宁东矿区软岩支护设计及应用

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精选资料神华集团第兰届矿长大会论文集技术篇■宁东矿区软岩支护设计及应用冯茂龙李逵吴国胜(神华宁夏煤业集团，宁夏银川，750011)摘要针对具体矿区的复杂地质条件，对支护设计、支护理论、支护方法、支护材料以及施工工艺等进行系统的技术研究与试验，通过现场巷道围岩地质力学测试及评估、锚杆预应力影响因素的理论分析与井下试验、复杂困难巷道锚杆支护设计、支护材料的设计与优化、预应力锚杆与锚索施工机具的优选、井下试验与矿压监测等技术手段，提出控制软岩的支护理论体系。关键词宁东矿区；软岩；支护O前言近年来，随着宁东矿区各矿井的开发建设，回采巷道断面不断增大，巷道围岩为泥岩或泥质胶结的砂岩，属于软岩，遇水膨胀松软，直接顶板属于复合类结构特征。在大跨度、软岩、水患、动压耦合的作用下使得巷道支护难度、巷道变形破坏控制的技术要求明显增加。由于没有对大跨度、软岩巷道变形破坏机理进行全面、系统的研究，巷道变形与破坏严重，需要进行多次维修，同时还发生多次冒顶事故，严重影响安全生产。因此，宁煤矿区巷道支护综合技术研究是急需进行的重大课题。煤矿巷道支护经历了木支护、砌碹支护、型钢支护到锚杆支护的漫长过程。多年来国内外的实践经验表明，锚杆支护是煤巷唯一经济、有效的支护技术。与棚式支架支护相比，锚杆支护显著提高了巷道支护效果，降低了巷道支护成本，减轻了工人劳动强度。更重要的是锚杆支护大大简化了采煤工作面端头支护和超前支护工艺，改善了作业环境，保证了安全生产，为采煤工作面的快速推进创造了良好条件。目前，锚杆支护技术已在国内外得到普遍应用，是煤矿实现高产高效必不可少的关键技术之一。尽管我国锚杆支护技术研究已经取得一定成果，但在复杂困难巷道中还存在很多问题，不能完全满足安全生产的要求。归纳起来，主要存在以下问题：(1)巷道围岩地质力学参数，包括地应力、围岩强度和结构是锚杆支护设计的重要基础参数，是保证锚杆支护合理、有效、可靠、安全的前提条件。但是，目前我国仅有少数煤矿进行了比较全面、系统的测试工作，大多数煤矿缺乏锚杆支护设计必须的基础参数，设计的合理性与可靠性无法保证。(2)高强度锚杆与锚索支护在一般条件下支护效果良好，综合效益显著。但在复杂困难巷道，支护效果差，巷道变形与破坏剧烈，需要多次维修与翻修。不仅支护成本高，掘进速度低，而且会带来很多安全隐患，严重制约采煤工作面的快速推进和矿井产量和效益的提高。(3)对锚杆支护系统刚度的重要性认识不足。锚杆预应力小，预应力扩散效应差，支护刚度低，．1Q7．可修改编辑

1精选资料，、麓～、?’}一-?≥，、．、4藏^～■精细管理蒸科学发震加快神华安全离效矿井建设。．．．二i‘；：．．．．．--_-．_‘_．．．．．．．．．．-‘．．．·‘·ji-；---．__．-，．．．．．．，．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．，．．．．．．．．．。。．，。．，．．．．．。，．．．．．．．．．．．．．．。．，．．．，．．，。．。．．．．．．．．．．。．，．．，，--—，-——．。～一。一．一，+、致使锚杆主动支护作用不能发挥，实质上是被动支护，不能有效控制围岩早期离层与破坏，围岩强度与完整性丧失过大，导致顶板下沉、两帮鼓出。(4)在复杂困难巷道，均出现不同程度的锚杆被拉断、剪断和弯曲断裂的现象，表明锚杆强度偏低，受力状态不佳，材质和结构有待进一步改善。(5)对组合构件(钢筋托梁、钢带)在锚杆支护系统中的重要作用认识不足。