7106、7108支护设计.doc

华润天能徐州煤电有限公司柳泉煤矿 7106、7108探煤巷支护设计技术科 审 批 程 序编 制：审 核：科 长：总 工：一、设计依据1、柳泉煤矿71采区设计和7106、7108探煤巷设计；2、柳泉煤矿71采区地质说明书；3、国家煤矿安全监察局下发的煤矿安全规程、煤矿防治水规定，公司2009年下发的煤矿生产技术管理规定，以及相关的设计规范和有关规定等；4、煤矿安全质量标准化标准和考核评级办法5、中国矿业大学提供的柳泉煤矿7煤层回采巷道支护技术研究。二、工程概况 7106、7108探煤巷位于71采区下部，为71采区左翼探煤服务，两道可分别掘进。7106探煤巷方位665812”,工程量预计780m，7108探煤巷方位903243”,掘进145m后调方位至665812”，工程量预计560m,7108探煤巷总工程量预计705m。巷道断面形状均为倒梯形，采用锚杆、网、梁、锚索联合支护。巷道规格见下表：巷道名称岩性巷道形状支护方式面积（m2）毛宽(m)净宽(m)巷中毛高(m)巷中净高(m)工程量(m)毛净7106探煤巷半煤倒梯形锚网7.827.043.43.22.32.27807108探煤巷7.827.043.43.22.32.2705三、地质概况1、7煤层特征指 标参 数备 注煤层厚度（最小最大/平均）/m0.51.2/0.9煤层倾角（最小最大/平均/（）515/12煤层硬度2煤层层理（发育程度）较发育煤层容重1.53t/m3煤层节理（发育程度）较发育煤尘爆炸指数/%41.3煤种气煤稳定程度较稳定煤的物理性质黑色，弱玻璃光泽，褐黑色条痕，硬度2，以条带状结构为主，性脆，参差状断口，内生裂隙较发育，半亮半暗型煤。煤的化学性质水份0.881.51 平均1.19；灰份12.2517.77；挥发份16.41 24.67； 发热量 6325大卡/kg.2、7煤层顶、底板岩石力学性质煤层顶底板岩石名称抗压强度（MPa）抗拉强度（MPa）容重两极值平均两极值平均g/cm37煤顶板粉细砂岩互层48.1-71.356.01.53-3.482.592.59泥岩0.72-1.841.782.68底板粉细砂岩互层17.1-22.920.00.74-0.790.772.46本区上覆3煤、3煤已回采结束，下伏9煤未开拓。该采区所在煤系地层为二迭系山西组(Pls),最小厚度为94.69m，最大为157.08m，平均126.61m。两极倾角515，平均为12。7煤厚0.51.2m，平均厚0.9m，=2，属稳定的薄煤层。7煤上距3煤126m，下距9煤30m。7煤顶板为多数为深灰色泥岩及粉砂岩，极少数为中细砂岩；直接顶3.63m粉砂岩，深灰色、中部夹细砂条带及薄层水平层理，滑面较发育，局部受挤压岩心较破碎，夹少量炭屑炭块，见炭化植物化石。底板为深黑色炭质泥岩及粉砂岩1.5m泥岩，其次11.48m为粉砂岩细砂岩互层，浅灰色韵律清晰，水平层理，局部为缓波状层理，见黑色炭化物及少量云母碎片，裂隙较发育，方解石充填。3、地质构造通过71采区皮带机上山实际揭露情况来看，该地段地质构造较简单，无大的断裂构造，但小断层较发育，落差在0.51.5m之间，断层走向平行于煤层走向，对掘进具有一定影响。4、水文地质巷道顶、底板含水层情况：导水裂隙带30m范围内顶板有4层砂岩含水层，一层位于顶板该层厚3.63m为粉砂岩；第二层距顶板3.63m，该层厚16.78m为中细砂岩富水性较弱，第三层距顶板20.41m，该层厚2.9 为细砂岩；第四层距顶板23.31m，该层厚18.23m为中细砂岩富水性较弱，其上为厚14.8m泥岩,阻隔了上部含水层水力关系；底板扰动带深度取12m，底板扰动带内为粉、细砂岩互层厚度为18.93m,阻隔了下部含水层水力关系。