礦業(yè)錨桿支護(hù)技術(shù)管理規(guī)范
第一節(jié) 總則
第1條 為使錨桿支護(hù)工程的設(shè)計符合技術(shù)先進(jìn)、經(jīng)濟(jì)合理、安全可靠、確保施工質(zhì)量,促進(jìn)錨桿支護(hù)技術(shù)健康發(fā)展,特制訂本規(guī)范。
第2條 推廣應(yīng)用錨桿支護(hù)技術(shù)時,必須堅持科學(xué)態(tài)度,依靠科技進(jìn)步,高度重視錨桿支護(hù)的技術(shù)問題,積極推廣應(yīng)用新技術(shù)、新工藝、新機(jī)具、新材料。
第3條 本規(guī)范是在大土河礦業(yè)投資有限公司所屬礦井煤巷、半煤巖巷應(yīng)用錨桿支護(hù)技術(shù)的經(jīng)驗進(jìn)行總結(jié)的基礎(chǔ)上,結(jié)合國內(nèi)外先進(jìn)技術(shù)和公司今后煤巷錨桿支護(hù)技術(shù)的發(fā)展方向而制定的。
第4條 巖石巷道的錨桿支護(hù)參照本規(guī)范執(zhí)行。
第二節(jié) 質(zhì)力學(xué)評估及巷道圍巖穩(wěn)定性分類
第5條 煤巷圍巖地質(zhì)力學(xué)評估的內(nèi)容包括現(xiàn)場地質(zhì)條件和生產(chǎn)條件調(diào)查、煤巷圍巖物理力學(xué)性質(zhì)測定、圍巖結(jié)構(gòu)觀測、地應(yīng)力測量和錨桿拉拔力試驗。煤巷圍巖地質(zhì)力學(xué)評估的具體內(nèi)容見表1。
第6條 礦井開拓部署和采區(qū)劃分合理安排煤巷圍巖地質(zhì)力學(xué)參數(shù)的測試。測點應(yīng)具有代表性,應(yīng)能最大程度地反映整個井田和采區(qū)的實際情況,并根據(jù)測試數(shù)據(jù)繪制礦井地應(yīng)力分布圖。
第7條 地質(zhì)力學(xué)評估首先應(yīng)確定評估區(qū)域,應(yīng)考慮煤巷服務(wù)期間影響支護(hù)系統(tǒng)的主要因素,錨桿支護(hù)設(shè)計應(yīng)該限定在這個區(qū)域內(nèi)。
第8條 圍巖地質(zhì)力學(xué)參數(shù)包括圍巖物理力學(xué)性質(zhì)、圍巖結(jié)構(gòu)和圍巖應(yīng)力。
第9條 原巖應(yīng)力測量宜優(yōu)先采用應(yīng)力解除法或水壓致裂法。
第10條 支護(hù)設(shè)計所需的煤巖體物理力學(xué)參數(shù),可通過井下采取巖
第11條 物理力學(xué)性質(zhì)參數(shù)包括煤巖體的真密度、視密度、孔隙率、單軸抗拉強(qiáng)度、單軸抗壓強(qiáng)度、彈性模量、泊松比、內(nèi)聚力、內(nèi)摩擦角和水理性質(zhì)等。
第12條 圍巖結(jié)構(gòu)測量應(yīng)采用煤巷表面觀察、鉆孔取芯測量和鉆孔窺視等方法進(jìn)行。結(jié)構(gòu)面力學(xué)特性測試應(yīng)在現(xiàn)場取樣后在實驗室進(jìn)行試驗。
第13條 煤巷圍巖應(yīng)進(jìn)行錨桿拉拔力試驗,試驗方法參見附錄a。錨桿拉拔力試驗應(yīng)在需支護(hù)的煤巷現(xiàn)場或類似條件的圍巖中進(jìn)行,每次不少于三組。
第14條 在一個地點獲取的參數(shù)用于同一煤層的其它地點時,應(yīng)進(jìn)行充分的現(xiàn)場調(diào)研和分析、評估。
第15條 當(dāng)煤巷圍巖物理力學(xué)性質(zhì)、圍巖結(jié)構(gòu)和原巖應(yīng)力條件發(fā)生顯著變化時,應(yīng)對地質(zhì)力學(xué)參數(shù)進(jìn)行重新測定。
第16條 應(yīng)根據(jù)地質(zhì)力學(xué)評估結(jié)果采用適合本礦區(qū)的方法進(jìn)行巷道圍巖穩(wěn)定性分類。
表1 地質(zhì)力學(xué)評估內(nèi)容
序號
參 數(shù)
內(nèi) 容
1
煤層厚度
指被煤巷切割的煤層厚度
2
煤層傾角與水平方向的夾角
在井下直接測取,或由工作面地質(zhì)說明書給出
3
地質(zhì)構(gòu)造
煤巷周圍地質(zhì)構(gòu)造的分布情況,由工作面地質(zhì)說明書給出
4
水文地質(zhì)條件
煤巷涌水量,水對圍巖物理力學(xué)性質(zhì)的影響,由工作面地質(zhì)說明書給出
5
煤巷幾何形狀和尺寸
根據(jù)工作面回采需要確定,一般宜選用的幾何形狀為矩形和梯形
6
2倍左右煤巷寬度范圍內(nèi)頂?shù)装鍘r層層數(shù)和厚度
由地質(zhì)綜合柱狀圖或鉆孔資料確定
7
巖(煤)層物理力學(xué)參數(shù)
在井下原位測取,或在實驗室內(nèi)利用巖(煤)樣測定
8
巖層的分層厚度
指分層厚度的平均值
9
各層節(jié)理裂隙間距
指沿結(jié)構(gòu)面法線方向的平均間距,在煤巷內(nèi)(類似條件)測取
10
煤巷軸線方向
由工作面巷道布置圖給出
續(xù)表1
序號
參 數(shù)
內(nèi) 容
11
煤巷埋深
地表到煤巷的垂直距離
12
原巖應(yīng)力的大小和方向
