第一章 总则
第1条 为了在煤巷、半煤巷(统称煤巷,下同)中科学、规范、有效地进行锚杆支护,提高质量、保证安全,促进徐州矿务集团有限公司煤巷锚杆支护技术的发展,特制定本规范。
第3条 煤巷锚杆支护施工必须严格按设计进行。
第4条 对涉及锚杆支护的有关人员(有关领导、工程技术人员、操作人员、安全监察人员)要进行技术培训。
第5条 本规范未涉及的有关技术,应按国家及原煤炭工业部等上级部门的有关规定执行。徐州矿务集团有限公司原有关规定与本规范相抵触的,以本规范为准。
第6条 本规范适用于徐州矿务集团有限公司主采煤层中的1、2、3、7、9煤层巷道。
第7条 煤层巷道采用锚杆支护,首先应对巷道围岩稳定性进行分类,为巷道锚杆支护设计、施工与管理提供依据。
第8条 以煤层巷道服务期内顶底板移近量为关键指标,以是否沿空、顶板岩性、岩石结构及其坚固性系数、断面大小为次要指标,将煤层巷道围岩分为5类,即Ⅰ类,非常稳定;Ⅱ类,稳定;Ⅲ类,中等稳定;Ⅳ类,不稳定;Ⅴ类,极不稳定。详见表1。
徐州矿区煤层巷道围岩稳定性分类 表1
类 别 | 顶底板移量h(㎜) | 顶板岩性 特征描述 | 典型巷道围岩 分类举例 |
Ⅰ | 非常稳定 | h<200 | 细砂岩、中粒砂岩;f>6;岩性很完整 | 夹河、张双楼9煤;三河尖7煤 |
Ⅱ | 稳定 | 200≤h<400 | 粉砂岩、砂页岩;f=4~6;岩体完整 | 东部矿区、夹河9煤;庞庄、夹河7煤实体 |
Ⅲ | 中等稳定 | 400≤h<800 | 7煤、砂页岩、泥岩;f=2~5;岩体较完整 | 三河尖7煤全煤实体;庞庄、夹河7煤、2煤;张双楼7煤 |
Ⅳ | 不稳定 | 800≤h<1200 | 砂页岩、泥岩、砂泥岩;f=2~5;岩体完整性差或破碎 | 托板张双楼9煤;庞庄、夹河7煤、2煤沿空;东部3煤实体;诧城1煤 |
Ⅴ | 极不稳定 | h≥1200 | 7煤、泥岩;f=2~4;煤、岩体完整性极差,松散破碎 | 东部3煤沿空、三河尖7煤全煤沿空 |
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第三章 锚杆支护设计
第9条 煤巷锚杆支护设计采用以工程类比法为主的“动态信息法”,即在采用工程类比法的基础上,分以下几个步骤进行:地质力学评估、初始设计、锚杆支护与围岩稳定监测和信息反馈、修改完善设计、再进行锚杆支护与围岩稳定监测和信息反馈、再次修改完善设计。
第10条 锚杆支护设计所需数据应以井下实测数据为基础。巷道开挖以后,应立即进行地质调查,并设点对锚杆支护与围岩变形状况进行监测,收集巷道围岩变形、锚杆支护稳定状况基础资料,对初始设计进行补充、修改、完善。
第11条 顶板支护:顶板必须采用左旋无纵筋螺纹钢等强锚杆进行支护。Ⅰ~Ⅱ类围岩顶板宜采用端头锚固,Ⅲ~Ⅴ类围岩顶板宜采用加长锚固。顶板锚杆试验抗拔力不小于锚杆理论极限载荷的50%(一般对左旋无纵筋螺纹钢锚杆而言,Φ18㎜锚杆试验抗拔力不小于60kN,Φ20㎜锚杆试验抗拔力不小于80kN,Φ22㎜锚杆试验抗拔力不小于100kN);紧靠巷道两帮的顶锚杆宜向煤帮倾斜,其倾斜角度与锚杆长度应在作业规程或措施中明确规定,其它顶锚杆应尽可能与岩层层面垂直,顶锚杆不得沿岩层层面布置。
第12条 巷帮支护:Ⅰ~Ⅴ类围岩巷道巷帮必须支护。除工作面切眼、服务年限小于2个月的煤层巷道、-800以上小湖系未采动侧煤层巷道可以使用木锚杆、玻璃钢锚杆、圆钢锚杆等护帮锚杆外,其余煤层巷道巷帮必须使用左旋无纵筋螺纹钢等强锚杆。木锚杆试验抗拔力不小于10kN;玻璃钢锚杆的试验抗拔力不小于30kN;圆钢锚杆的试验抗拔力不小40kN;左旋无纵筋等强锚杆的试验抗拔力不小于60kN。回采巷道靠工作面一侧巷帮宜优先采用可切割或易拆卸的锚杆。
