回采巷道锚杆支护设计.pdf

第 2 7卷第 2期 2 0 0 8年 2 月 煤炭技术 C o a l T e e h n o l o g y Vo 】 ． 2 7． No ． 2 R 西 ． 2 0 0 8 回采巷道锚杆支护设计 于先 富，阎 石 辽宁工程技术大学 ，辽宁 阜新 1 2 3 0 0 0 摘要 在煤 矿回采巷道中 ， 巷道受动压影响较大 ， 这决定 了其巷道支护方法与其他巷 道有 所不同。简要 介绍 了在 回采巷道 中巷道支护的特点及我国 目前所采用的锚杆支护设计 的 2 种方法 ， 并 以此为依据 在实际应 用中进行 了巷 道支护设计， 最终取得了良 好效果。 关 键 词 回 采 毫 、 支 护 设 计 ； 锚 杆 中图分类号 T D 3 5 3 文献标识码 A 文章编号 1 0 0 8 8 7 2 5 2 o 0 8 0 2 0 0 4 8 0 3 De s i g n o f Bo l t S u p p o r t i n M i n i n g Ro a d wa y YU Xi a nf u，YAN S h i L i a o n i n g T e c h n i c a l U n i v e r s i t y ， F u x i n 1 2 3 0 0 0 ， C h i n a Ab s t r a c t Th e d y n a mi c p r e s s u r e u s u a l l y p l a y s a l l i mp o r t a n t p a r t i n t h e c o a l mi n i n g r o a d wa y．I t d e t e r mi n e s t h a t the s u p po rt d e s i g n o f the mi n i n g r o a d wa y d i ffe ren t f r o m t h e o t h e r s． Th e p a p e r i n t r o d u c e d t h e t e c h n i c a l c h a r a e t e r s o f s u p p o rt i n t h e mi n i n g r o a d wa y an d the t wo me t h o d s o fb o l t s u p p o rt i n o u r c o u n t r y．C o mb i n i n g wi th thi s ， we c a r r i e d o n s u p po rt d e s i g n i n p rac t i c e ， a n d o b t a i n e d s o me g o o d e ff e c t s a t l a s t ． Ke y wo r d s mi n i n g r o a d wa y ；s u p p o rt d e s i gn ；b o l t O概述 工作 面回采巷道 通常指 工作面 的运输巷 和 回风 巷 ， 该巷道 布置在煤 层 中 ， 巷 道断面 的形状多数 为梯 形和矩形。煤巷的突出特点就是 承受采动支承压 力 ， 围 岩破 碎 ， 变形 量 大。采 动巷 道锚杆 支 护设计 ， 首先要 对巷 道所要经 受采动 影响过程及 影响程度 进 行准 确的评估 ， 对巷 道 使 用要 求 和设计 目标 给予 准 确定 位 。比如 ， 是按 采动影 响时的支 护难 度设 计 ， 还 是按采动影响前的使用要求设计， 不同的设计思想， 结果大不相 同 。 巷道设计之前， 要对围岩的地质条件、 物理力学 性质 、 松动 圈、 采 动 影 响程 度 、 矿 压显 现规 律 等 因素 进行 深入 的调查分 析 ， 必要 时 对原 岩 应力 的大 小 和 方向进行测试 ， 为巷道支护设计提供可靠的基础数 据资料 ， 这是取得 良好设计效果的重要保证。 1 煤巷锚杆支护设计方法 1 ． 1 工 程类 比设计 方法 工程类 比法是在 现有理论 基础上 ， 参照 已有大 塌 陷坑积水 的条件 。 4 结束语 针对南 一 、 南 二采 区地表 积水塌 陷坑下 2 S 2工 作面 安全开 采 问题 ， 经过对 矿井充水 因素 、 覆 岩导水 裂缝带发育高度、 断层与钻孔导水性、 小康及大平煤 矿防治水工作经验等的分析与研究 ， 认为工作面可 以实现安全开采。 