掘进时顶板出现滴淋水现象，最大涌水量为0.3m3/h左右。1)、钻孔水:巷道无钻孔. 2)、老塘、老硐水：为新采区无老塘、老硐水。3)、第四系冲积层：厚度37.4095.00m，平均51.52m，主要由粘土、砂质粘土、砂姜粘土夹含粘土粉细砂、中砂、砾石层及粘土砂姜、钙质粘土等松散层组成，其中砂层、砂砾石层等含水层一般仅占地层总厚度的1314，且普遍含粘土成份。剖面上一般可将第四系松散层划分为上、中、下、底四段。(1）、底段：厚度022.0m，平均10.50m，仅发育于西、西北部。岩性为棕黄灰绿色粘土、砂质粘土及粘土质中细砂，偶见粘土质砾石层。(2）、下段：厚度6.225.2m，平均13.70m，黄褐色夹绿灰色，上部以粘土砂姜、砂姜粘土为主；下部多见钙质粘土、中部偶夹粘土质粉细砂、砂质粘土等。3-15号孔抽水试验，第一股水(250L)抽出后，24小时抽出水量仅6.828L，富水性弱。水质为硫酸钠镁型，矿化度1.655gL。(3）、中段：厚度13.030.0m，平均18.70m，黄褐色为主，夹绿灰色，紫色，可塑硬塑，岩性以粘土、砂质粘土及粉细砂等为主。局部含砂姜，该段为相对富水层。见少量现代蚌螺壳残体。(4）、上段：厚度4.518.4m，平均8.62m，灰浅黄色，常见一层灰色流塑状淤泥质粘土。以软可塑状粘土、砂质粘土为主，局部夹l-2层粘土质粉细砂，多见近代植物根须及小孔隙。4)、四灰：根据检测报告钻孔均所穿透的石灰岩，揭露厚度3.98191.28m，太原组地层由灰色石灰岩、生物碎屑灰岩及浅灰色中细砂岩等组成溶隙裂隙含水层；共有灰岩13层，总厚度25.2240.74m，占该组总厚度的18.928.3%。景山勘查区10个钻孔共27次漏水， 24个漏水点为石灰岩，占全部漏水点的88.9%，其中14个漏水点全泵量漏水，最深漏水点633.00m。石灰岩中又以四灰、十灰漏水居多，分别为4次和6次。四灰：灰色，上部浅棕灰色，微晶质结构，底部夹泥质条带，富含珊瑚，海百合茎等海相动物化石，少含燧石结核，裂隙发育，方解石及泥质充填，局部发育溶蚀洞穴，富水性较强，为开采山西组7、9煤层的间接充水含水层。71至四灰距离平均在90米，71采区开采深度Hmax=-750m突水系数 TS= P/（M-CP）=65/（90-12）=0.830.6式中 TS 突水系数（kgf/cm2.m）CP 底板扰动破坏带厚度mP 隔水层承受的水压（kgf/cm2）四灰水位为-100米（垞城矿四灰水位为-200米，）M 底板隔水层厚度m从计算分析开采71,底板不会发生突水危险。随着四灰水的开发引用(在-220米水平打钻放水)，四灰水位将继续降低。 煤层柱状图四、支护设计、巷道基本参数的确定 根据以上地质情况及满足运输、通风、行人要求,参照中国矿业大学提供的柳泉煤矿7煤层回采巷道支护技术研究，直接确定巷道支护参数。巷道名称支护方式类别锚固长度/m长度/m直径/mm间距 /mm排距 /mm锚孔直径 /mm7106探煤巷7108探煤巷锚网顶锚杆12.01880080028帮锚杆0.52.01880080028锚索25.315.24400028、支护形式巷道均为锚杆+网+梁+锚索联合支护。净宽3.2m、中高净2.2m，顶部打5根锚杆，帮部打3根锚杆。