组合构件的强度、刚度、护表面积不够。在巷道变形量大的地段经常出现组合构件被剪断、压穿等现象，支护效果受到严重影响。(6)4,TL径树脂锚固预应力锚索在复杂困难巷道中暴露出许多弊端：①索体直径偏小，与钻孔直径(28mm)不匹配，孑L径差过大，明显影响树脂锚固力，易出现锚固端滑动现象；②索体破断载荷较小，与高强度锚杆的拉断载荷相当，锚索锚固力大、承载能力强的特点不能体现，而且在高地应力、受采动和地质构造影响的巷道中经常出现锚索拉断现象；③索体延伸率低，不能适应围岩的大变形；④由于索体强度低，施加的预应力水平也比较低，导致锚索预应力作用范围小，控制围岩离层、滑动的作用差。当锚索比较长时尤为如此。(7)由于锚杆、锚索强度和刚度偏低，不得不增加锚杆支护密度，导致单位面积上锚杆、锚索数多，间排距小，严重影响巷道掘进速度，造成采掘接续紧张。综上所述，现有锚杆支护技术已经不能完全满足复杂困难巷道支护要求。单纯依靠增加支护密度，不仅不能解决实质性问题，而且显著影响巷道掘进速度。因此，有必要针对具体矿区的复杂困难巷道条件，开展全面、系统的支护理论、设计方法、支护材料、施工工艺等技术的研究与试验，从根本上改变巷道支护状况，实现高效、安全支护。1项目研究的主要内容(1)现场调查与巷道围岩地质力学测试及评估。在井下选择有代表性的地点进行地应力、围岩强度与围岩结构测试，获得必要的基础参数，为支护设计提供可靠的基础。(2)锚杆预应力影响因素的理论分析、实验室试验与井下试验；锚杆预应力对巷道支护效果影响的理论分析与数值模拟研究，确定合理的锚杆预应力取值范围。(3)复杂困难巷道锚杆支护设计。根据巷道地质与生产条件，确定合理的锚杆支护形式与参数。(4)锚杆支护材料，包括锚杆及附件，树脂锚固剂，钢带，锚索及附件等支护构件的设计与优化。(5)预应力锚杆与锚索施工机具的优选，包括锚杆大扭矩扳手，锚索预应力施加设备等，以满足设计要求。(6)井下试验与矿压监测。在枣泉煤矿东翼采区和西翼采区各选择一条示范巷道进行井下试验。包括井下施工、施工工艺优化、矿压监测、数据处理与支护效果评价等。2研究的目标(1)巷道跨度大，要求支护的形式、参数有别于小跨度巷道，需要建立围岩结构力学模型，通过合理支护手段，达到结构的稳定性。(2)针对复杂困难巷道，特别是受二次、多次动压影响的巷道，提出有效的支护形式与参数，．1()8．可修改编辑

2精选资料神华集团第兰届矿长大会论文集技术篇一提高巷道支护效果，杜绝冒顶事故发生。(3)通过巷道布置优化，合理确定工作面之间保护煤柱尺寸，以提高采区采出率；(4)在工作面开采过程中风巷超前段巷道围岩变形强烈，严重影响正常生产，应研究并提出有效的巷道超前支护加固形式。(5)含水层对顶底板影响大，由于工作面走向长度达到3000～5000m，巷道掘进、维护时间较长，顶板水对顶板的软化作用明显，研究水与岩层的相互作用机理，找到防治水患的有效措施是至关重要的。3实施方案3．1巷道围岩地质力学测试与评估巷道围岩是一个极其复杂的地质体。与其他工程材料相比，它具有两大特点：其一是岩体内部含有各种各样的不连续面，如节理、裂隙等，这些不连续面显著改变了岩体的强度特征和变形特征，致使岩块与岩体的强度相差悬殊；其二是岩体含有内应力，地应力场的大小和方向都显著影响着围岩的变形和破坏。因此，一切与围岩有关的工作，如巷道布置、巷道支护设计，特别是锚杆支护设计，都离不开对围岩地质力学特征的充分了解。为了解决上述问题，煤炭科学研究总院开采设计研究分院开发研制了小孔径水压致裂地应力测量仪、井下巷道围岩强度测定装置，以及电子钻孔窥视仪，形成了一套巷道围岩地质力学快速测试系统，可快速、准确地获得地应力、围岩强度和围岩结构等地质力学参数。