采掘工程支护方案

采掘工程支护方案设计一、采煤工作面顶板控制（一）设计1、采用类比法进行设计：参考本矿或邻矿同煤层矿压观测资料，选择工作面矿压参数，最大平均支护强度258.72kN/m2。2、工作面选用液压支架工作参数见下表。工作面条件与支架适应条件对照表项目工作面条件支架适应条件采高2.0m1.6～2.4m倾角7°—25°0～35°煤厚4.5m1.8～7m煤硬度1.51-4底板比压38MPa1.5Mpa顶板种类Ⅱ（e）类3、支护强度计算（1）、工作面合理支护强度Pt=k×g×h×r=6×9.8×2.0×2.2=258.72（kN／m2）式中：Pt-支护强度K-4-8系数，根据本矿实际条件取6g-9.8h-采高，取2.0r-容重，本矿取2.2（2）、支架支护阻力计算：P=Pt(L1+L2+a)B=258.72(2.46+0.8+0.2)1.1=985(KN)式中：Pt-支架支护顶板所需的支护强度KN/m2258.72L1-支架长度m2.46L2-前伸梁长度m0.8a-支架的梁端距m0.2B-支架的支护宽度m1.1（3、）支架的支护强度：为1800KN/m2P＜1800（4、）支架底板比压为1.5Mpa工作面底板容许比压38MPa4、支架选择：根据以上计算结果，选用ZH1800/16/24型悬移支架，其工作阻力为1800KN，大于计算所需工作阻力985KN，能满足采煤工作面顶板支护强度需要。通过以上数据对比，选用ZH1800/16/24型悬移支架，能满足采煤工作面支护强度要求。ZH1200/16/24型支架主要技术参数如下：名称单位参数备注支架高度m1.6-2.4支架长度m2.46不含前伸梁的长度支架中心距mm1100支柱直径mm100支柱数量根4支柱提缸力KN24移架步距mm800支架工作阻力KN1800支架初撑力KN600整架重量kg900包括双体支柱4棵泵站压力Mpa18工作液浓度2-3%前伸梁行程mm800前伸梁数量2（二）、基本支护工作面采用ZH1800∕16∕24型悬移支架配合DH22/300∕100S型单体液压支柱支护顶板。工作面上端头采用4对8根长2.4mDFB型长托梁，下端头采用4对8根长2.8mDFB型长托梁配合单体液压支柱支护顶板，工作面超前支护使用铰接顶梁抬棚支护，单体液压支柱型号为DW22/300∕100型，铰接顶梁型号为DJB1000∕300。支护参数的选择：架间距1.1m，支护密度为0.4架∕m2，最大控顶距3.26m，最小控顶距2.46m，放顶步距0.8m。（三）、特殊支护本工作面的特殊支护有端头一梁三柱、走向板棚、倾向抬棚、单体斜撑柱、贴帮柱。1、一梁三柱（长托梁）：上下端头使用的一梁三柱随采面的推采方向交错迈步前移，上下端头各支设4对，每对长托梁两根之间间距不大于30cm，对距不大于70cm，其支柱初撑力不低于12MPa。2、倾向抬棚：倾向抬棚是为了防止推倒支架所用的特殊支护，在靠近支架后柱10cm沿工作面倾斜方向支设一排，把工作面支架上下全部铰接，倾向抬棚用单体支柱配铰接顶梁，顶梁必须铰接使用，并将铰接顶梁上的销子紧实。煤层倾角较大及俯采时，铰接顶梁支设的支柱两方向（推采及倾斜方向）上都必须有迎山角（6-8°迎山1°），底板坚硬时，支柱必须刨出3-5cm的柱窝，支柱钻底大于10cm时必须穿鞋，且要迎山有力；支柱初撑力不低于6.5MPa。3、走向板棚：走向板棚是当架距大，金属网下坠严重时在架间支设，顶梁采用∏型顶梁，顶梁长度一般在2.4米，所用支柱不得少于两棵。支柱初撑力不低于12MPa。4、单体斜撑柱：当工作面支架与顶板不平行，变形严重或煤层倾角大于15°时支设，用于护架，其初撑力不低于6.5MPa。5、贴帮支柱：当工作面压力增大时，煤壁片帮时支设，以防片帮伤人，其初撑力不低于6.5MPa。（五）适用性1、工作面正常工作时期采用基本支护和特殊支护方式。2、特殊时期（1）工作面初次来压安全技术措施：①工作面初次来压前，应在上回风巷、下运输巷挂牌标明来压位置，加强来压的预测预报工作。