顶部、帮部锚杆均左旋无纵筋螺纹钢锚杆，锚杆18mm、长2000mm，锚杆间距800mm、排距800mm；顶部使用金属网，帮部使用塑料网；靠近两帮顶锚杆沿铅垂线向两帮偏斜10，两帮最上部锚杆向上仰角10、下部锚杆俯角10；巷道顶部每根锚杆使用2根树脂药卷，帮部每根锚杆使用1根树脂药卷；锚索均选用15.24mm、长5300mm，强度等级为1860MPa左捻钢绞线，锚索采用单排布置、间距4.0m，每根锚索使用4根树脂药卷。每个循环支护工作完成后，紧靠迎头的一排顶部锚杆，距迎头的最大空顶距离不得大于400mm，不得小于200mm；巷道顶板最外侧锚杆距帮不大于300mm，不得小于200mm；两帮最上端锚杆距顶不大于300mm，不小于200mm；类围岩巷道两帮墙基锚杆距底板不大于300mm；正常时锚索距迎头最大距离不得超过6m，当巷道顶板破碎、遇构造等情况时锚索必须及时打到迎头，不得欠打。、质量要求1、巷道净宽中线至一帮允许误差为-30+200mm，净高允许误差为-30+200mm。2、锚杆间、排距，允许误差为不超过设计的100mm。3、锚杆方向垂直于巷道周边,安装角度不小于80，角度误差不超过设计值的5。4、锚杆托板紧贴岩壁,不得松动；锚杆托板处及周围50mm范围内的浮煤矸必须找掉、找平、找实。5、锚杆必须推到孔底，螺母外锚杆丝扣长度应在1050mm之间，锚杆孔深度误差范围为050mm。6、锚杆锚固力不得小于64KN（18MPa），初次预紧的锚杆扭矩为120Nm扭矩150Nm、二次紧固后的锚杆扭矩为200Nm扭矩250Nm；7、锚索钢绞线必须推到孔底，尾端露出锁具100mm300mm，锚索间距误差不超过100mm；锚索应垂直于顶板或巷道轮廓线布置，角度误差不超过设计值的5；锚索孔深度误差为1000mm；锚索预紧力不小于100KN（25MPa），不大于120KN（30MPa），锚索距迎头最大距离不超过3m；锚索尾端距巷道底板小于1.8m时应加防护套。8、锚网必须拉紧压实紧帖岩面，必须用锚杆压住双层网的压茬部位，网与网压茬宽度为100mm200mm，帮部与顶部连接处的网子必须采用不低于14#的铁丝扭结、间距为不大于200mm。9、梯子梁吊斜为两梁头至后方巷道中线的距离差不得大于100mm。10、两帮必须要直、齐。、锚网巷道特殊地段的支护方式、要求：1、巷道在过断层、顶板破碎带等特殊地段时支护方法为：顶、帮能正常使用锚杆支护的，顶板锚杆排距改为700mm。锚索排距改为2.0m，每排布置2根，锚索长度为6.3m。另制定过断层措施。2、当遇到锚杆锚在煤层里不能有效支护顶板的、锚杆眼出水等情况时，锚杆排距改为700mm，锚索排距改为2.0m、每排布置3根，锚索长度改为7.3m；如还不能控制顶板时，除锚网支护外，还必须另进行扶棚加固（11工字钢焊制的定型支架），棚距为1.0m，顶、帮要用木料、木板梁、木条棍等材料腰实瞒严，棚子要扶正，架设要牢固，不准出现立肩、吊斜、扒肩、迎退山等现象。3、巷道开门时，必须对开门处先进行增打锚索加强支护，三、四角门施工应缩小循环进尺至0.8m，浅打眼、少装药、放轻炮，以炮助镐掘进，尽量减小对三、四角门的围岩破坏，并及时进行永久支护，尽量缩短三、四角门顶板的空顶时间。、支护材料规格及钻眼、安装、张拉机具型号支护材料必须有厂方提供的检验报告，下井前必须对其进行材质外形尺寸检查，不符合要求的严禁下井使用。 树脂锚固剂：型号为MSK2350型，参数见表。类型特性凝胶时间（s）等待时间（s）参考搅拌时间（s）颜色标识K快速4190901801525蓝备注在221C环境温度下测试锚杆钻眼机具、树脂药卷搅拌机具、安装机具：MQT-120/2.7型气动锚杆钻机；锚杆张拉机具型号：LDZ-200型锚杆拉力器；锚索张拉机具型号：MS22-280/40型锚索锚索张拉预紧器；锚杆：型号为MSGLW-335，直径18mm、长度2000mm的左旋无纵筋螺纹钢锚杆，尾部滚丝长度不小于100mm。