在井下實測
13
煤柱寬度
煤柱的實際寬度
14
采動影響
煤巷受到周圍掘進(jìn)或回采工作面采動影響的情況
15
錨桿在巖(煤)層中的拉拔力
錨桿在巖(煤)層中的拉拔力試驗
第17條.有下列情況之一時應(yīng)重新進(jìn)行圍巖穩(wěn)定性分類:
1.巷道圍巖條件、開采深度、開采范圍與原分類差異很大時;
2.新采區(qū)各煤層巷道首次采用錨桿支護(hù)時。
第18條 巷道圍巖穩(wěn)定性進(jìn)行分類,其目的是為巷道錨桿支護(hù)設(shè)計、施工與管理提供依據(jù)。
第19條巷道圍巖穩(wěn)定性按糊聚類分析進(jìn)行巷道圍巖穩(wěn)定性分類,巷道圍巖穩(wěn)定性分為ⅰ非常穩(wěn)定、ⅱ穩(wěn)定、ⅲ中等穩(wěn)定、ⅳ不穩(wěn)定、ⅴ極不穩(wěn)定五類。巷道圍巖穩(wěn)定性分類指標(biāo),見 表 2-2、2-3、2-4、2-5。
圍巖巖體完整性指數(shù) d 表2—2
節(jié)理、層理 分級
ⅰ
ⅱ
ⅲ
ⅳ
ⅴ
節(jié)理、層理 發(fā)育程度
很不發(fā)育
不發(fā)育
中等發(fā)育
發(fā)育
很發(fā)育
節(jié)理間距 d(m)
>3
1-3
0.4-1
0.1-0.4
<0.1
分層厚度 d(m)
>2
1-2
0.3-1
0.1-0.3
<0.1
巖塊干飽和吸水率w 表2—3
巖體膨脹性
非膨脹性
微膨脹性
弱膨脹性
強(qiáng)膨脹性
劇膨脹性
巖塊干飽和吸水率/%
〈10
10-20
20-50
50-100
〉100
開拓、準(zhǔn)備巷道圍巖穩(wěn)定性分類指標(biāo) 表2—4
圍巖單向抗壓強(qiáng)度 б
取巷道寬度 2 倍范圍內(nèi)的頂板巖層、巷道寬度 1 倍范圍內(nèi)底 板巖層及兩幫巖層巖石單向抗壓強(qiáng)度的加權(quán)平均值
圍巖應(yīng)力
不受采動影響時, 巷道的圍巖應(yīng)力等于巷道所在位置的原巖 應(yīng)力;受采動影響時,巷道圍巖應(yīng)力指標(biāo)用巷道埋深 h 乘采動影 響指數(shù) k 代替。其中,當(dāng)巷道不受采動影響或保護(hù)煤柱選擇合理 時,k=0.8-1;當(dāng)巷道受采動影響或保護(hù)煤柱選擇不合理時, k=3-5
圍巖巖體完整性指數(shù) d
圍巖巖體完整性指數(shù) d 見表 2
巖塊干飽和吸水率 w
巖塊干飽和吸水率 w是指每 100g 絕對干燥的或在案 105 攝 氏度時烘干后的巖塊,在蒸餾水中所吸附的非重力水的重量。具 體指標(biāo)見巖塊干飽和吸水率 w 表 3。
回采巷道圍巖穩(wěn)定性表 表2—5
分類指標(biāo)
說明
頂板強(qiáng)度σγ(指單向抗壓強(qiáng)度,mpa, 下同)
取巷道寬度 2 倍范圍內(nèi)的頂板強(qiáng)度 的加權(quán)平均值
煤層強(qiáng)度σ
取巷幫煤巖層強(qiáng)度的加權(quán)平均值
底板強(qiáng)度σ
取巷道寬度范圍內(nèi)的底板強(qiáng)度的加權(quán)平 均值
巷道埋深 h(m)
巷道所在位置至地表的垂直距離
護(hù)巷煤柱寬度 x
一側(cè)煤柱的實際寬度。其中,沿空掘巷時(無煤柱) x=0;, 兩側(cè)均為實體煤時, x=100
采動影響系數(shù) n
指因工作面回采引起的超前支承壓力的 影響,直接頂厚度/采高(當(dāng) n>4 時, 取n=4)
圍巖巖體完整性指數(shù) d
指圍巖節(jié)理裂隙、 層理的影響程度,以直 接頂初次垮落步距代替
第三節(jié)錨桿支護(hù)設(shè)計
第20條 錨桿支護(hù)的設(shè)計與施工,必須詳細(xì)地收集有關(guān)地質(zhì)資料,按照地質(zhì)力學(xué)評估——初始設(shè)計——穩(wěn)定性分析——按初選方案施工——現(xiàn)場監(jiān)測——信息反饋與修改、完善設(shè)計六個步驟進(jìn)行,因地制宜,正確有效地加固圍巖,充分發(fā)揮圍巖的自承能力。
第21條 根據(jù)地質(zhì)力學(xué)評估結(jié)果表明待施工巷道能采用錨桿支護(hù)時,進(jìn)行錨桿支護(hù)初步設(shè)計。各生產(chǎn)礦必須對巷道方位進(jìn)行優(yōu)化論證,避免巷道軸線垂直于較大應(yīng)力或與主應(yīng)力成較大夾角,提高支護(hù)效果。錨桿、錨索 支護(hù)設(shè)計必須進(jìn)行方案論證,并將論證結(jié)論編入井巷作業(yè)規(guī)程。
第22條 各礦煤巷錨桿支護(hù)設(shè)計方案由分管副總工程師或技術(shù)科長負(fù)責(zé),由技術(shù)科負(fù)責(zé)具體設(shè)計,報礦總工程師組織審批。
第23條 為減少水平應(yīng)力對巷道支護(hù)的影響,在采區(qū)設(shè)計時,應(yīng)盡可能使回采工作面推進(jìn)方向與最大水平應(yīng)力方向平行。 交叉點及硐室設(shè)計要充分考慮臨近巷道的平面空間位置關(guān)系,簡 化巷道布置系統(tǒng),最大限度的減少由于巷道布置及施工而造成圍巖應(yīng)力變化對巷道產(chǎn)生的破壞。
