锚杆支护技术

2020/5/28,1,锚杆支护,淮北金石矿业有限责任公司王志兵,2020/5/28,2,锚杆支护技术,顶板事故原因分析锚杆支护设计锚杆施工工艺施工注意事项,2020/5/28,3,顶板事故原因分析,1、04年元月26日12时11分，许疃矿7126风巷，在锚杆与架棚结合点处发生冒顶，四人被堵，一人被埋；造成一人死亡2、05年9月22日2时44分，岱河矿23108风巷迎头向后10米范围内发生冒顶，五人被埋；造成三人死亡,2020/5/28,4,顶板事故原因分析,淮北矿区锚杆支护巷道典型冒顶示意图,2020/5/28,5,顶板事故原因分析,培训和提高工程技术人员、基层干部和职工的理论和技术应用水平不高，造成：1、设计水平低下，技术管理不到位2、基层干部抓不住管理重点，重进尺轻质量、职工的操作水平和质量意识不高,2020/5/28,6,顶板事故原因分析,设计问题对支护条件的研究不够，设计马虎了事。生搬硬套，一成不变,2020/5/28,7,顶板事故原因分析,现场的质量保证1、对施工条件的变化掌握不够不注意观察顶板岩性、水、断层及裂隙的变化情况，造成支护形式、支护强度不能适应支护条件的变化，成为近年来造成冒顶事故的重要原因。,2020/5/28,8,顶板事故原因分析,现场的质量保证2、锚杆眼深的控制实际施工中，为保证锚杆一次性安装合格，防止锚杆外露过长，往往锚杆眼打得过深，而降低了锚杆的有效锚固长度,2020/5/28,9,顶板事故原因分析,现场的质量保证3、锚杆安装质量、初锚力、锚固力的班组自检、区队日检流于形式，、锚固剂用量不符合设计，锚杆实行编号管理不到位，责任制流于形式；、忽视了锚杆、锚索的二次紧固问题；,2020/5/28,10,顶板事故原因分析,现场的质量保证4、张拉时间的确定锚杆、锚索安装搅拌后，图省事，安上就拉，大大降低了锚杆、锚索的预紧力,2020/5/28,11,顶板事故原因分析,监测监控1、对初锚力、锚固力的监测监控认真落实班组自检、区队日检、矿井抽检的三级监测监控体制,2020/5/28,12,顶板事故原因分析,监测监控2、对巷道围岩变形量的监测监控必须建立对巷道围岩变形量的监测监控制度采用十字布点法，对顶、底板和两帮移近量进行监测，重点是迎头向后20米左右的范围内巷道变形量,2020/5/28,13,顶板事故原因分析,监测监控3、正确理解初锚力、锚固力与巷道围岩变形量之间的关系初锚力、锚固力合格，并不一定巷道支护是成功的。更重要的是对巷道变形量的控制对巷道安全影响最大的是顶板下沉量，要引起足够重视，在锚杆锚固范围内的顶板离层与锚固力、支护密度有关，锚固范围以外的离层与锚杆长度及两帮的破坏情况有关，应根据监测数据及时修改支护设计要特别注意两帮变形量较小，而顶板变形量大，速度较快的不协调巷道变形，说明顶板支护强度太低或顶板的可锚性较差，已发生快速离层，应立即补强并改进支护。由掘进副总工程师负责，对监测数据定期进行分析，并据此修改、完善支护设计方案,2020/5/28,14,顶板事故原因分析,补强措施安排专人对掘进后路进行观察：1、巷道补强措施的采取，主要依据巷道变形量来确定。2、补强措施应及时。3、不宜采用加补锚杆、锚索的措施来补强。4、二次补强的强度，必须大于一次支护的强度。,2020/5/28,15,顶板事故原因分析,机具及材料1、机具的工况、输出扭矩必须定期检测2、使用规范的锚杆支护材料,2020/5/28,16,顶板事故原因分析,锚杆托锚力,0,时间,托锚力曲线,锚杆安装后随时间的变化，其托锚力的变化曲线,2020/5/28,17,顶板事故原因分析,锚杆托锚力的变化及二次紧固1、上图锚杆托锚力的变化，在其它矿区、淮北矿区的个别矿已经监测到。