铁托板：由15015010mm、的正方碟形钢板制成，中部开20mm孔；木托板：规格为300mm200mm50mm，中部开20mm孔；梯子梁：矿自制钢筋梯子梁，长3400mm、12mm钢筋焊制；金属菱形网：规格为3.6m1.0m，网格为50mm50mm；钢绞线：15.24mm、长5300mm；锚索托板：20#矿用槽钢截成，长度400mm，中间加焊15015010mm的钢板，眼孔直径16.5mm，居于托板中间；锚具：OVM15-1型单孔锚具。、锚杆支护安装工艺及要求1、支护工序：检查敲帮问顶打眼、装药、爆破落煤矸敲帮问顶找掉活石活煤联网上前探梁支护出煤矸打注顶部锚杆检查紧固锚杆打注帮部锚杆并紧固。2、安装工艺：、打锚杆眼：.首先要认真敲帮问顶，及时用长柄工具找掉危岩，确认安全后方可进行工作。打眼人员必须站在永久支护下进行作业，领钎认眼人员认好眼位后要迅速退到永久支护下，锚杆必须打一根注一根，不得将一排所有锚杆孔统一打完后再进行锚固。.打眼前要根据中线检查巷道断面的规格是否符合设计要求，不符合时必须处理。.打锚杆眼使用锚杆机、风钻打眼，锚杆机钻头直径为28mm ,风钻钻头直径为28mm 。使用锚杆机打眼时要先送水、后送风，停锚杆机时要先停风、后停水。.锚杆外露长度为1050mm ,与岩面尽量垂直，夹角不小于80。打完眼后要用压风把眼内的积水、岩粉清理干净。.打眼顺序：应先施工紧靠有永久支护的一排锚杆眼，且一般以巷道中间向两帮依次施工为宜，一般不间隔施工。如果紧靠两肩窝的顶板锚杆眼设计向煤帮方向倾斜，一般靠肩窝的两个锚杆眼可以同时打，即用短钎子将两个眼打完，再换长钎子套打。.开眼时应轻打，钻杆转速不宜过快，气腿推力不宜过大，当钻进孔眼30mm左右时，方可逐步加快转速，加大推力而进入正常钻孔作业。当岩石坚硬时，转速不宜过快，当岩石松软时，气腿推力不宜过大，必要时可用手镐辅助认眼。.钻孔够深后，钻机要反复升落23次，以防孔内碎矸碴堵孔卡钻，然后关闭气腿进气阀，调小出水量，减慢钻杆转速，使锚杆机平稳地带着钻杆回落。.先用同规格的锚杆试探锚杆眼的深度，检查其角度和孔眼直径以及孔内是否有碎块，若不符合要求必须重新打眼。.用上述相同的步骤打顶板和帮部其它锚杆。.支护前将铁托板套在锚杆上，上好螺母，备好搅拌连接套筒。.机子加载和卸载时，会出现反扭矩，必须把住摇臂，取得平衡，特别是突然加载和卸载时，操作者更要注意站位，合理把持摇臂把。禁止将钻机平置于地面，防止通气误操作气腿突然伸出造成事故。.机子回落时，手不要扶在气腿上，以防气腿收缩挤伤手。MQT-120/2.7型气动锚杆钻机技术参数表锚杆机型号MQT-120/2.7名称单位数据工作气压MPa0.40.63空载转速r/min650失速扭距N.m200额定气压MPa0.5额定转速r/min240额定扭矩N.m85耗气量M/min2.9-3.4推进力KN9.5冲洗水压力MPa0.6-1.2噪声db(A)95钎尾六方尺寸19整机重量kg44-46-50、安装锚杆.装树脂药卷前，先用锚杆插入孔内试探锚杆孔深度，看孔深是否符合要求，孔深不够时，应重新打眼达到要求为止。安装锚杆时，锚杆托板与螺母之间必须使用减摩垫圈。.安装锚杆时，先把树脂药卷按规定的数量装入眼内，随后插入锚杆。此时安好连接头，启动锚杆机使之旋转，慢慢推到眼底，搅拌20s左右停钻，等待3分钟后预紧退机。