第24條 巷道應(yīng)采用矩形斷面,在特殊條件可采用拱形或微拱形斷面。在滿足通風(fēng)、運輸、行人、管線架設(shè)、設(shè)備安裝 等要求的前提下,各礦應(yīng)按照煤層具體賦存情況及圍巖穩(wěn)定狀況 確定巷道斷面變形予留量,并在設(shè)計中明確規(guī)定。
第25條 為便于現(xiàn)場施工,技術(shù)和質(zhì)量管理及支護(hù)材料加工,錨桿
桿體直徑與鉆孔直徑的孔徑差應(yīng)控制在 6—10mm、 間排距應(yīng)根據(jù)支護(hù)強(qiáng)度及工程類比確定。
錨桿參數(shù)按下表選取
序號
參 數(shù) 名 稱
單位
參 數(shù) 值
1
錨桿長度
m
1.6~3.0
2
錨桿公稱直徑
mm
16.0~25.0
3
錨桿排距
m
0.7~1.5
4
錨桿間距
m
0.7~1.5
5
錨索有效長度
m
4.0~12.0
6
錨索公稱直徑
mm
15.2~22.0
第26條 煤巷錨桿支護(hù)初始設(shè)計須遵循以下原則
(一)支護(hù)形式選擇原則
1.所有開拓、掘進(jìn)巷道取消單體錨桿支護(hù)。
2.圍巖穩(wěn)定、層須為端錨或加長錨固,必要時打錨索加固。
4.厚煤層沿巷道底板留頂煤掘進(jìn)的巷道;巷道斷面大的工作面兩巷;構(gòu)造復(fù)雜的巷道,必須采用錨梁網(wǎng)、錨索聯(lián)合支護(hù)。錨固方式必須為端錨或加長錨固。
(二)錨桿支護(hù)參數(shù)選取原則
1.必須在相關(guān)理論指導(dǎo)下進(jìn)行,安全系數(shù)不小于 2。
2.錨桿設(shè)計錨固力不小于桿體屈服載荷;錨索設(shè)計錨固力不小于鋼絞線極限載荷的 90%。
3.安裝應(yīng)力不小于桿體屈服載荷的 40%。
4.必須提高巷道護(hù)表構(gòu)件的剛度和強(qiáng)度,使安裝應(yīng)力向周圍煤、巖體擴(kuò)散。
5.錨桿、錨索支護(hù)強(qiáng)度必須匹配,保證支護(hù)整體性能。
6.煤巷錨桿支護(hù)巷道頂板兩肩角錨桿,必須傾斜安裝,與鉛垂線夾角為 20-30°。
(三)錨桿、錨索支護(hù)材料選擇原則
1.錨桿、錨索支護(hù)材料,屬于“煤安標(biāo)志”目錄的產(chǎn)品,如錨桿、錨固劑、鋼絞線鎖具、預(yù)應(yīng)力錨索等必須具有“煤礦產(chǎn)品安全標(biāo)志證書”和出廠檢驗合格證;不屬于“煤安標(biāo)志”目錄的 產(chǎn)品,如 w、m 型鋼帶、鋼筋梯子梁、金屬網(wǎng)等必須具有型式檢驗合格證和出廠檢驗合格證,否則不準(zhǔn)在井下使用。
2.錨桿螺母必須采用扭矩螺母,實現(xiàn)快速安裝。
(五)設(shè)計錨固力的取值
1.煤層頂板巷道端錨設(shè)計錨固力不小于 70kn。
2.加長錨固錨桿,設(shè)計錨固力不小于 150kn。
第27條 初始設(shè)計可按以下方法進(jìn)行
1.計算機(jī)數(shù)值模擬方法,其基本步驟為:
①利用地質(zhì)力學(xué)評估結(jié)論的資料建立地質(zhì)力學(xué)模型。
②利用地質(zhì)力學(xué)模型分析巷道圍巖的變形失穩(wěn)類型。
③利用地質(zhì)力學(xué)模型對各種可行的支護(hù)方案進(jìn)行支護(hù)效果 分析比較,優(yōu)選出最佳方案作為初始設(shè)計。
2.理論分析和工程類比法支護(hù)理論主要為懸吊理論、組合梁理論、自然平衡拱理論和圍巖強(qiáng)度強(qiáng)化理論。根據(jù)巷道圍巖地質(zhì)力學(xué)評估,分析錨桿支護(hù) 應(yīng)適用何種支護(hù)理論,根據(jù)支護(hù)理論明確支護(hù)應(yīng)注重的要求。理論分析作為錨桿支護(hù)作用的定性分析,其簡化理論計算公式作為錨桿支護(hù)參數(shù)確定參考依據(jù)。支護(hù)參數(shù)應(yīng)根據(jù)圍巖穩(wěn)定性分類及在本規(guī)范明確的錨桿支護(hù)形式和支護(hù)參數(shù)范圍內(nèi)選擇支護(hù)方案。同時和本采區(qū)同類型巷道的地質(zhì)構(gòu)造異同情況和支護(hù)參數(shù)進(jìn)行對 比,并詳述已施工巷道支護(hù)狀況及預(yù)測擬施工巷道支護(hù)效果。
第28條 簡化理論公式驗算按下式進(jìn)行
1、按懸吊理論
(1)錨桿長度 l,l=l1+l2+l3
式中:l1——錨桿外露長度
l2——軟弱巖層厚度,可根據(jù)柱狀圖確定 mm
l3——錨桿伸入穩(wěn)定巖層深度一般不小于 300mm
(2)錨固力 n:可按錨桿桿體的屈服載荷計算 n=π/4(d σ屈)
式中:σ屈——桿體材料的屈服極限 mpa
d——桿體直徑
(3)錨桿間排距 錨桿間距 d≤1/2l 錨桿排距 l0=nn/2kra l2
式中:n——每排錨桿根數(shù)
n——設(shè)計錨固力,kn/根
k——安全系數(shù),取 2-3
r ——上覆巖層平均容重,取 24kn/ m a——1/2 巷道掘進(jìn)寬度 m
