢筋托梁长度分别为3.7m,帮部钢筋托梁长度为2.0m。
采用10#铅丝编织而成的菱形网护顶,规格分别为长×
宽=4000×
1300mm,网孔规格为50×
插图五:
4.0米断面锚杆支护图
2.3、XV1305切眼采用锚网梁组合支护,并采用锚索进行补强,巷道顶板采用钢筋托梁作为锚杆支护的组合构件。
采用以下支护形式:
2.3.1顶板支护
采用Φ16mm的钢筋焊接而成,宽度80mm,顶板钢筋托梁长度为6.2m。
锚杆布置:
每排布置5根锚杆,排距为1200mm,间距1500mm,距帮500mm。
顶板锚杆均垂直于巷道顶板。
宽=6800×
m,锚固力不低于100kN。
锚索布置:
每隔2.4米布置一排,每排2根锚索,每排锚索打在两排锚杆正中的位置距两帮距离相等,即锚索间距3000mm,距帮分别为2000mm。
预紧力为200kN。
2.3.2帮部支护
Ⅰ、非回采帮支护
每排布置2根锚杆,排距为1200mm,间距1500mm,距顶300mm,起锚高度600mm。
采用Φ16mm的钢筋焊接而成,宽度80mm,帮部钢筋托梁长度为2.0m。
帮部锚杆均垂直于巷道帮部。
2200mm,连接方式采用搭接形式,搭接长度为80mm,并采用双股16#铅丝每隔100mm联一道。
帮部锚杆预紧力矩不小于200N·
Ⅱ、回采帮支护
杆体为Φ20树脂玻璃钢锚杆,长2.0m,杆尾螺纹为M22。
托盘:
采用规格为直径×
厚=φ20×
6mm的配套的高强度拱型托盘。
端部锚固,采用一支K2360锚固剂。
每排布置3根锚杆,排距为1200mm,间距900mm,距顶300mm,起锚高度500mm。
帮部锚杆预紧力矩不小于40N·
m,锚固力大于70kN。
2.4、XV13052巷为原XV1304泄水巷(已掘),采用锚网梁组合支护,并采用锚索进行补强,巷道顶板采用钢筋托梁作为锚杆支护的组合构件。
2.5、设计在应用过程中,如遇地质条件发生较大变化,根据地质条件和监测数据反馈,设计不能满足安全生产时,及时对设计进行修改,并下达设计修改通知书。
三、锚杆支护材料
锚杆支护材料如下表所列。
1、XV13051巷、XV13054巷及XV13054巷与XV13052巷之间横川锚杆支护材料清单:
(一)
序号
断面
名称
规格
每排数
每米数
100米
10%
巷道数
富余量
1
4.3m
高强度螺纹钢锚杆
Φ20-M22-2000㎜
9
6
600
660
5.0m
10
6.67
667
734
2
树脂药卷
K2360
9.5
6.33
633
696
10.5
7
700
770
3
钢筋托梁(帮)
SB-16-1600-2
1.33
133
146
钢筋托梁(顶)
SB-16-3100-3
0.67
67
74
SB-16-4600-4
0.67
74
4
锚杆托盘
8mm
5
4.3m、
双抗塑料网
2300mm×
1600mm
菱形金属网
4300mm×
各备20套,以便顶板破碎,护顶时使用。
5000mm×
2、XV13051巷、XV13054巷及XV13054巷与XV13052巷之间横川锚杆支护材料清单:
(二)
8.33
833
916
11
9.17
917
1009
10.67
8.89
889
978
11.67
9.73
973
1070
SB-16-2000-3
1.67
167
184
SB-16-4100-4
0.83
83
91
SB-16-4700-5
0.83
83
91
1300mm
3、XV13051巷运料横川、XV1305运料横川煤巷段及XV13054巷(4.0米断面)锚杆支护材料清单:
Φ18-M20-1800㎜
3.3
330
363
3.9
390
429
SB-16-3700-3
0.6
60
66
锚杆托盘(顶)
锚杆托盘(帮)
2500mm×
备20套,以便帮部酥软或片帮严重时,护帮时使用。
1100mm
4、所有锚杆支护材料必须经技术中心进行质量检测,有技术中心下发的准入下井使用报告单,方可下井使用,严禁使用没有经过技术中心检测的锚杆支护材料和经过技术中心检测不合格(即不准下井使用)的锚杆支护材料。
5、树脂药卷
树脂锚固剂型号为:
K2360,即直径23mm,长度600mm,固化时间为快速。
6、托盘