第13条 锚杆布置方式:顶部永久支护锚杆必须紧跟迎头,且逐排向迎头施工,距离迎头的最大控顶距离不得超过1个循环进尺加300㎜的距离。每个循环支护工作完成后,紧靠迎头的一排顶部锚杆,距迎头的最大控顶距离不得大于1/2个锚杆排距,不得小于200㎜;巷道顶板最外侧锚杆距帮不大于300㎜,不得小于200㎜;两帮最上端锚杆距顶不大于300㎜,不得小于200㎜;Ⅲ~Ⅴ类围岩巷道两帮墙基锚杆距底板不大于300㎜,该锚杆宜向底板倾斜,其倾斜角度应在支护设计中作出规定,倾斜锚杆宜与异形托板配套使用,以提高锚固效果。
第14条 煤巷锚杆支护巷道原则上不宜破顶掘进,围岩破碎时可采用拱形断面,在满足通风
、运输、行人等条件下,巷道设计高度和宽度可预留一定的变形量,其变形量应在设计或规程措施中作出规定。
第15条 巷道断面设计由设计部门提供,支护设计方案必须由主管掘进的副总工程师牵头制定。
第16条 锚索不得替代锚杆参与主体支护,即锚索应打在两排锚杆之间,不得打在锚杆位置代替锚杆使用。
第17条 Φ15.24mm的小孔径预应力锚索:设计锚固力不小于240kN。锚索预紧力不得小于100kN,不大于120kN,在特殊地质条件下施工的锚索预紧力应在作业规程、措施中明确规定。必须对锚索实施拉拔试验,其试验拉拔力一般以锚索设计锚固力的80%为宜。
第18条 复杂地质条件及特殊地点的巷道:复合顶板、断层等构造带附近、综采开切眼、拆除扩巷、沿空掘巷、大跨度硐室、三四角门、皮带机头机尾巷、车场等扩巷段,破碎、易风化、潮解、遇水膨胀及弱化的围岩等。对于复杂地质条件及特殊地点的锚杆支护巷道,宜优先选择小孔径预应力锚索作加强支护,其它加强支护措施有:注浆固化、封闭围岩、架棚、点柱等,其加强支护延伸到正常巷道的距离不得小于5m。
第19条 Ⅲ~Ⅴ类围岩巷道在基本支护形式的基础上,必须另加锚索支护,其支护形式、支护参数必须在作业规程、措施中明确规定。
第20条 遇顶板淋水、帮渗水较大的施工巷道,应对该区域初期安装的锚杆进行抗拔试验,以确定锚固剂对该区域的适应性,并根据试验情况及时采取针对性措施。
第21条 需要封闭围岩时,可喷浆或混凝土。
第22条 锚杆孔径与锚杆直径之差应在6~12㎜范围内,树脂锚固药卷直径应小于施工钻头直径的4~7㎜。
第23条 金属锚杆支护参数系列见表2
项 目 | 取值范围 | 系 列 |
锚 杆 长 度(m) | 1.4~2.5 | 1.4 1.6 1.8 2.0 2.2 2.4 2.5 |
锚杆杆体直径(㎜) | 16~22 | 16 18 20 22 |
锚杆孔孔径(㎜) | 28~29 | 28 29 |
锚 杆 排 距(m) | 0.6~1.2 | 正常不超过二分之一的锚杆长度 |
锚 杆 间 距(m) | 0.6~1.2 | 正常不超过二分之一的锚杆长度 |
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金属锚杆支护系列 表2
第24条 根据动态信息法推荐的巷道锚杆支护主要形式与支护参数见
表3。
第四章 锚杆支护材料
第25条 煤巷锚杆支护使用的杆体、锚固剂、钢筋梁、钢带、托盘、螺母、垫圈、网等性能、强度及结构必须与锚杆的设计锚固力相匹配。
徐州矿区煤层巷道围岩分类及支护参数 表3
类别 | 煤层 | 沿空否 | 断面 (巷宽) | 顶板 岩性 | f | 支护结构 | 顶板(ø,㎜,长,m,间排距,m) | 帮(ø,㎜,长,m,间排距,m) |
Ⅰ | 9 | | 3.6×2.4 | 细、中粒砂岩 | >8 | 单体锚杆、端头锚固 | Ø16、18㎜,长1.6、1.8m,间排距0.8-1.2m | Ø16㎜,长1.6m,间排距0.8-1.2m |
7 | | 4.0×2.4 | >6 |
Ⅱ | 9 | | 3.6×2.4 | 粉砂岩、砂页岩 | 4-6 | 锚、梁、端头锚固 | Ø18,长1.6、1.8、2.0,间排距0.8-1.0 | Ø16,长1.6,间排距0.8-1.0 |