本设计采用煤矿井下巷道围岩地质力学快速测试系统，进行地应力、围岩强度与围岩结构测量，根据支护设计需要，确定测试工作量见表l。表1巷道围岩地质力学快速测试工作量测试内容测量方法钻孔数量钻孔位置钻孔深度／m钻孔直径／mm备注地应力水压致裂8顶板2056围岩强度钻孔触探16顶板与煤帮1056研究地点各4个测站围岩结构钻孔窥视8顶板7283．2锚杆支护设计的原则根据锚杆支护与围岩的相互作用，以及复杂困难巷道的特点，提出以下支护设计原则：(1)一次支护原则。锚杆支护应尽量一次支护就能有效控制围岩变形，避免二次或多次支护，以及巷道维修。一方面，是矿井实现高效、安全生产的要求，就回采巷道而言，要实现采煤工作面的快速推进，服务于回采工作面应在使用期限内保持稳定，基本不需要维修。另一方面，是由锚杆支护本身的作用原理决定的。巷道围岩一旦揭露立即进行锚杆支护效果最佳，而在已发生离层、破坏的围岩中安装锚杆，支护效果会受到显著影响。(2)高预应力和预应力扩散原则。预应力是锚杆支护中的关键因素，是区别锚杆支护为被动支护还是主动支护的参数，只有高预应力的锚杆支护才是真正的主动支护，才能充分发挥支护作用。一方面，要采取有效措施给锚杆施加较大的预应力；另一方面，通过托板、钢带等构件实现锚杆预应力的扩散，扩大预应力的作用范围，提高锚固体的整体刚度，保持其完整性。．109．可修改编辑

3精选资料■i一、r。毒海惑～、，’；囊三藿≥蠢l：I一|蔓塑塑璧霎鏊墨堂垄墨垫垫塑堡室全壹塾笙苎堡堡一(3)“三高一低”原则。即高强度、高刚度、高可靠性与低支护密度原则。在提高锚杆强度(如加大锚杆直径或提高杆体材料的强度)、刚度(提高锚杆预应力、加长或全长锚固)，保证支护系统可靠性的条件下，降低支护密度，减少单位面积上锚杆数量，提高掘进速度。(4)临界支护强度与刚度原则。锚杆支护系统存在临界支护强度与刚度，如果支护强度与刚度低于临界值，巷道将长期处于不稳定状态，围岩变形与破坏得不到有效控制。因此，设计锚杆支护系统的强度与刚度应大于临界值。(5)相互匹配原则。锚杆各构件，包括托板、螺母、钢带等参数以及锚杆和锚索的参数与力学性能相互匹配，以最大限度地发挥锚杆支护的整体支护作用。(6)可操作性原则。提供的锚杆支护设计应具有可操作性，有利于井下施工管理和掘进速度的提高。(7)在保证巷道支护效果和安全程度、技术上可行、施工上可操作的条件下，做到经济合理，有利于降低巷道支护综合成本。3．3数值模拟设计(1)确定巷道的位置与布置方向。(2)根据运输设备尺寸、通风、行人要求和巷道围岩变形预留量，设计合理的巷道断面形状与尺寸。(3)根据巷道地质与生产条件，确定模型模拟范围、模型网格及边界条件，选择合理的模拟围岩和支护体的力学模型。(4)根据模拟对象确定模拟方案。包括无支护巷道，不同巷道轴向与最大水平主应力方向夹角，不同煤柱尺寸护巷，不同锚杆直径、长度、强度和支护密度，及有无锚索，锚索密度、长度、强度等。(5)分析巷道围岩变形与破坏的特征，地应力大小与方向，煤柱尺寸对围岩稳定性的影响，锚杆、锚索支护密度、直径、长度和强度等参数对支护效果的影响。通过多方案比较，最后选择有效、经济、便于施工的支护方案。3．4锚杆支护形式与参数锚杆支护形式与参数主要包括以下内容：锚杆种类(螺纹钢锚杆，圆钢锚杆，其他锚杆)；锚杆几何参数(直径、长度)；锚杆力学参数(屈服强度、抗拉强度、延伸率)；锚杆密度(即锚杆间、排距)；锚杆安装角度；钻孑L直径；锚固方式(端部锚固，加长锚固，全长锚固)和锚固长度；锚杆预紧力矩或预应力；钢带形式、规格和强度；金属网形式、规格和强度；锚索种类；锚索几何参数(直径、长度)；锚索力学参数(抗拉强度、延伸率)；锚索密度(即锚索间、排距)；锚索安装角度；锚索孔直径，锚固方式和锚固长度；锚索预紧力；锚索组合构件形式、规格和强度。3．4．1锚杆支护构件设计与优选锚杆支护材料包括杆体、托板、螺母、锚固剂、组合构件、金属网、锚索等。支护材料在锚杆支护技术中起着至关重要的作用。性能优越的支护材料是充分发挥锚杆支护效果与保证巷道安全的必要前提。·110·可修改编辑