2、锚杆安装后，锚杆托锚力的变化，既有锚杆杆体发生弹性变形的因素，也有顶板应力重新分布的影响。3、从近年煤锚巷道冒顶事故，多集中于迎头向后20米左右的实际情况来看，也与锚杆安装后托锚力的变化不无关系。,2020/5/28,18,顶板事故原因分析,特殊地段的加固问题1、顶板明显变软的裂隙发育带、断层附近（特别是断层的下盘）、有淋水的地点、巷道顶板变形速度较大的地点，必须及时采取加固措施2、采取加固措施的权力应放到施工班组，加固后向区队、矿技术科汇报、确认,2020/5/28,19,顶板事故原因分析,从历次冒顶事故分析来看，冒顶区域均为锚杆锚固端以外、锚索锚固点以内；从来没有发现冒顶时顶板锚杆被拉断的现象，说明对于现有的巷道宽度、顶板条件而言，现行的锚杆强度有余而锚固圈长度不足。现行的不可弯曲锚杆，受巷道几何尺寸的限制，不可能很长。为扩大巷道锚固圈，有必要研制可弯曲的柔性锚杆。,2020/5/28,20,锚杆支护设计,锚杆支护设计前，首先要做好地质力学评估工作。内容包括：现场地质条件调查，巷道围岩力学性质测定，围岩应力测定及短锚拉拨试验等。以判断其可锚性及支护难易程度，为围岩分类提供一份全面的地质力学资料。并对类似地质条件已掘巷道的支护状况进行分析，有关地质资料、图纸齐全,2020/5/28,21,锚杆支护设计,煤锚支护设计过程应遵循巷道围岩分类初步设计监测分析优化设计的程序。做到围岩分类准确、设计科学合理。,2020/5/28,22,锚杆支护设计,要贯彻“动态设计”的思想，不能生搬硬套已有设计。根据具体地质条件的不同，同一矿井、同一煤层、同一巷道的不同区域、不同地段，可选择不同的支护形式和参数。,2020/5/28,23,锚杆支护设计,锚杆初步设计基本原则：1、巷道应尽量采用矩形断面，在满足通风、运输、行人的前提下，巷道的设计高度和宽度还应预留适当的变形量。2、必须选择性能稳定、技术含量高、符合企业标准的锚杆及其它支护产品。,2020/5/28,24,锚杆支护设计,支护设计方法可采用工程类比法、理论计算法或借助数值模拟等进行科学设计。采用工程类比法设计时，必须认真分析相似参考巷道的条件差异，并作相应的设计变更。,2020/5/28,25,锚杆支护设计,锚杆支护设计内容应包括设计说明书和设计图纸：设计说明书内容：1、巷道名称、位置、用途、巷道规格参数；2、地质条件说明及围岩分类。巷道所处层位、煤层及顶底板岩性、类别、煤层硬度、周围采掘情况、构造、水文及瓦斯情况等。3、锚杆几何参数（长度、直径）、力学参数（强度）、锚杆、锚索、桁架布置参数（间排距、角度）及确定依据；4、锚杆锚固参数（孔径、锚固长度）及确定依据；,2020/5/28,26,锚杆支护设计,5、锚杆预紧力矩（或预拉力）、设计锚固力；6、护表构件（钢带、金属网形式）形式、强度、规格；7、基于锚杆支护初步设计基础上的补强加固措施；8、验证初步设计的观测与监测方案；9、预计巷道受采动影响时可能出现的问题，以及应采取的相应措施；设计图纸包括：锚杆支护三视图；临时支护三视图。,2020/5/28,27,锚杆支护设计,对难维护复杂条件的支护设计，应体现提高支护强度和支护等级的思想。如大跨度、交岔点、软弱破碎不稳定围岩，应采用加长或全长锚固、锚带索、桁架等联合支护方式。,2020/5/28,28,锚杆施工工艺,迎头锚杆打眼安装工要经专业培训，专人操作。,2020/5/28,29,锚杆施工工艺,锚杆施工要求严格执行“五不准”制度：1、巷道断面不符合设计，危岩活石不处理，隐患问题未排除，班组长不准划眼位。2、班组长不划眼位，打眼工不准打眼。3、不按规定打眼或打眼不合格，不准安装锚杆。4、锚固剂质量不合格，不准使用。5、锚杆杆体及其附件不符合规格、质量要求，不准使用。