1 C20煤層概況 1
2巷道支護(hù)方案設(shè)計 1
2.1巷道斷面設(shè)計 1
2.2巷道臨時支護(hù) 1
2.3巷道寬度控制 1
2.4支護(hù)方案 2
2.4.1方案一? 中空注漿錨桿＋注漿錨索＋菱形金屬網(wǎng)＋M型鋼帶+噴漿支護(hù) 2
2.4.1.1錨桿參數(shù)確定 2
2.4.1.2 錨索參數(shù)確定 2
2.4.1.3? 金屬網(wǎng)和鋼帶 2
2.4.1.4安裝工藝 2
2.4.1.5? 注漿工藝 4
2.4.1.6 注意事項 6
2.4.2 方案二? 超前注漿+注漿錨桿＋注漿錨索＋菱形金屬網(wǎng)＋M型鋼帶+噴漿支護(hù) 6
2.4.3 方案三? 樹脂錨桿錨索支護(hù) 7
2.4.3.1 錨桿參數(shù)確定 7
2.4.3.2錨索參數(shù)的確定 7
2.4.3.3錨桿錨索類型和結(jié)構(gòu) 7
2.4.3.4樹脂藥卷 8
2.4.3.5錨桿錨索施工工藝 8
2.4方案四 工字鋼架棚支護(hù) 11
2.5 各方案每米耗材 11
3礦山壓力觀測計劃 13
3.1礦壓監(jiān)測站布置 13
3.2觀測內(nèi)容及觀測儀器 14
3.2.1巷道相對位移量監(jiān)測 14
3.2.2頂板離層監(jiān)測 14
3.2.3錨桿受力監(jiān)測 14
3.2.4錨索受力監(jiān)測 15
3.3觀測計劃 15
附件 16
1 實驗?zāi)康?22
2 實驗場所 22
3 測試對象 22
4 測試設(shè)備及材料 22
5 錨固力要求 23
6 試驗段巷道支護(hù)設(shè)計 24
7 現(xiàn)場管理 24
8 人員組織 24
9? 數(shù)據(jù)分析 25
1 C20煤層概況
?俗稱“小炭”。位于含煤巖系下部，上距C19煤層平均3.29m。該煤層結(jié)構(gòu)簡單，偶含夾矸。該煤層厚0.57～1.15m，平均0.81m，屬本井田主要可采煤層，全區(qū)可采，煤層厚度有由東向西逐漸減薄趨勢。
2巷道支護(hù)方案設(shè)計
2.1巷道斷面設(shè)計
?巷道設(shè)計：矮幫高度2.10m，巷道寬度3.6m（不沿空留巷的風(fēng)巷寬度為3.2 m）。水溝深×寬為300×200mm，水溝應(yīng)盡量靠高幫。巷道按中腰線破底沿頂板施工（嚴(yán)禁破頂，機(jī)巷必須按中線施工）。采用中線施工后，可能因底板起伏不平，使得水溝無法正常自排，在這種情況下，應(yīng)在靠高幫低洼段作一個小水倉，其大小應(yīng)根據(jù)現(xiàn)場涌水量來確定，并配備具有足夠排水能力的潛水泵。巷道斷面詳見附圖1。
2.2巷道臨時支護(hù)
?為保證掘進(jìn)施工安全，采用前探梁、內(nèi)注式單體液壓支柱進(jìn)行臨時支護(hù)。
?前探梁布置方式：在巷道頂板錨桿末端處，采用吊環(huán)將兩根11號工字鋼梁，長約4m，平行置于吊環(huán)內(nèi)并向掘進(jìn)頭延伸。前探梁的前端鋪設(shè)長×寬×厚為2200mm×200mm×150mm的木板梁，在吊環(huán)處采用長×寬為50mm×20mm的金屬楔接頂，使木板梁接頂嚴(yán)實。吊環(huán)及巷道臨時支護(hù)示意圖見附圖。
?內(nèi)注式單體液壓支柱布置方式：在磧頭巷道高幫側(cè)和矮幫側(cè)各布置2根內(nèi)注式單體支柱，配木梁頂或金屬頂梁。
?臨時支護(hù)跟攏磧頭，正式支護(hù)滯后磧頭距離不大于0.9米（放炮后）。
2.3巷道寬度控制