2、按自然平?拱理論計算
ⅰ、兩幫煤體受擠壓深度 c
c=((krhb/1000fckc)cos(a/2)-1)h×tg(45-ψ/2) 式中:
k——自然平衡拱角應(yīng)力集中系數(shù),與巷道斷面形狀有關(guān);矩形斷面,取 2.8
r ——上覆巖層平均容重,取 24kn/ m h——巷道埋深 m
b——固定支撐力壓力系數(shù),按實體煤取 1
fc——煤層普氏系數(shù),
kc——煤體完整性系數(shù),0.9-1.0
a——煤層傾角
h——巷道掘進(jìn)高度 m
ψ——煤體內(nèi)摩擦角,可按 fc 反算
ⅱ、潛在冒落高度 b
b=(a+c)cosa/kyfr
式中:a——頂板有效跨度之半 m
ky——直接頂煤巖類型性系數(shù)。當(dāng)巖石 f=3-4 時, 取 0.45 ;f=4-6 時,取 0.6; f=6-9 時,取 0.75。
fr——直接頂普氏系數(shù)
ⅲ、兩煤幫側(cè)壓值 qs
qs=kncr 煤[h×sina+b×cos(a/2)×tg(45-a/2) 式中:
n——采動影響系數(shù),取 2-5
r ——煤體容重,kn/m
(1)頂錨桿長度 l l=l1+b+l2
式中:l1——錨桿外露長度 m
l2——錨固端長度 m
b——潛在冒落拱高度 m 錨桿間距 d≤1/2l
錨桿排距 lo=nn/2k·rab
式中:n——頂板每排錨桿根數(shù)
n——每根錨桿錨固力,kn
k——安全系數(shù),取 2-3
r ——上覆巖層平均容重,取 24kn/ m
a——1/2 巷道掘進(jìn)跨度,m
(2)煤幫錨桿 錨桿長度:l=l1+c+l2
錨桿間距:d=nh/l0kqs
式中:n——設(shè)計錨桿錨固力,mpa k——安全系數(shù),取 2-3
l0——煤幫錨桿排距,同頂板排距 qs——兩幫側(cè)壓值,kn
3、按組合梁原理計算
(1) 錨桿長度 l l=l1+l2+l3
式中:l1——錨桿外露長度 m
l3——錨固端長度 m
l2——組合梁自撐厚度 l2=0.612b[k1p/ψσ1σx]/2
k1——與施工方法有關(guān)的安全系數(shù)。掘進(jìn)機(jī)掘進(jìn) 2-3;爆破法掘進(jìn) 3-5;巷道受動壓影響 5-6
p——組合梁自重均布載荷 mpa
ψ——與組合梁層數(shù)有關(guān)的系數(shù) 組合層數(shù):1 ψ 值:1.0 2 0.75 3 0.7 ≥4 0.65
b——巷道跨度 m
σ1——最上一層巖層抗拉計算強(qiáng)度, 可取試驗強(qiáng)度的 0.3-0.4 倍 mpa
σx——原巖水平應(yīng)力,σx=λrz mpa,λ—側(cè)壓力 系數(shù),一般為 0.25-0.4,
z—巷道埋深
(2)錨桿間距 15 m 以上所選錨桿長度,還需驗算組合梁各層間不發(fā)生相對滑動, 并保證最下面一層巖層的穩(wěn)定性 d≥1.63m1(σ1/kp)/2
式中:m1——最下面一層巖層的厚度
k——安全系數(shù),取 8-10 p——本層自重均布荷載 p=r1m1 ,mpa 面一層巖層的容重,kn/m 3 m ;r1——最下
第29條 初始設(shè)計中必須包括以下內(nèi)容:
1.巷道名稱、位置、用途以及巷道設(shè)計斷面。
2.巷道錨桿支護(hù)布置圖。
3.錨桿幾何參數(shù)(長度、直徑)、力學(xué)參數(shù)(強(qiáng)度)及確定依 據(jù)。
4.錨桿布置參數(shù)(間排距、角度)及確定依據(jù)。
5.錨桿錨固參數(shù)(孔徑、錨固長度)及確定依據(jù)。
6.錨桿預(yù)緊力矩、設(shè)計錨固力。
7.鋼帶(或鋼筋梯)形式、強(qiáng)度、規(guī)格。
8.金屬網(wǎng)形式、強(qiáng)度、規(guī)格。
9.施工工藝方法。
10.施工工藝要求及質(zhì)量管理指標(biāo)。
11.相關(guān)安全技術(shù)措施:臨時支護(hù),空頂距。
12.驗證初始設(shè)計的觀測與監(jiān)測方案。
13.預(yù)計巷道受采動影響時可能出現(xiàn)的問題,以及應(yīng)采取的相 應(yīng)措施。
14支護(hù)材料及預(yù)計支護(hù)成本。
第30條 初始設(shè)計要對掘進(jìn)工程中可能遇到的圍巖地質(zhì)條件變化提出相應(yīng)的對策。
第31條 錨桿支護(hù)初始設(shè)計作為掘進(jìn)工作面作業(yè)規(guī)程的組成部分和工程質(zhì)量管理的依據(jù),編入掘進(jìn)工作面作業(yè)規(guī)程并經(jīng)礦總工程師主持審查,完成審批程序后生效。
第32條 按初始支護(hù)設(shè)計施工后應(yīng)立即進(jìn)行監(jiān)測,并根據(jù)監(jiān)測結(jié)果驗證或修改初始設(shè)計。并將修改后的支護(hù)設(shè)計補(bǔ)充編入掘進(jìn)工作面作業(yè)規(guī)程,并完成相應(yīng)的審批程序。
第33條 初始支護(hù)設(shè)計經(jīng)過驗證后可作為正式設(shè)計在本巷道或相同條件下的其他巷道中采用,也可作為初始設(shè)計在類似條件巷道采用。