4精选资料神华集团第三届矿长大会论文集技术篇■3．4．2锚杆及附件(1)锚杆杆体材质。目前，国内常用的锚杆钢筋有4个级别，其力学性能见表2。为了提高单根锚杆的支护载荷，降低支护密度，应尽量采用屈服强度不小于400MPa的钢材。表2螺纹钢锚杆钢筋的力学性能屈服强度／抗拉强度／伸长率／屈服强度／抗拉强度／伸长率／牌号公称直径／MPaMPa％牌号公称直径／MPaMPa％不小于不小于BHRB33516—2233549018BHRB50016—2550067018BHRB加016～2240057018BHRB60016～2560080018本设计采用锚杆杆体为左旋无纵筋500号螺纹钢。顶锚杆杆体公称直径22IBm，锚杆长度2．4m。(2)锚杆杆体几何形状与尺寸。锚杆杆体形状设计的准则有4方面：①在合理孑L径差的条件下，保证杆体能顺利插入钻孔；②有利于提高锚固剂的黏结力与锚杆锚固效果；③尽量使杆体各个部位等强度；④杆体尾部有利于施加较大的预应力。我国普遍采用的螺纹钢锚杆杆体主要有以下3种形式：普通建筑螺纹钢杆体，右旋全螺纹钢杆体及左旋无纵筋螺纹钢杆体。其中左旋无纵筋螺纹钢杆体是基本满足杆体形状设计四准则的比较理想的锚杆杆体(图1)。本设计采用的即是这种形状的杆体。拜N／／NN{}／／I＼fLfLll垃』丑业ll卫丑／／|||||l|1li|||k0囵奠。匿覆n1鞠1哪||’|_一一L1一一￡图1左旋无纵筋螺纹钢锚杆杆体结构(3)锚杆托板与减摩垫圈。锚杆托板的作用主要有两方面：一是通过螺母施加扭矩，压紧托板给锚杆提供预应力，并使预应力扩散；二是围岩变形后载荷作用于托板，通过托板将载荷传递到锚杆杆体，增大锚杆工作阻力，进而控制围岩变形。对托板的技术要求：①托板的承载能力应与杆体相匹配；②托板应有一定的变形能力，当载荷较大时可压缩，不致脆裂、失效；③托板应有一定的面积，有利于锚杆预应力的扩散；④托板应有一定的调心能力，避免锚杆受偏载而降低支护能力。托板的强度与钢板厚度、材质、形状及加工工艺等有关。拱形托板(图2)具有良好的力学性能，同时托板可调心，能够满足不同锚杆安装角度的需要。本设计选用的即拱形托板。为了减少螺母与托盘之间的摩擦阻力和摩擦扭矩，最大限度地将锚杆安装扭矩转化为预应力，提高支护系统的刚度，可在螺母与托板之间加减摩垫圈，减少摩擦阻力。．111．可修改编辑

5精选资料哥、、、吼，一精细管理．___·i：．：．--__·____-_-．_-_-．-__．--。．．-‘．．____．．-_．．-_--__-_________-_-_____．．_．-．___．__-____．_-．．_---__．．__-．H．_．H．-．_-．_．-．。．．．．．．．．．．．．．q__．q_．t．一～科学发展加快神华安全高效矿并建设÷～，_肜余巡杉8图2拱形托板3．4．3树脂锚固剂树脂锚固剂黏结强度大，固化快，安全可靠性高，已广泛应用于煤巷锚杆支护。作为锚杆的锚固材料，对树脂锚固剂有以下技术要求：(1)锚固剂固化后有较高的黏结力，保证锚杆有足够的锚固力。(2)锚固剂固化后有较高的变形模量，使锚杆锚固段有较高的刚度。(3)锚固剂固化快，满足快速安装的要求。