?施工時要嚴(yán)格按設(shè)計要求控制巷道寬度。一般情況下，巷道的寬度不得超過設(shè)計寬度的200mm。如因不可抗拒的原因造成施工斷面超寬、超高大于500mm時，必須變更支護(hù)設(shè)計，采用補(bǔ)打錨桿（錨索）或棚子支護(hù)進(jìn)行加固。當(dāng)巷道超寬大于200mm時，應(yīng)采取加強(qiáng)措施，如增打錨桿等。一般情況下，超寬在200mm～400mm時，增加1根錨桿；超寬大于400mm時，增加2根錨桿。
?為了避免巷道超寬現(xiàn)象的出現(xiàn)，在巷道掘進(jìn)過程中，如果采用炮掘，掏槽眼應(yīng)靠掘進(jìn)巷道的下部。同時，合理確定擴(kuò)大眼、周邊眼的位置和裝藥量，保證巷道成形斷面達(dá)到設(shè)計要求，并盡量減少放炮震動對頂板及兩幫巖層的不利影響。
2.4支護(hù)方案
?（1）注漿錨桿＋注漿錨索＋菱形金屬網(wǎng)＋M型鋼帶+噴漿的支護(hù)方式；
?（2）超前注漿+注漿錨桿＋注漿錨索＋菱形金屬網(wǎng)＋M型鋼帶+噴漿的支護(hù)方式；
?（3）樹脂錨桿＋錨索＋菱形金屬網(wǎng)＋M型鋼帶+噴漿的支護(hù)方式，
?（4）架棚支護(hù)。
?各種支護(hù)方案詳見附圖。
?試驗巷道采用方案一和方案四聯(lián)合支護(hù)形式，詳見S1224掘進(jìn)巷道中空注漿錨桿實驗方案。
2.4.1方案一? 中空注漿錨桿＋注漿錨索＋菱形金屬網(wǎng)＋M型鋼帶+噴漿支護(hù)
2.4.1.1錨桿參數(shù)確定
?頂板采用中空注漿錨桿，選用25mm的左旋20MnSi（錳硅）錨桿,長2.2m。錨桿的外露長度不大于100mm，托板規(guī)格150×150×8。
?頂錨桿安裝時先用樹脂藥卷端錨（藥卷規(guī)格Z2870），然后再注漿全長錨固。
?幫錨桿采用16mm的螺紋鋼可回收錨桿,長1.5m, 托板規(guī)格120×120×8。
2.4.1.2 錨索參數(shù)確定
?中空注漿錨索采用直徑25mm的左旋20MnSi（錳硅）錨索，錨索長度為10.3m（通過連接套連接而成），錨索的外露長度不大于100mm。每2.4m布置一組錨索。托板規(guī)格250×250×12。
2.4.1.3? 金屬網(wǎng)和鋼帶
?采用10#鐵絲編織的菱形金屬網(wǎng)，網(wǎng)孔50×50。選用GRT-M3鋼帶。
2.4.1.4施工工藝
?（1）施工順序
?①架棚支護(hù)
?工作面放炮后，先移前探梁進(jìn)行臨時支護(hù)后出煤矸，然后開始鋪設(shè)頂網(wǎng)、架棚支護(hù)，架料之間用撐桿連接成整體防倒。架料間距0.8米。架料支護(hù)空頂距(放炮后)不大于0.9米，前探梁臨時支護(hù)必須跟攏磧頭。
?②在架料間進(jìn)行錨網(wǎng)支護(hù)
?打頂板注漿錨桿孔，加鋼帶，安裝中空注漿錨桿，先用樹脂藥卷端錨，再注漿錨固；打注漿錨索孔，安裝中空注漿錨索，先用樹脂藥卷端錨，再注漿錨固；打兩幫錨桿孔、鋪幫網(wǎng)、兩幫安裝可回收錨桿。
?錨桿間排距0.8米，每2.4米布置一組錨索(兩根)，錨索分別布置在距高幫1米和距矮幫1.5米處。錨網(wǎng)支護(hù)滯后磧頭不大于1.6米，錨索支護(hù)滯后磧頭不大于3米。
?經(jīng)測試錨桿錨索在使用樹脂藥卷端錨后初錨力大于5噸，則注漿可滯后磧頭5-10米，否則安裝錨桿后立即注漿。
?③噴漿
?初噴滯后磧頭距離不大于5米，復(fù)噴（達(dá)設(shè)計厚度要求）滯后磧頭距離不大于20米。
?（2）錨桿安裝工藝
?1）鉆錨桿孔
?①首先，敲幫問頂。仔細(xì)檢查頂幫圍巖情況，去掉懸矸、危巖。安設(shè)前探梁，做好臨時支護(hù)。
?②按中線嚴(yán)格檢查巷道斷面規(guī)格，不符合要求時必須先進(jìn)行處理。
?③按設(shè)計要求確定錨桿孔的位置（誤差不超過±50mm）和打眼方向，錨桿孔盡量垂直巷道表面，增大與軟弱結(jié)構(gòu)面的夾角。
?④打眼前在鉆桿上做好標(biāo)志，使鉆孔深度與錨桿錨索長度相匹配，保證錨桿外露100mm。鉆孔深度誤差不超過±50mm，嚴(yán)禁超鉆或欠鉆。
?⑤鉆孔順序，應(yīng)由外向里（掘進(jìn)頭）先頂后幫的順序依次進(jìn)行。
?⑥成孔后，必須將孔內(nèi)的巖粉、積水清理干凈。
?2）安裝錨桿
?①裝藥卷
?頂板每根錨桿錨索使用Z2370藥卷1只，采用端錨方式先固定好錨桿錨索，為注漿施工創(chuàng)造條件。
?裝藥卷之前應(yīng)先檢查錨桿孔的質(zhì)量（深度與角度），錨桿構(gòu)件是否齊全，桿尾是否已涂防銹油脂以及袋裝藥卷是否硬化，過期或損壞等，已硬化或過期的藥卷嚴(yán)禁使用。
?②插入錨桿桿體
?錨桿桿尾通過連接套與錨桿機(jī)頭連接，桿端插入已裝好樹脂藥卷的巖孔內(nèi)，升起錨桿機(jī)并利用錨桿桿體將孔口處的藥卷勻速地推送至孔內(nèi)，使藥卷接觸到孔底為止。
?③攪拌藥卷
?藥卷攪拌時間過短，藥卷中的固化劑與樹脂膠黏劑不能充分起化學(xué)反應(yīng)而影響凝膠和固化效果；攪拌時間過長，使已經(jīng)凝膠和固化的樹脂遭到破壞，同樣影響錨固效果。所以，將藥卷勻速攪拌和推送至孔內(nèi)的時間為20±5s。
?④10min以后，先卸下專用套筒，裝上錨網(wǎng)、托板、螺帽，并將其托到緊貼頂板位置。
?⑤注意事項
?在打頂板靠高幫的錨桿時，注意錨桿與頂板表面的夾角保持60°左右。在打高幫錨桿時，最上面一根錨桿要與水平呈15°左右的夾角；頂板安裝5根錨桿，高幫安裝4根錨桿，矮幫安裝3根錨桿，一個截面總共安裝13跟錨桿。巷道錨桿具體的布置情況見附圖3。
?在任何煤巷作業(yè)地點，不得使用作為永久支護(hù)的錨桿、錨索、金屬網(wǎng)起吊設(shè)備或其它重物。錨桿支護(hù)作業(yè)場所距工作面200m內(nèi)，必須備有5～10架備用棚及相應(yīng)的復(fù)合支護(hù)材料，以備改變支護(hù)方式和搶險之需。
?3）金屬網(wǎng)安裝
?等待10min之后（針對安裝錨桿），去掉專用套筒，掛金屬網(wǎng)要緊貼巖面，壓茬嚴(yán)密且不少于100mm，網(wǎng)與網(wǎng)之間間隔0.3m用10#鐵絲連接并擰緊。
?頂網(wǎng)與幫網(wǎng)應(yīng)相互搭接。頂板與高幫、矮幫的夾角處，采用鋪設(shè)高幫的金屬網(wǎng)務(wù)必要搭接到頂板靠高幫的錨桿上，然后經(jīng)過高幫靠頂板的錨桿上，最后搭接到高幫的第二根錨桿上（從頂板往下）。矮幫的處理也采用同樣的方式進(jìn)行。
?4）鋼帶安裝
?金屬網(wǎng)安裝以后，將鋼帶孔置于錨桿內(nèi)加托盤，用錨桿機(jī)上緊錨桿螺母，并達(dá)到不小于60N·m的預(yù)緊力。
?5）注漿
?安裝好止?jié){塞和注漿連接裝置，進(jìn)行注漿，詳見2.4.1.5。
?6)噴漿
?噴漿厚度50 mm, 初噴滯后磧頭距離不大于5米，復(fù)噴（達(dá)設(shè)計厚度要求）滯后磧頭距離不大于20米。
?（3）注漿工藝
?1）注漿量
?錨索孔進(jìn)入C19下采空區(qū)，注入的漿液跟C20煤層與C19下分層采空區(qū)較好的黏結(jié)，形成黏結(jié)性較好的整體。實際注漿量根據(jù)現(xiàn)場試驗情況確定。
?2）注漿液
?采用水泥單液漿。水泥采用42.5普通硅酸鹽水泥，水灰比在0.7～1.0之間，并摻加3％～5％的水玻璃，5％的生石膏。
?3）注漿壓力
?注漿需要一定壓力克服裂隙阻力以便漿液滲入圍巖，因注漿孔深、圍巖裂隙發(fā)育，應(yīng)采用較小的注漿壓力。因此，確定注漿壓力為0.1～1.5MPa。
?4）注漿時間
?如果單孔連續(xù)注1 h ～2 h 不升壓，可適當(dāng)調(diào)高濃度；如果單孔段吸漿量過大，可以采取間歇法施工，即單孔采用間歇法多次注漿。無效時可采用雙液漿注漿機(jī)進(jìn)行注漿，根據(jù)現(xiàn)場具體情況而定。
?5）注漿設(shè)備
?注漿設(shè)備選用2ZBYS-4.2/10-15型雙液漿注漿或瓦斯抽放孔專用封孔泵。
?6）施工工藝
?注漿施工工藝流程是：施工準(zhǔn)備——鉆錨桿錨索孔——掛網(wǎng)、安裝鋼帶—安裝中空注漿錨桿錨索—造漿——注漿施工——清理注漿機(jī)具。
?7）注意事項
?①打眼封孔。封孔是比較關(guān)鍵的注漿施工技術(shù)，孔口不封好，容易出現(xiàn)跑漿漏漿，浪費材料，影響注漿效果。用鉆機(jī)打40mm的孔，要求孔口段盡量保持完好有利封孔。采用中空注漿錨桿錨索配套的止?jié){塞進(jìn)行封孔。
?②注漿順序。封孔可靠后，進(jìn)行注漿，其注漿順序為先進(jìn)行矮幫錨桿錨索注漿，后進(jìn)行高幫錨桿錨索的注漿。
?③拌料注漿。漿液在配漿容器中人工配制。漿液水灰比為0. 7～1.0，摻加3％～5％的水玻璃、5％的生石膏，攪拌5min后制成單液水泥漿。開泵注漿按定壓、定量控制注漿，注漿壓力開始時不宜過大，根據(jù)現(xiàn)在情況確定注漿壓力。
?④注漿應(yīng)當(dāng)連續(xù)，因故停止注漿或注漿結(jié)束時，必須注入清水，清水注入量不小于注漿孔的容量，然后取下注漿管吸入清水沖洗注漿機(jī)及管路。注漿時，需邊注邊攪拌，防止?jié){液沉淀。
?⑤注漿時吸漿管管口不要露出液面或接觸容器底部，防止吸入空氣造成不吸漿或吸入塊狀物造成管路堵塞。
?⑥在注漿過程中，要嚴(yán)防碎渣等雜物進(jìn)入管路或泵體，以免造成堵管或不吸漿，影響注漿效果。
?⑦注漿停止或暫停前，應(yīng)先關(guān)閉高壓閥，后停機(jī)，再拆卸管路。開始注漿時，應(yīng)先開機(jī)后開高壓閥。
?⑧注漿過程中，若發(fā)現(xiàn)巷道表面有跑漿現(xiàn)象，可提高漿液濃度，必要時可先注漏漿區(qū)域，待漏漿區(qū)域漿液凝固后再注下一孔。
?⑨清洗。每班結(jié)束注漿或暫停一段時間，需要沖洗注漿泵和管路，直到管路末端出清水。
2.4.1.5 注意事項
?（1）在掘進(jìn)過程中，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)雜區(qū)，必須及時采取應(yīng)急措施并立即向有關(guān)領(lǐng)導(dǎo)和職能部門報告，采取加密錨桿錨索、點柱及架棚等強(qiáng)化支護(hù)措施，或采取超前高壓注漿錨桿、錨索支護(hù)。?
?（2）巷道掘進(jìn)過程中，每隔30m由礦山地質(zhì)部門安排一次頂板巖性、厚度變化的檢測，并在掘進(jìn)作業(yè)規(guī)程中按有關(guān)規(guī)定制定相關(guān)的安全技術(shù)措施，以及修改支護(hù)設(shè)計。