顶部为拱形高强度托盘,托盘的力学性能与锚杆杆体配套。
7、钢筋托梁
采用Φ16mm的钢筋焊接而成,外宽80mm。
在安装锚杆的位置处焊上两段纵筋,以便安装锚杆,具体规格见附表。
8、锚索
锚索索体材料为高强度低松弛钢绞线,公称直径17.8mm,极限拉断力260KN,延伸率不小于3.5%。
头部设有树脂锚固剂搅拌头,锚索尾部配有高强度锚具。
锚索托盘为300×
16mm的钢板。
四、锚杆、锚索施工工艺
锚杆、锚索的施工是项目关键部分,必须按照设计要求,保证施工质量。
1、施工机具
施工所用机具如表3所列。
采用单体风动锚杆机钻装锚杆。
配套钻杆为B19型中空钎杆(接长钻杆),钻头为Φ27mm双翼钻头。
用帮锚杆钻机钻帮锚杆眼。
2、施工前的准备工作
⑴准备好施工所需的一切材料、机具和矿压观测仪器,并保证质量。
⑵对施工队组进行技术培训,使其了解施工目的、施工工艺和要求,掌握有关机具的操作,以便在井下施工中保证质量。
3、施工工艺和技术要求
⑴施工工艺过程
施工工序包括掘进和支护两大部分。
巷道顶板支护的施工工艺流程为:
机组掘进→找掉危岩出煤→临时支护(打注部分顶板锚杆作为临时支护)→打注其它永久支护锚杆。
锚索施工工艺:
定锚索孔位→用锚杆钻机钻进锚索钻孔→清孔→往钻孔内放入树脂药卷→用锚索头部顶住树脂药卷并送入孔底→升起锚杆钻机并用搅拌器联接钻机和锚索尾部→转动锚杆钻机搅拌树脂药卷至规定时间(根据树脂药卷使用说明书,一般为15—30秒)→停止搅拌等待规定时间(根据树脂药卷使用说明书,一般为1分钟)后收缩锚杆钻机,卸下搅拌器→等待15分钟→套上托盘安装锚具→用涨拉设备涨拉锚索直到设计预紧力。
两帮锚杆施工工艺:
钻孔清孔安装树脂药卷和锚杆上托盘紧固锚杆。
表3施工所需机具
名称
型号
数量
产地
锚杆钻机
MQT-130-A
4台
帮锚杆钻机
MQB-35J
3台
钻杆
B19,1.0m
50套
B19,2.0m
接长钻杆
B19,1.0×
9m
20套
钻头
Φ27mm,双翼
200个
帮锚杆钻杆
Φ38mm,1.8m
帮锚杆钻头
Φ42mm,双翼
⑵技术要求
①掘进
采用掘进机掘进,采用一次成巷的掘进方法。
要求按设计尺寸施工,保证成形质量。
严禁超挖或欠挖。
②临时支护
采用在掘进机上托梁器将将π型钢梁托起护顶进行临时支护。
③XV13051巷及XV13054巷安装顶部锚杆。
a、锚杆要紧跟掘进头及时支护,最大控顶距不得超过规程规定。
b、锚杆孔采用MQT-130-A钻机钻成。
先用1.0m的短钎杆,后换2.0m的长钎杆,采用Φ27mm钻头。
钻孔时升起锚杆钻机,使钻头插入相应的钢筋托梁孔中,然后开动锚杆钻机进行钻孔。
孔深要求为1950+30mm,并保证钻孔角度。
钻头钻到预定孔深后下缩锚杆钻机,同时清孔,清除煤粉和泥浆。
c、放入K2360型树脂药卷。
锚杆杆体套上托盘及带上螺母,杆尾通过安装器与锚杆钻机机头联接,头部插入已装好树脂药卷的钻孔中,升起锚杆钻机,将孔口处的药卷送入孔底。
d、利用锚杆钻机搅拌树脂药卷。
树脂药卷搅拌是锚杆安装中的关键工序,搅拌时间按厂家要求严格控制,同时要求搅拌过程连续进行,中途不得间断。
停止搅拌后等待1分钟左右。
e、利用锚杆钻机拧紧螺母,使锚杆具有一定的预紧力。
然后预紧至设计预紧力矩。
④XV13051巷、XV13054巷安装帮锚杆
a、锚杆孔采用MQB-35J钻机完成,孔深要求195030mm,并保证钻孔角度。
b、帮锚杆可滞后工作面9米锚杆安装,如巷道处于构造异常带内,围岩发生变化,出现片帮,在巷道交岔点地段时,帮锚杆应紧跟工作面安装。
⑤锚索安装
a、锚索应紧跟掘进工作面安装。
b、采用MQT-130-A钻机,配B19中空六方接长钻杆和Φ27mm双翼岩石钻头钻孔。
孔深控制在5050—5100mm内。
c、安装树脂药卷,放入1只K2360型树脂药卷,插入锚索将树脂药卷推至孔底。
d、锚索下端用专用搅拌器与锚索钻机相连,开机搅拌。
先慢后快,待锚索全部插入钻孔后,采用全速旋转搅拌规定时间(根据树脂药卷使用说明书,一般为15—30秒)。
停止搅拌后等待规定时间(根据树脂药
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