,2020/5/28,30,锚杆施工工艺,采用钻爆法施工时，锚杆支护巷道必须制定严格的控制爆破措施。煤巷要预留足够的手工刷大部分，预留的手工刷大部分应根据煤层硬度等，在作业规程中明确规定，但一般不应小于500mm，以减少炮震破坏，保证巷道成型。,2020/5/28,31,锚杆施工工艺,放炮（割煤）后要及时施工顶板锚杆。打眼、安装顶板锚杆必须在临时支护的掩护下进行。最前排顶板锚杆至煤（岩）壁的允许空顶距离不准超过设计规定的锚杆排距。,2020/5/28,32,锚杆施工工艺,锚杆眼的角度和孔深。锚杆布置方向应尽量与巷道轮廓线（或岩层主要层理面）垂直，其夹角不小于75。锚杆眼深度必须与锚杆长度相匹配，眼深误差0+30mm并在作业规程中予以规定。,2020/5/28,33,锚杆施工工艺,最下一排帮锚杆距底板不超过300mm，软岩或高地压巷道还应增补底脚锚杆、底板锚杆。煤锚巷道两帮应平直，托盘、钢带、网要紧贴巷壁，网搭接压茬长度不小于100mm，未接触部位必须楔紧垫实。,2020/5/28,34,锚杆施工工艺,锚杆眼孔径应与锚杆直经、树脂药卷直径合理匹配。锚固剂的环形壁厚应控制在410mm。孔径允许时，应尽量选用大直径树脂卷。煤巷顶板宜采用28mm孔径配25mm树脂卷，两邦宜采用28mm或32mm孔径配25mm或28mm树脂卷。,2020/5/28,35,锚杆施工工艺,安装前所有锚杆眼都要用压风扫孔，清除积水、岩渣。并对使用的锚杆和锚固剂等材料进行检查，不合格的材料或过期变质的锚固剂严禁使用。,2020/5/28,36,锚杆施工工艺,锚杆安装要牢固树立“初锚力第一”的观念。必须使用锚杆钻机或其它专用锚杆安装机具，使树脂锚固剂充分搅拌混合。并使用快速安装工艺，即搅拌树脂锚固剂、上托盘、拧紧螺母一次完成。严禁用锤击或风锤搅拌的方法安装锚杆。煤巷顶板锚杆及岩巷锚杆螺母拧紧力矩不小于300N.m，锚固力不小于80kN。煤巷帮锚杆的螺母拧紧力矩不小于200N.m，锚固力不小于60kN。小孔径预应力锚索锚固力不小于200kN。,2020/5/28,37,锚杆施工工艺,小孔径预应力锚索支护应采用快速、中速两种树脂锚固剂，先装快速，后装中速。树脂锚固剂用钢铰线送至孔底后边搅拌边推进，搅拌2030秒停转，等待2分钟后再落下钻机。树脂锚固剂凝固1小时后，方可进行张拉预紧上托盘工作，预紧力一般不小于100kN。外露过长的钢铰线要及时剪断。,2020/5/28,38,施工注意事项,成孔质量包括三个方面(1)孔直度要高，即接换钻杆时，应确保钻机位置不动，保持一条中心线；(2)孔深应准确，即要求采用与锚杆等长的钻杆完成钻孔，误差不能大于2cm；(3)孔壁要清洁，钻孔完成后，应反复冲刷直至孔内出清水，不留煤岩粉。,2020/5/28,39,施工注意事项,保证锚杆具有较高的初锚力(1)搅拌及时，匀速搅拌至孔底，并保证整个搅拌时间达到30s；(2)等待充分，确保50s后树脂凝固一次上紧；(3)掉顶处应及时采用各种规格的木楔调节，木楔位置必须放置在钢带和金属网之间，使金属网紧贴岩面；(4)采用锚杆钻机检查螺母扭紧程度时，单体锚杆钻机不能继续转动；(5)必须有专人对锚杆进行二次加扭，使锚杆的预紧力达到设计要求。,2020/5/28,40,施工注意事项,锚杆安装合格应有以下几个标志(1)丝扣外露40mm，确保锚杆上紧时，仍留有丝扣；(2)塑料减摩垫圈严重变形或挤出；(3)网应封闭顶帮岩煤体，金属网搭接长度为100mm，接扣间距50mm。,2020/5/28,41,施工注意事项,锚索（梁）安装时注意事项(1)锚索钻孔的施工锚索钻孔施工的过程中，必须保证三径(钻孔直径、锚索直径、药卷直径)合理匹配；孔深要适当，不得过深或过浅，保证钢绞线外露150350mm；钻头直径为27mm，