第34條 當(dāng)?shù)刭|(zhì)條件發(fā)生較大變化時,須依據(jù)工程監(jiān)測結(jié)果和現(xiàn)場實際,以評估繼續(xù)采用原設(shè)計的有效性或采取加強(qiáng)支 護(hù)措施和修改設(shè)計。
第35條 錨桿支護(hù)設(shè)計中采用的錨桿支護(hù)材料。如錨固劑、桿體、托盤、螺母及鋼帶等構(gòu)件的性能、強(qiáng)度與結(jié)構(gòu)必須與設(shè)計錨固力相匹配。
第36條 鉆孔直徑、錨桿直徑和樹脂藥卷直徑要合理匹配。鉆孔直徑與錨桿桿體直徑之差應(yīng)為 6—10mm。 鉆孔直徑與樹脂藥卷直徑之差應(yīng)為 4—8mm。錨桿的錨固長度按下式計算: l0=lr1 /(r -r2 ) 式中:l—樹脂卷長度 l0—錨固長度 r —鉆孔半徑 r1—樹脂卷半徑 r2—錨桿半徑
第37條 任何斷面的錨桿支護(hù)巷道,頂板兩肩部的斜向錨桿水平投影深入兩幫長度不小于 200mm,同時應(yīng)采用偏中心孔托盤。
第38條 采區(qū)上、下山煤巷錨網(wǎng)支護(hù),應(yīng)作噴漿、防腐處理。
第39條 回采巷道靠工作面一側(cè)巷幫4#、10#煤層應(yīng)優(yōu)先采用錨固力不低于 50kn 可切割錨桿或易于拆卸的可回收錨桿,5#、6#煤層半煤巖巷兩幫視煤柱尺寸可選用竹錨桿。
第四節(jié)錨桿支護(hù)材料
第40條 錨桿支護(hù)材料中的桿體及附件、樹脂錨固劑必須取得煤安標(biāo)志方可生產(chǎn)和使用;出廠產(chǎn)品必須有合格證和產(chǎn)品標(biāo)志。
第41條 錨桿支護(hù)材料各構(gòu)件的強(qiáng)度必須匹配,且不小于設(shè)計錨固力,其它材料,如梁、網(wǎng)、鋼帶等應(yīng)與整個支護(hù)系統(tǒng)的強(qiáng)度相適應(yīng)。
第42條 巷道圍巖屬于ⅲ―ⅴ類時,材料性能指標(biāo)必須滿足:б屈——335-700mpa,延伸率δ≥17%。
第43條 頂板錨桿長度應(yīng)優(yōu)先選用 1.8 、2.0、2.2、2.4米。
第44條 沿煤布置的開拓、準(zhǔn)備巷道及有淋水現(xiàn)象的巖巷錨噴工程,其錨桿支護(hù)材料必須經(jīng)過防腐處理。
第45條 樹脂錨固劑必須符合 mt146.1—2002 的規(guī)定。產(chǎn)品說明書中必須對錨固劑的性能、特征、規(guī)格尺寸、攪拌時間、初凝時間及正確的使用方法等進(jìn)行詳細(xì)敘述。
第46條 各礦不得購買或使用末經(jīng)檢驗和檢驗不合格的支護(hù)材料以及超過質(zhì)量保證期的支護(hù)材料。
第47條 公司使用錨桿支護(hù)材料的各礦應(yīng)建立原材料及成品倉庫,不得露天存放。樹脂錨固劑必須存放在干燥、無陽光直射的庫房內(nèi),并且要遠(yuǎn)離熱源,一般要求庫內(nèi)溫度為 4—25 度。
第48條 負(fù)責(zé)錨桿支護(hù)材料的倉庫管理人員必須對每一批到貨的產(chǎn)品名稱、規(guī)格、產(chǎn)品編號、數(shù)量、生產(chǎn)日期、到貨時間、生產(chǎn)廠家、檢驗報告、產(chǎn)品合格證、發(fā)放情況等建立臺帳,進(jìn)行登記,以便鑒別生產(chǎn)廠家和進(jìn)行質(zhì)量跟蹤。
第49條 對試驗研究新型錨桿支護(hù)材料,由研制單位提供技術(shù)參數(shù)、技術(shù)可行性論證材料,報公司采掘處備案后,可在規(guī)定的地點進(jìn)行工業(yè)性試驗,經(jīng)業(yè)務(wù)主管部門及技術(shù)監(jiān)督部門鑒定后方可擴(kuò)大到試驗地點以外的現(xiàn)場使用。經(jīng)鑒定后的定型產(chǎn)品方可納入公司錨桿支護(hù)材料管理范圍。
第50條 桿體尾部螺紋應(yīng)采用滾絲工藝加工,必要時采取強(qiáng)化熱處理措施,尾部螺紋破斷力不得低于桿體破斷力。非等強(qiáng)錨桿必須用桿體承載力最低處作為設(shè)計依據(jù)。
第51條 錨桿托盤應(yīng)優(yōu)先選用碟形托盤,其中心孔壁應(yīng)加工成球面形以利與球面螺母相配套。任何形式的托盤,其三點支承抗壓強(qiáng)度不低于錨桿設(shè)計錨固力。托盤與螺母間必須有球形墊及減摩墊片。
第52條 配套螺母必須選用可實現(xiàn)快速安裝的剪切銷式、阻尼式、壓片式等扭矩螺母,扭矩螺母質(zhì)量應(yīng)符合 q/pm014-2004 扭矩螺母的質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)。
第53條 鋼帶或梁應(yīng)根據(jù)現(xiàn)場具體情況可選用 w 型鋼帶、t 型鋼帶、m 型鋼帶,鋼筋梁其材質(zhì)必須是φ12mm以上圓鋼制作,規(guī)格為寬度80—90mm,沿長度方向每800mm焊結(jié)一處。鋼帶或梁與托盤的組合強(qiáng)度應(yīng)與錨桿設(shè)計錨固力相匹配。