同时，固化时间可调，满足加长、全长锚固的要求。(4)锚固剂固化后收缩率低。(5)锚固剂应有利于钻孔中的安装和搅拌。根据上述要求，选择合理的树脂锚固剂类型与尺寸，确保锚杆锚固效果。3．4．4W钢护板采用宽280mm，厚5mm，长度450mill的w型钢护板作为帮托板。3．4．5组合构件组合构件是将锚杆、锚索组合在一起，共同支护围岩的部件。组合构件可分为3种：第一种是钢带，按断面形状分为平钢带、w钢带及其他形状的钢带；第二种是钢筋托梁；第三种是钢梁，如槽钢、扁钢，主要用于锚索组合。(1)平钢带。平钢带由一定厚度和宽度的钢板制成，截面形状为矩形。钢带上布置圆形或椭圆形孔，以便安装锚杆。平钢带结构如图3所示。平钢带具有以下特点：①护表面积比较大，有一定的破断强度和支护顶板的能力。②加工简单，质量比较小，成本比较低。③抗弯刚度小，控制围岩变形的能力较差。④厚度比较小，巷道压力大时托板容易压入或压穿钢带，出现剪切和撕裂破坏，导致钢带失效。(2)钢筋托梁。钢筋托梁是用钢筋焊接而成的组合构件(图4)。按材质可分为圆钢托梁和螺纹．112·可修改编辑

6精选资料神华集团第三届矿长大会论文集技术篇■一一爿厶￡1一￡o一一一一一厶一，、，、，一、厂、＼／＼／＼／‘／￡一钢带长度；B一钢带宽度；to一钢带端距；L1一钢带孔间距；d一钢带孔直径；卜一钢带厚度图3平钢带结构L一托梁长度；曰一托梁宽度；Lo一托梁端距；L1一托架间距；L2一托架宽度图4钢筋托梁结构钢托梁；按锚杆安装部位结构分为钢筋式托梁和钢板式托梁，钢筋式托梁在锚杆安装部位焊接两根短的横筋，钢板式托梁在锚杆安装部位焊接一块带孔的钢板。钢筋托梁的突出优点：加工简单，成本低，质量小，使用方便，因此得到比较广泛的应用。同时，钢筋托梁存在以下明显的弊端：①钢筋托梁采用焊接加工，整体力学性能差，焊接处容易开裂。②托梁宽度、护表面积小，作用差，而且钢筋与围岩表面为线接触，不利于锚杆预应力扩散和扩大锚杆作用范围。③托梁强度低，组合作用差。④托梁刚度小，控制围岩变形的能力差。(3)w钢带。w型钢带是用薄钢板经多道轧辊连续进行冷弯、滚压成型的型钢产品，如图5所示。w钢带的优点主要有以下几点：①护表面积大，护表作用强。②强度比较高，组合作用强。③刚度大，抗弯性能好，控制围岩变形的能力强。w钢带的主要缺点：当钢带较薄、巷道压力大时，易出现托板压入或压穿钢带，导致钢带发生剪切和撕裂破坏。综上所述，在复杂困难巷道中，锚杆组合构件应尽量采用w型钢带，以提高巷道支护效果。．113．可修改编辑

7精选资料。_二，“一零漆≤过。j囊一～羹。?～巴鲎塑篁妻鉴：壁兰垄墨垫堡塑竺室全壹塾笙茎堡塑一。一一卅一厶一￡1一L1一￡o一，、，一、，、厂、～／＼／＼／＼／一一图5W钢带3．4．6锚索小孔径树脂锚固预应力锚索材料主要包括索体、锚具、托板。(1)锚索索体。4,TL径树脂锚固预应力锚索索体材料采用钢绞线。作为锚索索体，对钢绞线有以下要求：①钢绞线应有较大的破断载荷，以发挥锚索承载能力大的特点。②钢绞线具有较大强度的同时应具有一定的延伸率，保证在一定变形量下不破断。③钢绞线的直径应与钻孑L直径匹配，保证锚索的锚固力。④钢绞线应有一定的柔性。井下使用时可弯曲插入钻孔，又能与钻机连接，搅拌树脂药卷进行锚固。小孔径树脂锚固锚索在应用初期，由于没有煤矿专用锚索钢绞线，只能选用建筑行业已有的钢绞线规格，较为广泛采用的钢绞线是由7根4,5mm的钢丝组成，直径15．24mm。在井下使用过程中，发现直径15．241Tim的锚索有以下弊端：①索体直径偏小，与钻孑L直径(28mm)不匹配，孑L径差过大，明显影响树脂锚固力，易出现锚固端滑动现象。