锚杆支护技术

2020/5/241锚杆支护淮北金石矿业有限责任公司王志兵2020/5/242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2020/5/243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2020/5/244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2020/5/245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３、职工的操作水平和质量意识不高2020/5/246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2020/5/247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。2020/5/248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2020/5/249顶板事故原因分析现场的质量保证3、锚杆安装质量①、初锚力、锚固力的班组自检、区队日检流于形式，②、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；③、忽视了锚杆、锚索的二次紧固问题；2020/5/2410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2020/5/2411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2020/5/2412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①必须建立对巷道围岩变形量的监测监控制度②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2020/5/2413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①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②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③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。④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2020/5/2414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。2020/5/2415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2020/5/2416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2020/5/2417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。2020/5/2418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2020/5/2419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。2020/5/2420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2020/5/2421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。2020/5/2422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。2020/5/2423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。2020/5/2424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。2020/5/2425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；2020/5/2426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。2020/5/2427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。2020/5/2428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。2020/5/2429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。2020/5/2430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。2020/5/2431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。2020/5/2432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。2020/5/2433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。2020/5/2434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4～10mm。孔径允许时，应尽量选用大直径树脂卷。煤巷顶板宜采用φ28mm孔径配φ25mm树脂卷，两邦宜采用φ28mm或φ32mm孔径配φ25mm或φ28mm树脂卷。2020/5/2435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。2020/5/2436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。2020/5/2437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20～30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。2020/5/2438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。2020/5/2439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。2020/5/2440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。2020/5/2441施工注意事项锚索（梁）安装时注意事项(1)锚索钻孔的施工①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；②孔深要适当，不得过深或过浅，保证钢绞线外露150~350mm；③钻头直径为Ф27mm，钻孔要直，施工过程中尽量不要晃动钻机，防止将钻孔扩张。2020/5/2442施工注意事项(2)安装药卷、锚索及搅拌时间①锚索钻孔施工完毕后，立即安装药卷，1节K2550药卷加3节(或4节)Z2550药卷；②树脂药卷安装后，推进钢绞线挤压树脂入孔底，再搅拌20~30s，保证钢绞线深入孔底；③锚索锚固效果差时，可在锚索锚固段用一些细铁丝做成毛刺，成“∝”型，同时在锚固段底部加挡环，辅以搅拌药卷，保证药卷的搅拌均匀到位。2020/5/2443锚杆支护新工艺750800800800800800锚索梁20008008008008008008008008008008008007503600220060006