7 | | 3.0×2.4 |
Ⅲ | 7 | | 4.0×2.8 | 7煤 | 2-3 | 锚、梁、网、端头或加长锚固 | Ø18、20,长1.8、2.0、2.2、2.4,间排距0.7-0.9 | Ø16、18,长1.6、1.8、2.0,间排距0.8-1.0 |
7 | | 3.6×2.4 | 泥岩 | 3-5 |
2 | | 3.0×2.4 | 砂页岩 |
Ⅳ | 9 | | 4.0×2.5 | 泥岩 | 2-4 | 锚、梁、网、索,加长或全长锚固 | Ø18、20、22,长2.0、2.2、2.4,间排距0.7-0.8,锚索按顶板面积每10-20㎡一根,长度5-7m | Ø18、20,长1.8、2.0、2.2,间排距0.7-0.8 |
7 | 沿 | 3.6×2.4 | 泥岩 | 3-5 |
3 | | 4.0×3.0 | 泥岩 | 2-5 |
2 | 沿 | 3.0×2.4 | 砂泥岩 | 3-5 |
1 | | 3.0×2.2 | 砂泥岩 | 2-4 |
Ⅴ | 3 | 沿 | 4.0×3.0 | 泥岩 | 2-4 | 锚、梁、网、索,加长或全长锚固 | Ø20、22,长2.0、2.2、2.4、2.5,间排距0.7-0.8,锚索按顶板面积每10-20㎡一根,长度5-7m | Ø18、20、22,长1.8、2.0、2.2,间排距0.7-0.8 |
7 | | 4.0×2.8 | 7煤 | 2-3 |
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备注:
1、 采空侧与实体侧巷道矿压观测结果表明:围岩强度越大,两类巷道围岩变形差异性越小,围岩强度越小,两类巷道围岩变形差异性越大。
2、 采动对巷道围岩变形的影响,使得采空区侧与实体煤侧巷道的差异主要表现在两帮变形和底鼓量上。
3、 实践证明,巷道跨度与锚杆长度的关系,一般巷道跨度3~4m,宜取下限值,4~5m宜取中间值,大于5m,宜取上限值。
4、 7煤采动或留设煤柱的支撑压力对其下方Ⅱ、Ⅳ类9煤掘进巷道影响时,巷道矿压显现明显,支护强度应适当提高,支护参数一般宜取上限值。
5、 掘进与回采同时相向进行开采时,属于矿压显现剧烈期,对巷道支护影响巨大,此时应考虑加强支护。
6、 构造应力影响的地段和区域,支护应全面加强,支护参数一般宜取上限值或采取其它加强支护方式。
第26条 锚杆支护材料应符合以下规定:
1、树脂锚固剂:必须执行中华人民共和国行业标准。树脂锚固剂生产厂家应提供质量合格、稳定的产品,锚固剂中固化剂的颜必须符合行业标准中的规定,对锚固剂的性能、特征、外形尺寸、搅拌时间、初凝时间及正确的使用方法均在产品说明书中说明。使用树脂锚固剂的井口内不得同时混用不同生产厂家的锚固剂。变更供应厂家或应用新型锚固剂前必须经本单位掘进副总工程师批准,并针对变更后的锚固剂性能采取相应措施。
2、锚杆(包括桁架拉杆等):金属杆体抗拉屈服强度不小于320MPa,抗拉极限强度不小于500MPa,延伸率不低于16%。锚杆杆体尾部螺纹必须采用滚丝工艺加工,尾部螺纹长度为90±5㎜。同一时期内各矿井不得混用不同厂家的同一规格的锚杆。
3、钢带或钢筋梁:材料极限抗拉强度不应小于360MPa。
4、托盘:在执行中华人民共和国行业标准的基础上,按以下规定:金属锚杆托板厚度不得低于8㎜,面积不得小于100㎝2(最窄边边长不得小于10㎝),Ⅳ~Ⅴ类围岩巷道使用的托板厚度不得低于10㎜,面积不得小于144㎝2(最窄边边长不得小于12㎝),孔眼眼位居托
板中间,直径比锚杆杆体直径大1.5~2㎜,用钻床或冲床加工。宜优先选用碟形托板和与锚杆杆体材料相匹配材质的托盘,不得使用铸铁托盘。托盘的抗穿透强度应与锚杆的设计锚固力相匹配。