GBT35056-2018煤矿巷道锚杆支护技术规范

煤矿巷道锚杆支护技术规范中华人民共和国国家标准GB/T35056—2018CONTENTS目录适用范围1支护监测4技术要求2附录5质量检测3参考文献6适用范围PARTONE本标准规定了煤矿巷道锚杆支护技术的术语和定义、技术要求、锚杆支护施工质量及锚杆支护监测本标准适用于煤矿岩巷、煤巷及半煤岩巷的锚杆支护锚杆支护施工现场调查与巷道围岩地质力学评估锚杆支护设计锚杆支护材料与构件技术要求技术要求表1巷道围岩地质力学评估基础参数序号参数说明1巷道揭露的岩层厚度掘进工作面端面岩层组成及分层厚度2巷道揭露的岩层倾角在井下直接测取，或由工作面地质说明书给出32倍巷道宽度范围内顶底板岩层层数和厚度由地质综合柱状图或钻孔资料确定4各岩层物理力学参数在井下原位测取，或在实验室内利用岩样测定5各岩层的分层厚度指分层厚度的平均值6各层节理裂隙间距指沿结构面法线方向的平均间距7地质构造巷道周围地质构造的分布情况，由工作面地质说明书给出8水文地质条件巷道涌水量、水质等参照工作面地质说明书；水对围岩物理力学性质的影响通过实验确定9巷道埋深地表到巷道地板的垂直距离2技术要求2.1现场调查与巷道围岩地质力学评估2.1.1锚杆支护设计前应进行现场调查与巷道围岩地质力学评估。巷道围岩地质力学评估基础参数见表1。2技术要求2.1现场调查与巷道围岩地质力学评估2.1.1锚杆支护设计前应进行现场调查与巷道围岩地质力学评估。巷道围岩地质力学评估基础参数见表1。技术要求表1巷道围岩地质力学评估基础参数序号参数说明10原岩应力的大小和方向在井下实测11巷道轴线方向与最大水平主应力方向的夹角由工作面巷道布置图与井下最大水平主力方向实测数据确定12巷道几何形状和尺寸根据煤矿生产与安全的需要确定13巷道掘进方式掘进机掘进、爆破法掘进或其他掘进方法14煤（岩）柱宽度煤（岩）柱的实际宽度15采动应力巷道与周围其他巷道、回采工作面的空间与时间关系，采动影响范围与大小16粘结强度在井下短锚固拉拔试验中，锚杆在不同岩层、煤层中的粘结强度续上表地质条件技术要求（2）巷道周围断层、褶曲、陷落柱及破碎带等地质构造分布情况，围岩内节理、裂隙、层理分布情况。（1）巷道顶板、两帮、底板岩层岩性，岩层厚度及变化，岩层倾角及变化。（3）矿井涌水、地温等。2.1.3巷道工程地质条件：2.1.2现场调查内容：（1）巷道工程地质条件；（2）生产条件。（5）巷道与周围其他巷道、采煤工作面等采掘工程的空间和时间关系；（2）巷道断面形状及尺寸；（3）巷道掘进方式；（1）巷道用途与服务年限；2.1.4现巷道生产条件：技术要求（4）巷道周围采掘工程分布状况；（6）煤（岩）柱尺寸。技术要求2.1.5巷道围岩地质力学评估内容：（1）围岩物理力学参数测定；（2）围岩结构测量与力学性质测定；（3）围岩应力测量。2.1.6巷道围岩地质力学参数测试要求：（1）应根据矿井开拓部署和采区划分合理安排测试；（2）测点应具有代表性；（3）应能最大程度地反映整个井田或采区的实际情况。2.1.7（1）围岩物理力学参数通过实验室岩样实验获得，其参数为：围岩真密度、视密度、孔隙率、单轴抗拉强度、单轴抗压强度、变形模量、泊松比、粘聚力、内摩擦角和水理件质等。（2）井下岩样的采取、包装应符合GB/T23561.1-2009的规定；（3）单轴抗压强度、变形模量等可采用井下原位测量方法获得。2.1.8围岩结构测量应采用巷道表面观察、钻孔取芯和钻孔窥视等方法进行。结构面力学性质测试可在现场取样后在实验室进行，也可在井下采用岩体结构面直剪试验测定，测定方法参见GB/T50266—2013中2.12的内容。原岩应力采动应力AB原岩应力包括各应力分量、主应力的大小与方向。原岩应力测量优先采用应力解除法或水压致裂法，测量方法参见GB/T50266—2013第6章的内容。采动应力测量可采用与原岩应力测量类似的方法。采动应力变化监测可采用空心包体应变计、钻孔应力计等。