②加强上、下端头顶板管理，要提高支护质量，适当加大支护密度，确保端头支架联网与巷道搭接0.5m以上，防止出现端头冒顶。③坚持正规循环作业，采面开采高度严格控制在2.0m以内。④提高工作面支架的支护质量，随时注意顶、帮及煤壁的变化情况，并加强维护。⑤严禁超宽开采，当工作面面前出现空帮、空顶时，应及时伸出前探梁，必要时用半圆料在面前下托棚进行维护，并保证一梁三柱。⑥加强架与架间的横向联系，打好托棚和斜支柱。⑦备用不少于2立方米的半圆料和正常使用大架单体支柱的10%备用支柱。⑧严格控制一次开帮距离，并及时联网探梁，必要时逐架开帮，顶板破碎时，采用镐刨钎子捣的方式控制顶板。⑨工作面安全出口保证始终畅通，移溜子头时卸下的支柱必须及时补齐。每班检查两巷情况，发现隐患及时处理。⑩质量验收员每班三次对支柱进行量压，发现有压力显现征兆时及时采取措施。加强泵站及液压管路维护，保证泵站压力不低于18MPa。（2）停采前的顶板管理：①严格工作面的支护质量，及时对支柱二次注液，端头支护、一梁三柱等特殊支护齐全有效，保证工作面支护强度。②顶板破碎压力大时，增加支架支护密度或在支架间支设走向棚。③面前压力大有片帮现象时，面前及时挂网或支设戴帽贴帮柱加强支护。（3）过断层及顶板破碎时的顶板管理：①加强顶板管理，严格执行敲帮问顶制度。②打眼人员应根据顶板的具体情况，严格控制打眼深度、角度及装药量，应尽量减少对断层破碎带的震动，必要镐刨控制顶板。③当面出现片帮或顶板破碎时，应及时联网维护，控制顶板，并减少一次开帮长度。④当面前出现空顶时，应先用单体支柱在面前套棚维护，有效控制顶板，然后再放炮。⑤顶板较破碎时，应先联网，用单体维护好顶板、并减少一次开帮长度，必要时采用一炮一放的方式控制顶板。⑥当面前出现局部冒顶时，必须用木料将顶结实，保证支柱初撑力。⑦攉煤过程中，随时坚持敲帮问顶制度，当片帮严重时，用单体临时护帮柱挂网并将网挂到底。⑧因断层影响，不沿底板的地段支柱钻底超过10cm必须穿铁鞋，确保支柱有足够的支撑力。（4）放顶煤时期的顶板管理：①放顶煤前后必须对支架进行二次注液，并达到初撑力。②放顶煤前下好联锁托棚，加强支架的整体稳定性。③放顶煤时严禁将支架后方放空，以矸石围住支架为准。④加强工作面工程质量，严禁出现调斜、立棱支架。（5）应力集中区的顶板管理：为加强应力集中区的顶板管理，巷道内掘进棚下采取打点柱的方法加强支护，工作面内加强工程质量，打好架与架之间的联锁托棚，加强支架的稳定性。杜绝立棱，调斜支架，保证支柱初撑力。二、巷道支护岩巷、半煤岩巷和硐室一般采用锚喷支护。但可根据煤层厚度、硬度、顶、底板岩性和淋水大小等情况，也可采用钢架棚支护。1、锚喷支护设计应按《锚杆喷射混凝土支护技术规范》（国标50086-2001）进行。锚喷支护设计主要用工程类比法。只有在复杂地质条件下，对于重点工程和大跨度巷道、硐室等以及缺乏恰当类比对象时，才进行监控法设计和解析法验证。《煤矿安全规程》规定掘进工作面严禁空顶作业，必须使用临时支护，结合我国锚网喷支护形式，可根据断面跨度确定临时支护方式，断面宽度4000mm时挑杆不少于3条，断面宽度≥4000mm时挑杆数量应不少于4条。对于极不稳定类型顶板还可采用打临时点柱的临时支护方式。（1）、锚喷支护材料：①、锚杆及锚固剂：锚杆采用5#(A5)钢制成的等强度螺纹钢锚杆，直径18mm，长度1800mm，锚杆间排距800mm×800mm。每根锚杆均用2块树脂锚固剂固定，锚固长度不少于700mm，锚杆外露长度不大于50mm，托盘为方形。树脂锚固剂直径为28mm，每块长度为500mm，锚杆均使用配套标准螺母紧固，锚固剂型号为MSZ2535，每根锚杆锚固力不小于64KN。②、金属网采用8＃铁丝制作的经纬网，网的规格为长×宽=2000mm×1000mm，网格为长×宽=80×80mm，网要压茬连接，搭接长度不小于100mm，相邻两块网之间要用14#铁丝连接，连接点要均匀布置，间距0.1m。