第54條 網(wǎng)應(yīng)選用菱形金屬網(wǎng)和經(jīng)緯網(wǎng),也可選用符合相應(yīng)技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)的其它形式和材料的網(wǎng)。編織金屬網(wǎng)的鋼(鐵)絲直徑應(yīng)不小于 4mm。
第五節(jié)施工技術(shù)管理
第55條 煤巷錨桿支護(hù)作業(yè)必須嚴(yán)格按照掘進(jìn)工作面作業(yè)規(guī)程的有關(guān)規(guī)定進(jìn)行施工。
第56條 掘進(jìn)工作面作業(yè)區(qū)域內(nèi),必須根據(jù)掘進(jìn)工作面質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)化的要求懸掛施工牌版,以便于施工和監(jiān)督檢查,牌版懸掛地點應(yīng)有良好的照明和通風(fēng)條件。
第57條 掘進(jìn)時應(yīng)注意巷道寬度的控制,實行預(yù)留保護(hù)層爆破,爆破圖表必須依據(jù)煤層的硬度系數(shù),圍巖穩(wěn)定性等因素科學(xué)編制,施工過程中,應(yīng)跟據(jù)爆破效果及時修改爆破參數(shù),遇地質(zhì)構(gòu)造時,應(yīng)立即更改爆破圖表。
第58條 巷道斷面超寬大于 300mm,必須采用補(bǔ)打錨桿 (錨索)或支撐式支架進(jìn)行加固。
第59條 臨時支護(hù)措施應(yīng)安全可靠、便于操作,同時,臨時支護(hù)必須使用具有初撐力的支護(hù)裝置且緊跟迎頭,嚴(yán)禁空頂作業(yè)。
第60條 頂板破碎及沿底留頂煤巷道,采用錨桿支護(hù)時,應(yīng)采用預(yù)裂爆破技術(shù)并打超前錨桿,控制空幫漏頂。
第61條 頂部錨桿必須采用快速安裝工藝,即攪拌樹脂、上托盤、擰螺母一次完成,擰緊螺母的扭矩 m16不小于80n.m ;m18 不小于 100n.m ; m20 及以上的不小于 120n.m。
第62條 4#、10#煤層煤幫應(yīng)優(yōu)先選用樹脂錨桿,并應(yīng)采用快速安裝工藝施工,幫錨桿螺母預(yù)緊力矩不得低于 50n.m;5#、6#煤層可選用竹錨桿。
第63條 錨桿安裝前,應(yīng)檢查樹脂錨固劑性狀。嚴(yán)禁使用過期、硬結(jié)、破裂等變質(zhì)失效的錨固劑。
第64條 加長錨固時,必須至少使用一卷不小于 350mm 長的超快或快型錨固劑。攪拌錨固劑時必須按以下標(biāo) 準(zhǔn)掌握攪拌時間和等待時間。
(1)超快速(ck),攪拌時間:10—15s,等待時間:10—30s。
(2)快速(k),攪拌時間:15—20s,等待時間:90—180s。
(3)中速(z),攪拌時間:20—30s,等待時間:480s
第65條 安裝樹脂錨桿時,必須嚴(yán)格安照設(shè)計要求的順序和數(shù)量在錨桿孔中放置錨固劑。安裝頂板樹脂錨桿時,嚴(yán)禁使用煤電鉆或風(fēng)煤鉆攪拌樹脂藥卷。
第66條 井下運輸、存放樹脂錨固劑應(yīng)注意避免受壓、受折、受熱。已破損或廢棄的樹脂錨固劑要挖坑掩埋或采用其它方式妥善處理,嚴(yán)禁混入掘進(jìn)出煤系統(tǒng)中。
第67條 樹脂錨固劑中的固化劑有腐蝕性,在操作過程中如不慎接觸到皮膚或眼睛,要立即用清水沖洗。
第68條 對于斷層破碎帶、煤層松軟區(qū)、地質(zhì)構(gòu)造變化帶、地應(yīng)力異常區(qū)、動壓影響區(qū)等圍巖支護(hù)條件復(fù)雜地區(qū),必須采用加密、加長錨桿、加長錨固、錨索錨固、點柱及架棚等強(qiáng)化支護(hù)措施。
第69條 在錨桿支護(hù)作業(yè)時,如遇放煤炮,頂?shù)装寮皟蓭鸵平匡@著增加,底板出現(xiàn)較大底鼓,頂板出現(xiàn)較大淋水或淋水加大,突發(fā)性片幫掉渣,巷道不易成型,鉆眼速度異常等情況,應(yīng)立即停止作業(yè),采取加強(qiáng)支護(hù)措施后方可繼續(xù)作業(yè)。
第70條 鋪網(wǎng)搭接長度不得小于 100mm,嚴(yán)禁對接, 搭接處應(yīng)用扎絲扭接聯(lián)網(wǎng),鋪網(wǎng)必須拉緊并緊貼巖面;與 w 型鋼帶配合使用的托盤,規(guī)格尺寸不能大于鋼帶棱間寬 b(bhw—280—2.75 —4.00 型鋼帶 b=150mm) ,但不能小于 130×130mm(ф130mm),必要時可增加與鋼帶匹配的金屬墊板增大接觸面積及支護(hù)強(qiáng)度。
第71條 鋪網(wǎng)時,原則上禁止卸掉第一排錨桿托盤重新壓網(wǎng),避免二次支護(hù)現(xiàn)象。
第72條 煤巷錨桿支護(hù)巷道兩幫原則上不允許使用木墊板,如確需使用木墊板及竹錨桿錨護(hù),其規(guī)格尺寸及材質(zhì)必須滿足:400×200 ×50mm(長×寬×厚)的柳木或硬雜木。
第73條 錨索緊跟開掘工作面施工時,漲拉力應(yīng)為錨桿設(shè)計載荷的 0.8—1.0 倍;錨索在掘進(jìn)機(jī)后施工時,漲拉力應(yīng)為錨桿設(shè)計載荷的 1.0—1.3 倍。