1 根据已掌握的康平煤田， 尤其是小康煤矿覆 岩破坏规律 ， 按照 建筑物 、 水体、 铁路及主要井巷煤 柱 留设 与压 煤开 采规 程 有 关 规定 ， 预 计 2 S 2综 放 工作 面煤层 最大采厚 度 1 3 m条件 下 ， 导水 裂缝 带发 育最大高度 2 6 0 m， 防水安全煤岩柱厚度 5 5 7 m， 保 护层厚度 2 9 7 m， 符合国家 建筑物、 水体 、 铁路及 主 要井巷煤柱留设与压煤开采规程 关于水体下安全 采 煤的有关 规定 。 2 井 田勘探及采掘实见 ， 区内断层 为闭合 断 层， 未见有断层出现涌 漏 水现象 ， 断层导水性和含 水性 极其微 弱。工 作 面 内及 附近 区域 ， 断层 发 育 于 煤系地层 中， 落差多 3 m以下或 3 m左右。工作面 回采过程中， 个别断层会对矿床充水有一定影响， 但 不会导通地表塌陷坑积水。 3 小康煤矿井 田内各类地质钻孔 ， 在可采煤 层 、 与可采煤 层 同一 层位的不 可采煤 层顶底板 ， 因断 层将煤层 断失 的断层 上下盘 、 风化带 、 第 四系层段 等 均进行了封闭， 可实现安全开采。 收稿 日期 2 0 0 7 1 02 3 ； 修订 日期 2 0 0 71 21 0 作者简介 于先富 1 9 8 3一 ， 男 ， 辽宁朝阳人 ， 研究生 ， 现就读于辽 宁工程技术大学 ， E m a i l g u o g u o y u 4 1 1 1 6 3 ． C O rn 。 维普资讯 第 2 期 于先富， 等 回采巷道锚杆支护设计 4 9 量工程实践的经验参数 ， 通过工程相似条件下的类 比。 直接确定新开工程支护参数的一种方法。 1 ． 2 应用悬 吊作用理论确定锚杆支护设计参数 悬 吊作用理论是将巷道两帮或顶板围岩出现的 破碎 岩体 用锚杆 悬 吊在 稳 定 岩层 上 ， 从而 减 少或 限 制围岩的滑移和冒落。该方法适用于层状岩体、 平 顶巷道 的锚杆 设计 。 1 ． 2 ． 1 锚杆 长度 的确定 L Ll 2 3 式 中 锚杆 长度 ， m； 。 锚杆外露 长度 ， m； 锚杆有效 长度 ， m； ， 锚杆锚 固长度 ， m。 1 锚杆外 露 长度 ， 的确定 ． 垫板厚度 螺母厚度 0 ． 0 20 ． 0 3 m， 一 般 L ， 0 ． 1 5 m 。 2 锚杆 有效长 度 的确定 锚杆有效长度 的确定方法有两种 一种是采 用声波法测出巷道围岩松动圈范围； 另一种方法是 采用普氏自然平衡拱理论确定 的尺寸。 ①声波法确定 L 巷道顶 或帮 松动圈影响范围 当已知某一水平高度巷道围岩松动圈影响范围 时， 可按下式确定任一水平高度巷道围岩 二水平巷 道围岩 相同 松 动圈影 响范 围。 0 ． 5 1 5 2 式中 。 已测松动 圈影响 范围 ， m； 日 现水平垂深， m； 风 已测水平垂 深 ， m。 ②普氏自然平衡拱理论确定 巷道 顶锚杆有 效长 度 的确定 ， ≥3时， K 2 ／ J z - ． d ， ≥2时， ￡ 7 1 L BH e o t 4 5 。 ] 巷道帮锚杆有效长度 厶 的确定 ． 1 f B一1 L 2 而 式中 卜普氏系数 ； B 巷道跨 度 ， m； 日巷道掘进高度 ， m； 内摩擦角， 。 。 3 锚杆锚固长度 的确定 L，0． 30． 4 m 1 ． 2 ． 2锚杆 间排距 的确 定 对锚杆支护巷道， 考虑施工工艺通常取间排距 相等， 锚杆间排距 D按下式计算 D ≤0． 5 L 1 ． 2 ． 3锚杆 直径 的确 定 锚杆直径 d可按下式计算 1 ， d L 1 ． 2 ． 4锚杆锚 固力的确定 锚杆锚固力 p可按下式计算 QK L 2 D r 式 中 Q 锚杆 锚 固力 ， t ； K 锚杆安全系数， 取 23 ； 锚杆 有效 长度 ， m； r 岩 石密度 。 t i m 。 2 英安矿 3 2 6 0 1 工作面两巷锚杆支护设计 英安矿 3 2 6 0 1工作面两巷锚杆支护设 计采用 “ 工程类比法” 和“ 悬吊作用理论法” 两种都可。采用 “ 工程类比法” 时只要现场工程技术人员对新开巷道 围岩稳定状况进行准确判 断后 ， 参照实践经验查表 即可确定基本支护形式和主要技术支护参数。下面 针对 3 2 6 0 1 工作面两巷锚杆支护 ， 具体介绍悬 吊作 用理论锚杆支护参数的确定方法。 2． 1工程概况 巷道施工地点为三采区 3 2 6 0 1 工作面运输巷和 回风巷， 煤层柱状图见图 1 。 岩 石 厚度 名 称 柱状 说 明 ／m ，／，，，， ／／／／／／ 。 砂页 4 “ -．6 ／／／／／／ ／，／／／， ,5 “ 0 ． C 6 - -a0 禽凝 j j l 层 2 ．6 8 粉砂 屡n盈 。 