巷道掘进技术及顶板管理培训课件

掘进技术及掘进质量标准化生产技术中心支护的作用在于改善围岩稳定状况和控制围岩运动的发展速度、以维护安全的工作空间。围岩是承受地压的主要结构、设置人工支护只是为了改善和提高围岩自身支持能力。围岩不仅是施载物体、又是承载结构体、围岩承载圈和支护体是组构巷道的统一体、是一个力学体系、是同时承受铅垂与水平作用力的厚壁圆筒、巷道的开掘与支护都要为保持与改善围岩的自持能力服务。巷道支护技术一、《煤矿安全规程》有关巷道支护的规定1、掘进工作面严禁空顶作业。靠近掘进工作面10m内的支护、在爆破前必须加固。爆破崩倒、崩坏的支架必须先行修复、之后方可进入工作面作业。修复支架时必须先检查顶、帮、并由外向里逐架进行。在松软的煤、岩层或流砂性地层中及地质破碎带掘进巷道时、必须采取前探支护或其他措施。在坚硬和稳定的煤、岩层中、确定巷道不设支护时、必须制定安全措施。2、更换巷道支护时、在拆除原有支护前、应先加固临近支护、拆除原有支护后、必须及时除掉顶帮活矸和架设永久支护、必要时还应采取临时支护措施。在倾斜巷道中、必须有防止矸石、物料滚落和支架歪倒的安全措施。3、采用锚杆、锚喷等支护形式时、应遵守下列规定：(1)锚杆、锚喷等支护的端头与掘进工作面的距离、锚杆的形式、规格、安装角度、混凝土标号、喷体厚度、挂网所采用金属网的规格以及围岩涌水的处理等、必须符合施工组织设计或作业规程中规定。(2)采用钻爆法掘进的岩石巷道、必须采用光面爆破。(3)打锚杆眼前、必须首先敲帮问顶、将活矸处理掉、在确保安全的条件下、方可作业。(4)使用锚固剂固定锚杆时、应将孔壁冲洗干净、砂浆锚杆必须灌满填实。(5)软岩使用锚杆支护时、必须全长锚固。(6)采用人工上料喷射机喷射混凝土、砂浆时、必须采用潮料、并使用除尘机对上料口、余气口除尘。喷射前、必须冲洗岩帮。喷射后应有养护措施。作业人员必须佩戴劳动保护用品。(7)锚杆必须按规定做拉力试验。煤巷还必须进行顶板离层监测、并用记录牌板显示。对喷体必须做厚度和强度检查。并有检查和试验记录。在井下做锚固力试验时、必须有安全措施。(8)锚杆必须用机械或力矩扳手拧紧、确保锚杆的托板紧贴巷壁。(9)岩帮的涌水地点、必须处理。(10)处理堵塞的喷射管路时、喷枪口的前方及其附近严禁有其他人员。三、锚杆支护锚杆支护是使围岩加固而主动承受地压的一种支护方式，具有快速、安全、经济的特点、是当今世界巷道支护技术的主要发展方向。1、锚杆支护作用原理1．悬吊作用悬吊理论认为：锚杆支护的作用是将巷道顶板较软弱的岩层悬吊在上部坚硬稳定岩层上。这样就能控制和减弱岩层的下沉和离层、保持顶板的稳定。2．组合梁理论组合梁理论认为：当顶板岩层中存在没有稳固岩层的若干薄层状时、通过锚杆的支护作用将这些岩层锁紧成一个较厚的岩层、由叠合梁变成组合梁、显著提高了岩梁的抗弯曲能力并减小挠度。图悬吊作用图组合梁作用6上煤巷道支护设计当实测的围岩松动圈LP＜1.5m时，悬吊理论是确定支护参数较好的方法，锚杆的悬吊点是松动圈外的未松动岩层或煤层。当围岩裂隙发育或者实测的围岩松动圈LP＞1.5m时，按组合拱理论设计锚杆支护参数。辽工大科研项目得围岩松动圈为1.2-1.3m，按悬吊理论计算锚杆参数1、锚杆长度计算：L=KH+L1+L2=1.3*1.2+0.4+0.1=2.06式中L——锚杆长度，m；H——冒落拱高度，m；取H=1.2K——安全系数，一般取K=1.3；L1——锚杆锚入稳定煤层的深度，一般按经验取0.4m；L2——锚杆在巷道中的外漏长度，一般取0.1m。2、锚杆间距、排距计算：设计令间距a、排距b，则a*b=Q/KHγ=70/2*1.2*14.7=1.98式中a*b——锚杆间排距，m；Q——锚杆设计锚固力，70KN/根H——冒落拱高度，取1.2m；γ——被悬吊煤层的重力密度，取14.7KN/m³；K——安全系数，一般取K=2。3、锚杆直径：d=L/110=2200/110=201.锚索长度的确定X=X1+X2+X3=0.3+1.3+1.8=3.4m式中X1——锚索外露长度，取0.3m；X3——锚索锚固长度，取1.8m；X2——潜在不稳定煤层高度，m；2.