技术要求2.1.9围岩应力包括原岩应力与采动应力。技术要求2.1.10螺纹钢树脂锚杆粘结强度采用短锚固锚杆拉拔试验测定，在锚固长度300mm的条件下，平均粘结力应达到100kN以上时，方可考虑单独使用锚杆支护，试验方法参见附录A。其他类型的锚杆也应做相应的拉拔试验。2.1.11在现场调查与巷道围岩地质力学参数测试完成后进行巷道围岩地质力学评估。首先确定评估区域，铺杆支护设计应限定在该区域内，并分析巷道服务期间影响锚杆支护性能其他因素。2.1.12根据巷道围岩地质力学评估结果进行巷道围岩稳定性分类，确定评估区域的巷道是否适合采用锚杆支护。2.1.13在一个地点获取的地质力学参数用于同一层位的其他地点时，应进行充分的现场周研和分析、评估。2.1.14当巷道围岩物理力学性质、围岩结构和围岩应力发生显著变化时，应对地质力学参数进行重新测定。2.1.15有下列情况之一时应重新进行巷道围岩稳定性分类：1）当巷道围岩条件、开采深度、开采范闱与原分类差异很大；2）新采区各巷道首次采用锚杆支护。技术要求2.2锚杆支护设计2.2.1现场调查与巷道围岩地质力学评估结果证明锚杆支护可行时，进行锚杆支护设计。2.2.2在进行巷道布置时，应尽量考虑原岩应力场对巷道围岩稳定性的影响，使巷道轴线方向与主应力方向处于有利的夹角。2.2.3锚杆支护设计应采用动态设计方法。设计应在巷道围岩地质力学评估的基础上，按“初始设计—井下监测—信息反馈—正式设计”的程序进行。2.2.4根据现场调查与巷道围岩地质力学评估结果，进行锚杆支护初始设计。初始设计可采用以下一种或多种方法组合进行：1）工程类比法：根据已经支护巷道的实践经验，通过类比，直接提出锚杆支护初始设计。应保证设计巷道与已支护巷道在地质与生产条件、围岩物理力学性质、原岩应力等方而相似。也可根据巷道围岩稳定性分类结果进行锚杆支护初始设计；2）理论计算法：选择合适的锚杆支护理论，建立力学模型，测取支护理论所需的围岩物理力学参数，进行理论计算与分析，确定锚杆支护主要参数，提出锚杆支护初始设计；3）数值模拟法：根据现场调查与巷道围岩地质力学评估结果，采用合适的数值模拟方法，通过数值模拟计算与分析，确定锚杆支护初始设计。技术要求2.2.5锚杆支护初始设计应包括以下内容：1）巷道用途及服务年限；8）地质与生产条件及巷道围岩地质力学评估结果；2）喷射混凝土参数设计；9）支护材料选择和施工机具设备配套；3）巷道断面设计；10）施工工艺、安全技术措施和施工质量指标；4）巷道掘进方式；11）矿压监测设计；5）巷道空顶距设计；12）辅助支护设计；6）锚杆支护形式与参数设计；13）巷道复杂地段的支护设计；7）锚索支护形式与参数设计；14）巷道受到采动影响时的超前支护设计。2.2.6巷道断面形状与尺寸应根据围岩条件、巷道用途等确定。煤巷断面一般采用矩形或梯形，特殊情况可采用拱形或其他形状断面。巷道断面设计应考虑以下因素：1）巷道布置（运输）的最大设备尺寸；2）巷道管线布置和行人要求；3）巷道通风要求；4）巷道预留变形量：对锚杆支护巷道围岩变形进行预测，确定合理的预留变形量，使巷道变形后断面仍能满足安全生产要求。巷道掘进后应及时支护，尽量减小空顶距、缩短空顶时间。围耑易风化、遇水易泥化或膨胀的巷道应先喷后支，及时封闭围岩。巷道掘进优先采用综合机械化掘进。当采用钻爆法时，应采用光面爆破，控制巷道成型，为锚杆支护施工创造有利条件。根据巷道围岩地质与生产条件，可按表2选择不同类型的锚杆。锚杆支护可配套使用钢筋托梁、钢带、钢梁、钢护板、护网等护表构件，也可与锚索、喷射混凝土联合使用。常用支护形式及适用条件见表3。2.2.72.2.82.2.9技术要求技术要求表2常用锚杆类型及适用条件序号锚杆类型适用条件1螺纹钢树脂锚杆在保证设计锚固力的条件下，适用于各类围岩条件的巷道2圆钢树脂锚杆围岩强度较高、完整、稳定，围岩应力小的巷道3缝管锚杆超前支护和岩巷临时支护4注浆锚杆围岩节理、裂隙等结构面发育，破碎围岩巷道5钻锚注锚杆围岩极破碎。成孔困难，不能实现先钻孔后安装锚杆6玻璃纤维增强塑料锚杆采煤机截割的回采巷道煤帮及围岩应力与变形小的巷帮技术要求表3常用支护形式及适用条件序号支护形式适用条件1单体锚杆支护围岩强度较大、完整、稳定、埋藏浅、围岩应力小2锚杆支护围岩完整、强度大的岩巷3锚网喷支护岩巷和服务时间长的煤巷4锚杆钢带（梁）支护围岩强度较大、较完整，节理、裂隙等结构面不发育5锚网支护围岩强度较大、较稳定，发育一定的节理、裂隙等结构面，围岩应力不大6锚网带（梁）支护围岩强度较低，节理、裂隙等结构面较发育7锚网、桁架支护大断面巷道、硐室和交岔点，复合顶板巷道8锚注支护围岩节理、裂隙等结构面发育，松散破碎，锚杆锚固效果差9锚网与锚索联合支护适用于多种巷道条件技术要求2.2.10支护形式与参数设计应包括以下内容：1）锚杆类型；2）锚杆杆体几何参数（直径和长度等）；3）锚杆杆体力学参数（屈服力、拉断力、伸长率和冲击吸收功等）；4）锚杆附件（托盘、球形垫圈、减摩垫圈和螺母等）材料和规格；5）树脂锚固剂规格及数量，锚固剂物理力学性能；6）锚杆预紧力；7）锚杆设计锚固力；8）锚杆布置参数（锚杆间距、排距、安装角度等）；9）锚杆锚固参数（钻孔直径，锚固方式和锚固长度）；10）锚杆组合构件（钢筋托梁、钢带等）形式、规格和力学性能；11）护网形式、材料和规格；12）注浆锚杆用注浆材料物理力学性能及注浆参数；13）锚索形式与参数；14）喷射混凝土参数；15）巷道支护布置图；16）护构件加工示意图；17）支护材料消耗清单。技术要求表4锚杆支护基本参数序号参数名称单位参数值1锚杆长度m1.6〜3.02锚杆公称直径mm16.0〜25.03锚杆预紧力kN锚杆屈服力的30%〜60%4锚杆设计锚固力kN锚杆屈服力的标准值5锚杆排距m0.6〜1.56锚杆间距m0.6〜1.52.2.11锚杆支护基本参数宜按表4选取。技术要求2.2.12巷道支护应优先采用预应力螺纹钢树脂锚杆。软岩巷逍、煤层顶板巷适、破碎围岩巷道、深部高应力巷道、采动影响明显的巷道及大断面巷道等复杂困难巷道，宜采用高预应力（大于锚杆屈服力的30%）、高强度（杆体屈服强度大于500MPa）螺纹钢树脂锚杆。必要时，可采用锚杆、锚索联合支护，锚杆与锚索的力学性能与支护参数应相互匹配。2.2.13回采巷道被采煤机截割的煤帮应优先采用玻璃纤维增强塑料锚杆等可切割锚杆。2.2.14巷道复杂地段应进行联合支护，联合支护范围应延伸到正常地段5m以上。破碎围岩巷道应优先采用锚注支护。4.2.15螺纹钢树脂锚杆的钻孔直径、锚杆直径和树脂锚固剂直径应合理匹配，钻孔直径与锚杆杆体直径之差应为6mm〜10mm；圆钢树脂描杆的钻孔直径与锚头顶宽之差应为4mm〜6mm；钻孔直径与树脂锚固剂直径之差应为4mm〜8mm。技术要求2.2.16锚杆支护施工设计应包括施工工艺、施工设备与机具、施工质量指标和安全技术措施等。2.2.17锚杆支护矿压监测设计应包括监测内容、监测仪器、测站布过、测站安设方法、数据测读方法、测读频度等。综合监测应给出反馈指标和锚杆支护初始设计修改准则，日常监测应给出监测方法、合格标准和异常情况的处理措施。2.2.18锚杆支护初始设计在井下实施后应及时进行矿压监测。将巷道受掘进影响结束时的监测结果用于验证或修正初始设计。修正后的支护设计作为正式设计在井下使用。巷道受到采动影响期间的监测结果时用于其他类似条件巷道支护设计的验证与修改。4.2.19锚杆支护正式设计实施过程中，应进行日常监测。当地质条件发生显著变化时应及时修正。技术要求2.3锚杆支护材料与构件2.3.1一般要求锚杆支护材料与构件应符合国家标准和相关行业标准，并具有产品合格证。煤矿巷道锚杆杆体及附件、组合构件、护网、喷层等各构件的力学性能应相互匹配。锚杆井下安装如图1所示。图1煤矿巷道锚杆支护构件井下安装示意图2.3.2.1锚杆杆体、托盘、螺母应符合MT146.2—2011的规定。2.3.2.2应优先选用左旋无纵肋螺纹钢杆体。2.3.2.3锚杆杆体螺