扶白色 粉抄岩 图 1煤 层 柱 状 图 3 2 6 0 1 工作面两巷断面形 状均为矩形 ， 巷道宽 4 0 0 0 ton i 。 高 2 5 0 0 to n i 。 考虑工作面采动影响 ， 顶板岩性 和掘进断面跨 度等因素 ， 支护方式选择 锚杆 锚索 金属网 钢 筋梯支护。 2 ． 2 3 2 6 0 1工作面两巷锚杆支护参数的确定 1 锚杆长度的确定 巷顶锚杆长度为 L Lt 2 L30． 1 51． 6 00． 42 1 5 m 取 L2． 2 m 巷帮锚杆长度为 维普资讯 5 0 煤炭技术 第 2 7 卷 L Ll 2 L30． 1 51． 20． 41． 7 5 r f l 取 L1 ． 8 m 注 锚杆 有效 长度 的确定 ， 巷顶 l ；1 ． 6 m， 巷帮 L 1 ． 2 m， 在条件允许的情况下 ， 尽量采用现 场实测值 ， 因普氏自然平衡拱理论计算方法确定 时 ， 值往往偏高， 对有些岩性不适用。 2 锚杆间排距 D的确定 巷 顶 D≤0 ． 5 L 0 ． 5 2 ． 21 ． 1 m 巷 帮 D≤0 ． 5 L 0 ． 51 ． 8 0 ． 9 m 取 D 0 ． 8 m 通常煤巷锚杆间排距应小于 1 ． 0 m 。 3 锚杆直 径 d的确定 巷 顶 d 南 2 0 m m 巷 帮 一 d 需 1 6 m m 取 巷顶 d2 2 m m 巷帮 d1 8 m m 4 锚杆锚固力 Q的确定 QK L 2 D r 6 ． 6 4 t 5 锚杆的选择 3 2 6 0 1 工作面两巷锚杆选 4 5 M n螺纹等强度锚 杆， 巷顶选择 L2 ． 2 m， 92 2 m m； 巷帮选择 L 1 ． 8 m m。4 5 M n螺纹钢承载能力 Q6 ． 64 t 满足设 计要求。两巷支护设计图见图 2 。 A A I * 素 。 憎砷 ” X l _ I I 铺} ／ ● j j j 一 ’ ～ ， j l 1 8 0 0 I } 差 ● l 要 巨例 钢旃悌 O 临柑 ■ t 索 图 2 3 2 6 0 1 工作面两巷锚杆支护设计图 3 施工工艺流程及技术要求 3． 1施工工 艺流程 掘巷一打眼一铺金属网一钢筋梯一打锚杆 锚索 1 金属网选择 直径 ≥3 m m， 网格尺寸为 4 o m m 4 0 m m菱形网， 金属网宽 1 ． 0 r f l 。 2 钢筋梯参数选择 圆钢直径 i 0 m m； 钢筋 梯宽 B1 0 0 m m。具体尺寸规格见图 3 。 圈 3钢 筋梯 尺 寸 示 曩 圈 3 锚杆 锚索 锚固方式。锚杆采用全长锚 固， 深部采用快速药卷 1 个 ， 外部采用慢速药卷， 锚杆初 始预紧力为 2 t 。 锚索采用端头锚固， 深部采用快速药卷 1 个 ， 外 部采用慢速药卷 3个， 锚索初始预紧力为 4 t 。 3 ． 2 技术要求 1 锚杆钻孔直径要求使用钻头 牵 2 8 m m， 眼深 不超过设计深度 5 0 m m， 锚杆螺母 的外露出应小于 5 0 m m， 托盘必须紧贴岩面。 2 巷道超宽或正常 3 0 m m时 ， 顶板破碎时可 加 5 0 m m 5 0 m m 2 0 0 m m母托盘。 3 顶板锚杆间排距的误差不得超过设计 6 0 m m， 帮锚杆间排距不超过设计 1 0 0 m m。 4 网与网之间搭接 1 0 0 m m， 误差 3 0 m m， 网 与网之间搭接处用铁丝连网一道。 5 严格要求每班有专人对松动锚杆进行加固， 确保锚杆的施工质量要求。 6 托盘与煤 岩 壁之间必须紧贴 ， 其有效接触 面积应 在 8 0 ％以上 。 7 煤巷锚杆支护巷道， 每隔 2 0 m要安设顶板 离层监 测点 ， 长 期观 测顶 板 岩层 变 化 情况 。如 果 顶 板离层严重， 应补加锚索或架棚加强顶板支护， 以防 巷道顶板大面积 冒落。 4 结 论 通过开采实践可以发现 ， 在巷道两帮及顶板没 有明显的移近量 ； 在距离工作面 02 0 m范围内， 移 近量变化明显。 但并没有造成下沉垮落现象， 说明支 护效果 良好 。 能 够保证安全 生产 。 参考 文献 [ 1 ] 马念杰 ． 采准巷 道矿压 理论及应 用[ M] ． 北京 煤 炭工业 出版 社 ， 1 9 9 5 ． [ 2 ] 何满潮 ， 袁和生， 等 ． 中国煤矿锚杆支护理论与实践[ M] ． 北京 科学出版社 ， 2 0 0 4 ． 【 3 ] 钱呜高 ， 刘听成 ． 矿山压力及其控制 【 M] ． 北京 煤炭 工业出版 社 ． 1 9 8 4 ． 【 4 ] 董方庭 ． 巷道围岩松动圈支护理论及应用技术【 M] ． 北京 煤 炭 工业出版社 ． 2 0 0 1 ． 维普资讯