锚索排距s=3σ/4B2γk=3*400/（4*5.4*2*14.7*0.5）=3.78式中σ——每根锚索最低破断载荷，400kN；γ——煤岩体积力，kN/m3；（14.7）B——巷道宽度m；k——安全系数，取0.5；3.锚索间距m=0.85B/n=0.85*5.4/2=2.29式中n——排数；B——巷道宽度，m。按GBJ86-85要求：锚索锚固长度La应符合下式：La≥k*d*fs/(4*fc)=2*18.9*1770/(4*10)=1672.65mm式中k——安全系数，一般取2；d——锚索钢铰线直径，mm；fs——钢绞线抗拉强度，N/mm2；（1770）fc——锚索与锚固剂的设计粘结强度，一般煤巷锚索多用树脂作锚固剂，其粘结强度，fc＝10N/mm2。2、锚杆布置主要技术参数（1）“三径”的合理匹配1)钻孔直径：煤巷锚杆钻孔直径应采用φ28mm、不宜采用大于φ33mm的。2)锚杆直径：使用无纵筋左旋螺纹钢锚杆时、钻孔直径与锚杆直径之差应为4-1Omm之间、最佳值为5-6mm。3)树脂卷直径：当使用φ28mm钻孔直径和φ16-22mm带纵筋螺纹钢锚杆时、树脂卷直径应为φ23-φ25mm；当使用φ26mm和φ43mm的钻孔时、应分别使用φ23mm和φ28mm的树脂卷。（2）锚杆长度当顶板有坚硬岩层或者有塑性区、锚杆的端部应该插入坚硬岩层中或超出塑性区、如没有坚硬岩石或塑性区过大、则宜使用全长锚固式锚杆。（3）锚杆插入方向锚杆应与岩石的层面成正交、最小角度不低于75O、在非层状岩石中、拱形巷道锚杆与岩体结构面成最大角度布置、层面不清时与周边轮廓线相垂直。（4）锚杆排列方式通常使用方形、矩形和五花形。当岩石比较坚硬、可布置方形和矩形。岩层松软时、布置成前后左右互相交错的五花形。（5)锚固形式锚固形式有全长锚固和端头锚固两种。5、锚杆支护质量要求1．一般要求(1)锚杆的长度、间距、排距、插入方向及排列方式等必须符合作业规程施工要求。(2)首先点好钻孔孔位、找好孔中开钻后调正方向。(3)锚孔钻完后、要按锚杆设计和安装说明要求、及时进行锚杆安装工作。(4)安装锚杆前、必须检查锚孔的孔位、孔深、孔径及锚杆部件等、这些都必须符合规定。(5)锚杆的外露长度应符合设计要求。(6)安装方向要与托板垂直。托板要与巷道围岩表面接触严实。(7)使用的树脂药卷必须符合锚杆支护设计要求。钻孔中装入双速树脂锚固剂时、必须注意孔底为快速、其余为慢速。(8)安装中严禁撬弯锚杆杆体。(9)要做好锚杆支护施工质量的检查和监测工作。酸刺沟煤矿锚杆安装质量标准化（1）锚距要求：间距设计1000mm,排距设计1000mm，允许误差±100mm之间，锚杆孔深2150mm，允许偏差0～+50mm。（2）锚杆安装：安装牢固，托板紧贴岩面，不松动；锚杆锚固力不小于70KN，掘进过程中，每支护300根锚杆，由技术员在300根范围内进行拉拔抽查检测，抽检率不得低于3％，并准确记录检测值，制作台账存档；扭矩力不得小于150N.M，掘进过程中，每支护300根锚杆，由技术员在300根范围内进行拉拔抽查检测，抽检率不得低于5％，并准确记录检测值，制作台账存档；两边的锚杆与岩面的夹角≥70°，锚杆外露螺母长度10～40mm。锚索质量标准化锚索：（班组验收要逐根检查）（1）安装牢固，托板紧贴岩面，不松动；锚索预紧力不小于150KN,锚索外露长度锁具外150～250mm，拉拔力不得小于240KN，锚索预紧力逐根检测，并记录台账保存。（2）间排距要求：间距设计2000mm,排距设计1000mm，允许误差±100mm之间，锚索孔深8000mm，允许偏差0～+200mm。其它支护材料质量标准化1）、树脂锚固剂使用规格锚索使用一卷CK2360树脂锚固剂和两卷K2360树脂锚固剂，使用次序为：先投放CK2360一支然后再投放K2360两支；顶锚杆使用一卷CK2360树脂锚固剂和一卷K2360树脂锚固剂，使用次序为：先投放CK2360一支然后再投放K2360一支；帮锚杆使用一卷CK2360树脂锚固剂一支。2）、网片使用规格顶部网片均在帮部下垂200mm，所有网片搭接不得小于200mm，使用14#铁丝双丝、双扣、双道拧接，绑丝间距不得大于200mm，帮网底边、帮锚要成直线，网片搭接处使用锚杆压茬。