药卷固化前不得使杆体移位或晃动，并摆正托板，7分钟后必须用扳手对锚杆螺母进行二次紧固，20分钟后测试扭矩。初次预紧的锚杆扭矩为120Nm150Nm，二次紧固后的锚杆扭矩为200Nm250Nm。.锚杆托板要紧贴岩面，如岩面不平时，先用手镐找平，再安装锚杆。.锚杆的锚固力不得小于64KN，扭矩不得小于200Nm。.顶锚杆均采用随掘随锚，即够一排锚一排，必须先锚顶后锚帮，顶部锚杆及时锚到迎头，两帮锚杆滞后迎头不超过4排。、铺联网要求：顶网长边垂直巷道中线铺设，帮网竖直铺设，网子必须拉紧压实紧帖岩面，网与网之间压茬宽度在100mm200mm之间，帮部与顶部联接处的网子必须采用不低于14的双股铁丝联接，联接点间距不大于200mm。、锚索支护工艺及要求：.施工工艺：准备工作号眼打眼上药卷安装锚固钢绞线上槽钢锁具张力预紧。.支护要求：打锚索使用MQT-120/2.3J1型风动锚杆钻机，打眼前先送水，后开钻，严禁无水开钻，推力要适当，严禁猛升造成钻杆折断。接、卸必须在钻机停止运转的情况下进行。锚索眼深6m，每眼使用4根树脂药卷，严禁随意截短钢绞线和少用药卷。锚索承载能力应在240KN以上，张拉预紧力为120KN（压力表读数达到30MPa以上）。锚索应尽量与岩石层面或巷道轮廓线垂直，外露长度100mm300mm。锚索必须滞后迎头4/5个锚杆排距布置，但距迎头最大距离不得超过2个锚索的排距；如遇顶板节理发育、松软、压力大地段应缩小锚索排距为2m，锚索改为双排布置，并紧跟迎头。锚索预紧时必须用专用锚索张拉预紧器。、支护质量监测技术要求：1、锚杆锚固力检查：.检查锚杆锚固力必须做拉拔力试验。巷道每掘30m50m，抽样一组锚杆（3根）进行检查。拉拔加载至锚杆设计锚固力的90%。.锚杆质量的合格条件：被检查的3根锚杆加载到设计锚固力的90%时，其中只要有1根不符合要求，再抽样一组（3根），再不符合要求，即定为工程质量不合格巷道，由矿总工程师组织研究锚杆质量不合格原因，并采取处理措施。2、锚杆扭矩检查及要求：.掘进中锚杆安装每小班跟班区长必须严格检查锚杆，监督锚杆安装工艺，每小班使用扭矩扳手检查是否符合设计要求，并做好记录；对上一班施工的锚杆必须进行二次紧固，以确保锚杆螺母扭距达到规定要求，凡扭矩达不到规定要求的失效锚杆当班必须进行补打。.每小班抽样一组（3根）做螺母扭矩的检查，采用扭矩扳手，每个螺母拧紧力矩必须符合规定要求。.如果其中1个扭矩不合格，将扭矩不足的螺母重新拧紧即可；有2个以上不合格，应将所有螺母重新拧紧一遍。3、锚索锚固力检查：锚索安装时，当班跟班区长必须严格检查锚索支护情况，监督锚索安装工艺，并及时对班中安装的锚索使用专用锚索张拉预紧器进行检测，发现预紧力不够的及时进行二次张拉。五、施工顺序交接班安全检查打眼装药联线放炮防尘临时支护出煤矸支护整理验收。六、锚网巷道矿压观测1、观测对象：整条巷道。2、观测内容：用LBY3型顶板离层仪观察顶板位移量。3、测点布置：巷道开门掘进不大于20m时(防止爆破损坏)必须在开门三角门处巷道中部安设一组顶板离层仪，巷道内每405m在顶板中部安设一组顶板离层仪,最前端一个距迎头距离不应大于60m，浅基点固定在锚杆端位位置处(一般深2m2.5m)，深基点固定在锚杆上方较稳定的岩层内（一般深5m）。4、顶板离层仪安装步骤：、用 2728mm钻头在顶板上打垂直孔打至预定深基点深度（深基点应固定在稳定岩层内3000mm以上）。、用安装杆将上部锚固器1(深基点)推至钻孔上端，轻拉一下细钢绳确认锚固器已锚住。（注：上部锚固器与显示孔口到上部锚固器之间的总变形量的T刻度指示环相连。）、用端部带槽的安装杆将下部锚