第74條 錨桿支護(hù)巷道臨時支護(hù),必須采用“臨時支護(hù) 用單體液壓支柱配木梁”。
第75條 對已施工的巷道應(yīng)每班查看,發(fā)現(xiàn)頂板、兩幫有失效的錨桿應(yīng)及時補(bǔ)打,對松動的螺母應(yīng)及時緊固。
第76條 任何煤巷作業(yè)地點,不得使用作為永久支護(hù)的錨桿、錨索、鋼帶、金屬網(wǎng)起吊設(shè)備或其它重物。
第77條 錨桿支護(hù)作業(yè)場所,必須有 10 米巷道的備用棚及相應(yīng)的支護(hù)材料,以備改變支護(hù)方式和搶險之用。
第78條 物料場內(nèi)的錨桿、錨索支護(hù)材料必須擺放整齊,并掛牌管理。嚴(yán)禁使用被油漬、淤泥污染及變質(zhì)、變形的錨桿、錨索支護(hù)材料。
第79條 錨桿孔實際鉆孔角度相對設(shè)計角度的偏差應(yīng)不大于5㎜
第80條 錨桿孔的間排距誤差應(yīng)不超過100㎜。
第81條 錨桿孔深度誤差應(yīng)在0㎜~30㎜范圍內(nèi)。
第82條 錨索孔深度誤差應(yīng)不大于100mm。
第83條 錨索宜垂直于頂板或巷道輪廓線布置,實際鉆孔角度與設(shè)計角度的誤差不大于10°。
第84條 錨索間排距誤差不大于100mm。
第85條安裝錨索時,鋼絞線應(yīng)推到孔底,安裝后外露鋼絞線長度不宜超過300mm。
第六節(jié)預(yù)應(yīng)力錨索的設(shè)計與施工管理
第86條 在大跨度工程中,當(dāng)圍巖整體穩(wěn)定性差、壓力較大、服務(wù)年限長時,可采用預(yù)應(yīng)力錨索與錨桿相結(jié)合的形式進(jìn)行支護(hù)。當(dāng)圍巖遇有可能失穩(wěn)的較大塊體時,可采用預(yù)應(yīng)力錨索進(jìn)行加固。
第87條 錨索設(shè)計錨固力不小于 200kn,預(yù)緊力執(zhí)行第 77 條相關(guān)規(guī)定。錨索設(shè)計長度應(yīng)保證錨固到穩(wěn)定巖層中的長度不小于 1.0m,錨索長度不宜小于 4.5m,不宜超過 10m。
第88條 錨索支護(hù)參數(shù)的確定:
1.錨固長度 la≥fst/πfcs d1
式中:d1—錨索鋼絞線之徑,mm
fst—鋼絞線抗拉強(qiáng)度,mpa
fcs—錨索與錨固劑的設(shè)計粘接強(qiáng)度,按 10mpa 計算
2.錨索間排距 l/s≥2 式中:l—錨索孔深度 s—錨索間距
3.錨索錨固力 p p1≥p≥p1/k 或 p2/k
式中:p—設(shè)計錨索錨固力 kn
p1—錨固段錨固劑與孔壁的粘結(jié)力 kn
p2—錨固段錨固劑與鋼絞線的粘結(jié)力 kn
k—安全系數(shù),取 2
第 89 條 錨索梁至少托住兩排錨桿。錨索托盤應(yīng)與頂板保持面接觸,嚴(yán)禁錨索托盤切割頂板。
第90條 錨索孔出現(xiàn)導(dǎo)水跡象時,必須采用支撐式支護(hù)。
第七節(jié) 錨桿支護(hù)安全、質(zhì)量檢測及反饋
第91條 所有采用錨桿支護(hù)的巷道都應(yīng)進(jìn)行監(jiān)測。監(jiān)測方案由業(yè)務(wù)管理部門負(fù)責(zé)制定,由開拓、掘進(jìn)施工單位負(fù)責(zé)按技術(shù) 要求實施。業(yè)務(wù)管理部門應(yīng)就日常監(jiān)測的儀器安裝步驟、技術(shù)要 求、測讀方法等組織對施工單位有關(guān)人員進(jìn)行必要的培訓(xùn)。錨桿支護(hù)巷道必須制定監(jiān)測方案并由業(yè)務(wù)主管科室組織落實。
第92條 監(jiān)測方案與實施辦法必須編入巷道作業(yè)規(guī)程。
第93條 煤巷錨桿支護(hù)監(jiān)測其目的主要是:及時發(fā)現(xiàn)異常,確保安全施工。為評估支護(hù)效果提供依據(jù);監(jiān)測內(nèi)容的選擇必須充分考慮到如下幾個方面
1、巷道圍巖的運動狀況,從監(jiān)測數(shù)據(jù)直接判斷圍巖是否穩(wěn)定;
2、錨桿的工作狀態(tài),判斷錨桿支護(hù)參數(shù)是否合理;
3、便于觀測,易于現(xiàn)場測取。
第94條 監(jiān)測主要監(jiān)測頂板變形、頂板離層情況,應(yīng)采用簡便、易讀并具備直觀視覺顯示功能的頂板離層儀,以便井下所有人員都能隨時了解頂板活動的情況。錨桿承載工況要采用測力錨桿進(jìn)行觀測。
第95條 監(jiān)測方案的觀測頻度是: 一般距掘進(jìn)工作面 50m以內(nèi),每天觀測一次,其它情況不少于每旬觀測一次。
第96條 監(jiān)測儀器安設(shè)必須緊跟工作面,除非方案中另有規(guī)定,儀器應(yīng)安設(shè)在巷寬的中部和巷幫的中部。
第97條 頂板離層指示儀應(yīng)按規(guī)定間隔及時緊跟掘進(jìn)工作面安裝,以便監(jiān)測頂板活動的全過程。
第98條 作為指導(dǎo)性原則,頂板離層指示儀的最大安裝間隔為:
1、實體煤巷:ⅲ類及ⅲ類以上巷道 50m、ⅵ類巷道 40m;
2、巷寬大于 5m 的大斷面巷道:綜放(采)切眼 20m;