③、喷射混凝土必须使用用标号不低于425#水泥，沙为纯净的河沙，石子粒径小于5mm，石子过筛，并用水冲洗干净，混凝土强度抗拉1.4MPa、抗压25MPa，配比为水泥：沙：石子=1：2：2；混凝土标号为150#。速凝剂型号J85，掺入量一般为水泥重量的2～3.5%，喷拱时取上限，喷淋水区时，可酌情加大速凝剂掺入量，速凝剂必须在喷浆机上料口均匀加入，喷层厚度为200mm。（2）、临时支护在施工过程中，为保证人员安全，采用前探梁支护作为临时支护，前探梁采用15kg/m钢轨2根，长度4m，每根前探梁用3个吊环固定，吊环形状为倒梯形，大面朝上。使用锚杆固定，放完炮20min并待炮烟吹散后，敲帮问顶，用长把工具处理干净伞檐悬矸后，立即将前探梁伸向迎头，最大空顶距不得超过0.8m，前探梁上部空隙用板梁、木板打紧打牢接实顶，维护好空顶区顶板，板梁规格：长×宽×厚=1.6m×0.3m×0.2m，前探梁间距1.0m，所有施工人员必须在前探梁的掩护下工作。（3）、永久支护采用锚喷支护，支护材料为螺纹钢锚杆，喷射混凝土（水泥、石子、沙子），锚杆株排距拟定为800mm，喷体厚度为200mm。按悬吊理论计算锚杆参数①、锚杆长度计算：1、锚杆长度计算：L=KH+L1+L2式中：L—锚杆长度，m；H—冒落拱高度，m；K—安全系数，一般取K=2；L1—锚杆锚入稳定岩层的深度，一般按经验取0.5m；L2—锚杆在巷道中的外露长度，一般取0.1m；其中：H=B/2f=4.4/(2×4)=0.55(m)式中：B—最宽巷道开掘宽度，取4.4m；f—岩石坚固性系数，砂岩取4；则L=2×0.55+0.5+0.1=1.7(m)②、锚杆株、排距计算，按株排距相等，取a：a=QkHr式中：a—锚杆间排距，m；Q—锚杆设计锚固力，64KN/根；H—冒落拱高度，取0.55m；r—被悬吊砂岩的重力密度，取27KN/m3；K—安全系数，一般取K=2；a=1.47(m)（选取锚杆间排距为800mm）通过以上计算，选用直径18mm、长度1800mm的等强度螺纹钢锚杆，可以满足支护强度要求。（4）、支护工艺①、锚杆及锚固剂：锚杆采用5#(A5)钢制成的等强度螺纹钢锚杆，直径18mm，长度1800mm，锚杆间排距800mm×800mm。每根锚杆均用2块树脂锚固剂固定，锚固长度不少于700mm，锚杆外露长度不大于50mm，托盘为方形。树脂锚固剂直径为28mm，每块长度为500mm，锚杆均使用配套标准螺母紧固，锚固剂型号为MSZ2535，每根锚杆锚固力不小于64KN。②、金属网采用8＃铁丝制作的经纬网，网的规格为长×宽=2000mm×1000mm，网格为长×宽=80×80mm，网要压茬连接，搭接长度不小于100mm，相邻两块网之间要用14#铁丝连接，连接点要均匀布置，间距0.1m。③、喷射混凝土必须使用标号不低于425号水泥，沙为纯净的河沙，石子粒直径小于5mm，石子过筛，并用水冲洗干净配比为水泥：沙：石子=1：2：2，速凝剂型号为J85型，掺入量一般为水泥重量的2—3.5％，速凝剂必须在上料口均匀加入。（5）、锚杆安装工艺①、打锚杆眼打眼前，首先按照中、腰线严格检查巷道断面规格，不符合作业规程要求时必须先进行处理；打眼前要先敲帮问顶，仔细检查顶帮围岩情况，找掉活矸、危岩，确认安全后方可开始工作，锚杆眼的位置要准确，眼位误差不得超过100mm，尽量与岩层层里或裂隙面垂直，层里不明显时，以与巷道轮廓线的切线夹角为准，角度均不小于75°，误差不得大于15°。用直径32mm钻头打眼，杆眼深度应与锚杆长度相匹配，打眼时应在钎子上做好标志，严格按锚杆长度打眼，深度1.8m±50mm，应用长短钎套打以保证锚杆眼的深度和角度；锚杆眼打好后，应将眼内的煤岩渣、积水清理干净。打眼时，必须在临时支护的掩护下操作。打眼的顺序，应由外向里先顶后帮的顺序依次进行。②、安装锚杆安装锚杆前，应将眼孔内的积水、岩粉用压风吹扫干净。吹扫时，操作人员应站在孔口