②索体破断载荷较小，与高强度锚杆的拉断载荷相当，锚索的特点不能体现，而且在高地应力、受采动和地质构造影响的巷道中经常出现拉断现象。③索体延伸率低，不能适应围岩的大变形。④由于索体强度低，因此施加的预应力水平也比较低，导致锚索预应力作用范围小，控制围岩离层、滑动的作用差。当锚索较长时尤为如此。针对上述问题，要选择大直径、高吨位的锚索，因此锚索索体直径从15．24mm增加到18mm、20mill，最大可达22mm。对于宁东矿区复杂困难巷道，应采用直径不小于17．8mm的锚索。(2)锚具。锚索所用锚具为瓦片式，可承受动、静荷载。锚具由锚环和锚塞组成，锚具应与锚．114．可修改编辑

8精选资料神华集团第三届矿长大会论文集技术篇■索索体相匹配。(3)锚索托板。锚索托板有多种形式。最常用的是平托板，由一定厚度和面积(如300mmX300mmX16mm)的普通钢板制成。另一种是采用一段槽钢(如12号、14号槽钢)制成。有的煤矿还采用工字钢或废旧中部槽制作锚索托板。这几种托板只适用于锚索垂直巷道表面布置，而且力学性能差。当锚索预应力和承受的载荷比较大时，平托板四周易翘起，托板承载显著降低；槽钢托板易变形、扭曲，甚至压穿槽钢，使锚索失效。锚索应采用拱形托板，并配调心球垫。一方面，托板的承载能力显著提高，与大直径锚索强度相匹配，且具有一定的变形性；另一方面，托板可调心，改善锚索受力状态，使锚索支护能力得以充分发挥。3．4．7预应力锚杆与锚索施工机具优选(1)预应力锚杆气动与液压扳手优选。提高锚杆预应力主要有两种方法：一是提高锚杆螺母的拧紧力矩；二是采用锚杆张拉器，类似于锚索给锚杆施加较大的预应力。第二种方法不适合煤巷锚杆快速支护。提高锚杆螺母拧紧力矩的方法：采用大扭矩的锚杆钻机；安装锚杆时在钻机上采用扭矩倍增器增加锚杆螺母的拧紧力矩；采用扭矩扳手。扭矩扳手轻便、灵活，本设计拟采用扭矩倍增器达到400N·m以上。(2)预应力锚索张拉设备优选。预应力锚索在安装过程中应施加较大的预应力。目前有各种型式与规格的锚索张拉设备，需根据锚索直径、设计的预紧力，优选合适的张拉设备，预紧力达180kN。4井下试验根据以上选型，宁煤集团在枣泉煤矿、羊场湾煤矿和清水营煤矿几条回采巷道进行试验。4．1施工机具施工机具采用单体液压(或风动)锚杆钻机钻装顶锚杆和锚索。配套B19型中空钎杆、+28mill双翼钻头。用煤电钻(或风钻)钻装帮锚杆。4．2施工工艺和技术要求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：机掘一打掉危岩出煤一铺金属网_托上w钢带一临时支护_钻顶板中部锚杆孔_清孔一安装树脂药卷和锚杆_用锚杆机搅拌树脂药卷至规定时间一停止搅拌并等待lmin左右一安装其他顶板锚杆。两帮锚杆施工工艺：钻孔、清孑L一安装树脂药卷和锚杆一搅拌树脂药卷_÷等待lmin左右一铺金属网_托上帮托板_拧紧螺母_安装其他帮锚杆。锚索应紧跟掘进工作面安装，安装工艺：钻孔、清孑L_安装树脂药卷和锚索一搅拌树脂药卷一等待1min左右一装托板和锚具一张拉锚索一下一根锚索。4．3技术要求4．3．1掘进采用掘进机掘进。要求按设计尺寸施工，保证成形质量。不得超挖或欠挖。巷道掘进尺寸与设计．115。可修改编辑

9精选资料i亨i}、一一．警吣，℃t■-一精细管理i科学发展加快神华安全高效矿井建设．．．二；；§Ij．．．．．．．．．．．．．．．．．．．ii．．-．．．．。．i‘．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．。．．．．．．．．．，．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．，．．．．，．。．．．．．．．。。．。。、一一，～一、一．尺寸相差不得超过100mm。4．3．2临时支护采用单体液压支柱支设w钢带进行临时支护，空顶时间不得超过10min。4．3．3安装顶板锚杆(1)锚杆应紧跟掘进头及时支护，最大空顶距不得超过1．8In。当顶板比较破碎时，应适当缩小空顶范围或加打超前锚杆。(2)锚杆孑L采用单体风动锚杆机完成。先用1．2121的短钎杆，后换2．4m的长钎杆，采用犯8mm钻头。钻孑L时锚杆机升起，使钻头插入相应的w钢带孔中，然后开动锚杆机进行钻孑L。孔深要求为(2350±30)mm，并保证钻孔角度偏差小于5。。钻头钻到预定孑L深后下缩锚杆机，同时清孔，清除煤粉和泥浆。(3)放入树脂药卷。锚杆杆体套上托板及带上螺母，杆尾通过安装器与锚杆机机头连接，杆端插入已装好树脂药卷的钻孔中，升起锚杆机，将孔1：I处的药卷送入孔底。(4)利用锚杆机搅拌树脂药卷。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1min左右，移动钻机。(5)钢带压实金属网，紧贴顶板，托盘与钢带配合到位。(6)利用液压(或风动)冲击扳手或扭矩倍增器拧紧螺母，螺母与球形垫之间要加尼龙垫，以减小摩擦提高预紧力。拧紧力矩不低于400N·m。(7)锚杆间排距误差不得超过设计值±50mm。4．3．4安装帮锚杆锚杆孔采用煤电钻(或风钻)完成，孔深要求(1950±30)nqm，并保证钻孑L角度偏差小于5。。采用煤电钻(或风钻)搅拌，利用冲击扳手拧紧螺母，技术要求同顶板锚杆。4．3．5锚索安装(1)锚索应紧跟掘进工作面安装。(2)采用单体风动锚杆钻机，配B19中空六方接长钻杆和4,28mm双翼钻头钻孔。孔深控制在(7050±30)mm内。(3)安装树脂药卷，先放入K2335快速树脂药卷，然后放入Z2370中速树脂药卷。插入锚索将树脂药卷徐徐推至孔底。(4)锚索下端用专用搅拌器与锚杆机相连，开机搅拌。先慢后快，待锚索全部插入钻孑L后，全速旋转搅拌15～20s。停止搅拌后等待lmin，收缩锚杆机，卸下搅拌器。搅拌后锚索外露长度应控制在250mm左右。(5)张拉锚索。装上托板、锚具，用风动锚索张拉设备张拉锚索至设计预紧力180kN，之后卸下千斤顶。(6)锚索间距误差不得超过设计值4-50mm。4．3．6铺网铺网时，要求拉直拉紧，贴紧岩面。网问搭接长度不小于100Film。用双股18号铁丝按不大于．116．可修改编辑

10精选资料神华集团第三届矿长大会论文集技术篇一300mm的间隔连接牢固。4．4矿压监测矿压监测是动态信息设计方法的核心内容之一。通过测试锚杆、锚索受力和巷道围岩位移分布，就可比较全面地了解锚杆支护的工作状态，进而验证或修改锚杆支护初始设计，并保证巷道的安全状态。本次试验采用山东科技大学研发的矿压观测采用K,J377矿压在线动态监测系统，能监测掘进、回采巷道顶板离层位移、速度，能够现场报警，监测锚网巷道锚杆、锚索的载荷应力、巷道围岩变形、煤体内部应力。使用此设备，消除了以往监测的人为误差，减少用工，保证巷道施工的安全。5实施效果通过宁东矿区软岩支护研究，现已取得初步成果，巷道变形明显减少，有效杜绝了冒顶、片帮事故的发生，产生了显著的经济效益和社会效益。作者简介冯茂龙(1962一)，男，宁夏中宁人，采矿高级工程师，现任神华宁夏煤业集团有限责任公司生产技术部总经理。·117·可修改编辑

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