3、斷層及圍巖破碎帶、頂板淋水、應(yīng)力集中區(qū)、交岔點及硐室等特殊條件下的巷道必須安設(shè)頂板離層指示儀。
第99條 除非設(shè)計或觀測方案中另有專門規(guī)定,所有頂板離層指示儀均應(yīng)安裝在巷寬的中部或最大擾度處,交岔點處的離層指示儀則應(yīng)安裝在交岔點中心位置,并掛牌管理。
第100條 除非設(shè)計或觀測大綱中另有專門規(guī)定,頂板離層指示儀下部測點應(yīng)與頂錨桿上端處在同一高度,上部測點應(yīng)處在錨桿上方穩(wěn)定巖層內(nèi) 300~500mm,無穩(wěn)定巖層時,上部測點在頂板中的深度一般不低于巷道跨度的 1.5 倍。
第101條 掘進(jìn)工隊要指定專人每班對距掘進(jìn)工作面 50m 以內(nèi)的頂板離層指示儀進(jìn)行測讀和記錄。距掘進(jìn)工作面 50m 以外的頂板離層指示儀按每周不少于 1 次進(jìn)行測讀和記錄。
第102條 各礦根據(jù)本礦地質(zhì)條件、圍巖性質(zhì)、觀測分析,確定出各自的離層臨界值。在支護(hù)設(shè)計或觀測方案中要明確說明具體巷道具體條件下的頂板離層臨界值
第103條 如果頂板離層超過臨界值,可采取的措施有:
1.錨桿長度范圍以內(nèi)離層:首先采取加大錨桿直徑或提高錨桿桿 體強(qiáng)度的措施,其次可減小錨桿間排距,提高支護(hù)密度;
2.錨桿長度范圍以外離層:加大錨桿長度,采取錨索補(bǔ)強(qiáng)加 固,與棚式支架聯(lián)合支護(hù)。
第104條錨桿支護(hù)的錨固質(zhì)量應(yīng)按規(guī)定進(jìn)行檢測。具體要求如下:
1.檢測錨固力應(yīng)做拉拔試驗,巷道每進(jìn) 30-50 米或每 300 根(含 300 根以下)抽查一組(頂幫各 3 根) ,拉拔加載至設(shè)計錨固力的 90%。
2.拉拔加載至設(shè)計錨固力的 90%時,每組發(fā)現(xiàn)有一根不合格,再抽查一組,如仍不合格,由礦(處)主管副總組織分析查 找原因,及時采取處理措施。
3.做錨固力拉拔試驗時,應(yīng)遵守如下規(guī)定:拉拔裝置應(yīng)固定牢靠;拉拔裝置下方嚴(yán)禁人員行走或站立;桿體處現(xiàn)頸縮時,應(yīng)停止拉拔、立即卸載;拉拔試驗后,應(yīng)及時擰緊螺母。
第105條 如出現(xiàn)錨桿失效應(yīng)及時補(bǔ)打錨桿。
第106條 對錨桿螺母扭矩檢查時,一組(頂幫各 3 根) 中有一根不合格要將所有螺母重新擰緊一遍。
第107條 掘進(jìn)區(qū)、隊技術(shù)負(fù)責(zé)人對當(dāng)天匯總的監(jiān)測數(shù)據(jù)要及時處理分析,發(fā)現(xiàn)異常時,需將異?，F(xiàn)象以及原因、危害和對策建議向礦技術(shù)管理部門、調(diào)度室及分管副總工程師或生產(chǎn)技術(shù)科長匯報,由分管副總工程師主持或生產(chǎn)技術(shù)科長匯報分析,根據(jù)分析結(jié)果提出措施和對策并組織落實。
第108條 巷道位移觀測可采用十字測點法進(jìn)行,內(nèi)容包括頂板下沉量、下沉速度、底鼓量及兩幫位移量等。
第109條 監(jiān)測反饋指標(biāo):五個指標(biāo)分別用 a、b、c、d、e 表示。 a……錨固區(qū)域內(nèi)頂板離層設(shè)計值,mm; b……錨固區(qū)域外頂板離層設(shè)計值,mm; c……兩幫相對移近量的設(shè)計值,mm; d……全長錨固測力錨桿桿體測點屈服數(shù)與桿體測點總數(shù)的比值,暫定為 1/3; e……端錨錨桿的設(shè)計錨固力,kn。 d、e 數(shù)據(jù)在設(shè)計錨桿桿體強(qiáng)度和錨桿粘結(jié)力時就已經(jīng)確定。
第110條 常規(guī)修改意見:
1.頂錨桿錨固區(qū)內(nèi)存在問題時:
① 減小頂板錨桿間排距;
② 加大頂板錨桿的強(qiáng)度,采用更優(yōu)的材質(zhì);
③ 增加頂板錨桿粘結(jié)段 長度,提高錨桿粘結(jié)力。
2.頂錨桿錨固外內(nèi)存在問題時:
① 加大頂板錨桿長度;
② 加強(qiáng)兩幫錨桿支護(hù),兩幫增打錨桿,或在兩幫和底角注漿;
③ 頂板 補(bǔ)打錨索。
3.兩幫存在問題時:
①加大兩幫錨桿的長度;
②減小兩幫錨 桿間排距;
③加大兩幫錨桿的強(qiáng)度,采用更優(yōu)的材質(zhì);
④增加兩幫粘結(jié)段長度,提高錨桿粘結(jié)力;
第111條 初始設(shè)計修改后,按修改后的設(shè)計進(jìn)行施工。在施工中,繼續(xù)進(jìn)行現(xiàn)場監(jiān)測,并根據(jù)監(jiān)測反饋信息重新確定修改后的設(shè)計是否滿足支護(hù)要求,如達(dá)不到要求,應(yīng)繼續(xù)進(jìn)行修改設(shè)計,使之不斷趨于完善。
附錨桿拉拔力試驗記錄表 巷道名稱:
錨桿序號
時間
巖性
錨桿長度mm
錨桿直徑mm
孔徑
mm
錨固長度mm
錨固劑直徑mm
拉拔力
kn
備注
試驗人:
記錄人:
