1 C20煤層概況 1
2巷道支護方案設(shè)計 1
2.1巷道斷面設(shè)計 1
2.2巷道臨時支護 1
2.3巷道寬度控制 1
2.4支護方案 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 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 6
2.4.3 方案三? 樹脂錨桿錨索支護 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 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 實驗目的 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（不沿空留巷的風巷寬度為3.2 m）。水溝深×寬為300×200mm，水溝應盡量靠高幫。巷道按中腰線破底沿頂板施工（嚴禁破頂，機巷必須按中線施工）。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，應在靠高幫低洼段作一個小水倉，其大小應根據(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
?為保證掘進施工安全，采用前探梁、內(nèi)注式單體液壓支柱進行臨時支護。
?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，使木板梁接頂嚴實。吊環(huán)及巷道臨時支護示意圖見附圖。
?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。
?臨時支護跟攏磧頭，正式支護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，必須變更支護設(shè)計，采用補打錨桿（錨索）或棚子支護進行加固。當巷道超寬大于200mm時，應采取加強措施，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)，在巷道掘進過程中，如果采用炮掘，掏槽眼應靠掘進巷道的下部。同時，合理確定擴大眼、周邊眼的位置和裝藥量，保證巷道成形斷面達到設(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+噴漿的支護方式；
?（3）樹脂錨桿＋錨索＋菱形金屬網(wǎng)＋M型鋼帶+噴漿的支護方式，
?（4）架棚支護。
?各種支護方案詳見附圖。
?試驗巷道采用方案一和方案四聯(lián)合支護形式，詳見S1224掘進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
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
?工作面放炮后，先移前探梁進行臨時支護后出煤矸，然后開始鋪設(shè)頂網(wǎng)、架棚支護，架料之間用撐桿連接成整體防倒。架料間距0.8米。架料支護空頂距(放炮后)不大于0.9米，前探梁臨時支護必須跟攏磧頭。
?②在架料間進行錨網(wǎng)支護
?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)支護滯后磧頭不大于1.6米，錨索支護滯后磧頭不大于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，復噴（達設(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。
?②按中線嚴格檢查巷道斷面規(guī)格，不符合要求時必須先進行處理。
?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，嚴禁超鉆或欠鉆。
?⑤鉆孔順序，應由外向里（掘進頭）先頂后幫的順序依次進行。
?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禁使用。
?②插入錨桿桿體
?錨桿桿尾通過連接套與錨桿機頭連接，桿端插入已裝好樹脂藥卷的巖孔內(nèi)，升起錨桿機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反應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的錨桿、錨索、金屬網(wǎng)起吊設(shè)備或其它重物。錨桿支護作業(yè)場所距工作面200m內(nèi)，必須備有5～10架備用棚及相應的復合支護材料，以備改變支護方式和搶險之需。
?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，用錨桿機上緊錨桿螺母，并達到不小于60N·m的預緊力。
?5）注漿
?安裝好止?jié){塞和注漿連接裝置，進行注漿，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，復噴（達設(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進行注漿，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){塞進行封孔。
?②注漿順序。封孔可靠后，進行注漿，其注漿順序為先進行矮幫錨桿錨索注漿，后進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注漿應當連續(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，要嚴防碎渣等雜物進入管路或泵體，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，應先關(guān)閉高壓閥，后停機，再拆卸管路。開始注漿時，應先開機后開高壓閥。
?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、地應力異常區(qū)、動壓影響區(qū)等圍巖支護條件復雜區(qū)，必須及時采取應急措施并立即向有關(guān)領(lǐng)導和職能部門報告，采取加密錨桿錨索、點柱及架棚等強化支護措施，或采取超前高壓注漿錨桿、錨索支護。?
?（2）巷道掘進過程中，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，以及修改支護設(shè)計。
