煤矿锚杆支护技术规范.docx

1、煤矿锚杆支护技术规范煤矿锚杆支护技术规范煤矿锚杆支护技术规范新 ICS 73.100.10 D 97 备案号269212010 MT 2009-12-11发布 2010-07-01实施 中华人民共和国煤炭行业标准 MT/T 11042009 煤巷锚杆支护技术规范 Technical specifications for bolt supporting in coal roadway 国家安全生产监督管理总局 发布 前 言 本标准的附录A为资料性附录。 本标准由中国煤炭工业协会科技发展部提出。 本标准由煤炭行业煤矿专用设备标准化技术委员会归口。 本标准由中国煤炭工业协会煤矿支护专业委员会负责起草

2、。煤炭科学研究总院南京研究所、煤炭科学研究总院开采设计研究分院、煤炭科学研究总院建井研究分院、中国矿业大学、兖州矿业集团公司、徐州矿务集团公司、鹤岗矿业集团公司、新汶矿业集团公司、山西焦煤西山煤电集团公司、江阴市矿山器材厂、石家庄中煤装备制造有限公司、深圳海川工程科技有限公司参加起草。 本标准主要起草人袁和生、康红普、陈桂娥、权景伟、张农、王方荣、王富奇、何清江、周明、秦斌青、晨春翔、黄汉财、赵盘胜、何唯平。 煤巷锚杆支护技术规范 1 范围 本标准规定了煤巷锚杆支护技术的术语和定义、技术要求、煤巷锚杆支护监测及煤巷锚杆支护施工质量检测。 本标准适用于煤矿煤巷锚杆支护也适用于半煤岩巷锚杆支护。

3、2 规范性引用文件 下列文件中的条款通过本标准的引用而成为本标准的条款。凡是注日期的引用文件其随后所有的修改单不包括勘误的内容或修订版均不适用于本标准然而鼓励根据本标准达成协议的各方研究是否可使用这些文件的最新版本。凡是不注日期的引用文件其最新版本适用于本标准。 GB/T 52242003 预应力混凝土用钢绞线 GB/T 143702000 预应力筋用锚具、夹具和连接器 GB 500862001 锚杆喷射混凝土支护技术规范 MT 146.12002 树脂锚杆 锚固剂 MT 146.22002 树脂锚杆 金属杆体及其附件 MT/T 9422005 矿用锚索 MT 50091994 煤矿井巷工程质

4、量检验评定标准 3 术语和定义 下列术语和定义适用于本标准。 3.1 煤巷 coal roadway 断面中煤层面积占4/5或4/5以上的巷道。 3.2 半煤岩巷 half-coal and half-rock roadway 断面中岩石面积含夹石层大于1/5到小于4/5的巷道。 3.3 锚杆支护 bolt supporting 以锚杆为基本支护形式的支护方式。 3.4 锚杆杆体破断力 breaking force of bolt bar 锚杆杆体能承受的极限拉力。 3.5 锚杆拉拔力 pulling force of bolt 锚杆锚固后拉拔试验时锚杆破断或失效时的极限拉力。 3.6 锚固力

5、 anchor capacity 锚杆的锚固部分或杆体在拉拔试验时所能承受的极限载荷。 MT146.12002定义3.8 3.7 设计锚固力 design anchor capacity 设计时给定的锚杆应能承受的锚固力。 3.8 树脂锚杆 resin anchor bolt 以树脂锚固剂配以各种材质杆体及托盘托板、螺母与减磨垫圈等构件组成的锚杆。 MT146.12002定义3.1 3.9 树脂锚固剂 capsule resin 起黏结锚固作用的材料称锚固剂树脂锚固剂由树脂胶泥与固化剂两部分分隔包装成卷形。混合后能使杆体与被锚固体煤岩黏接在一起。 MT146.12002定义3.2 3.10 锚

6、固长度 anchorage length 锚杆的锚固剂或锚固装置与钻孔孔壁的有效结合长度。 3.11 端头锚固 end anchorage 锚杆的锚固长度不大于钻孔长度的1/3。 3.12 全长锚固 full-length anchorage 锚杆的锚固长度不小于钻孔长度的90。 3.13 加长锚固 lengthening anchorage 锚杆的锚固长度介于端头锚固与全长锚固之间。 3.14 拉拔试验 pulling test for bolt anchored by single resin capsule 测试锚杆拉拔力的试验。 3.15 搅拌时间 stirring time 安装树脂

7、锚杆时从开始搅拌树脂锚固剂到停止搅拌所用的时间。 3.16 等待时间 hold time 安装锚杆时搅拌停止后到可以上紧螺母托板的时间。 MT146.12002定义3.6 3.17 预紧力 pretension force 安装锚杆锚索时通过拧紧螺母或采用张拉方法施加在锚杆锚索上的拉力。 3.18 预紧力矩 moment of pretension 拧紧螺母使锚杆达到设计预紧力时施加到螺母上的力矩。 3.19 锚杆快速安装 rapid mounting of bolt 使用锚杆钻机连续完成搅拌树脂锚固剂、拧紧螺母的全过程。 3.20 初始设计 initial design 根据已有资料提出的巷

8、道支护形式与参数。 3.21 信息反馈 information feedback 对支护监测信息进行解释并据此对支护设计进行验证和修改的过程。 3.22 正式设计 final design 根据监测信息对初始设计进行验证或修改在技术性、经济性以及安全性等方面均能满足生产要求的支护设计。 3.23 巷道顶板离层临界值 critical value of roof delamination 支护设计或工程实践分析确定的巷道顶板允许的最大离层值。 3.24 复杂地段 section 断层及围岩破碎带、应力集中区、顶板淋水区、裂隙发育区、巷道穿层地段、瓦斯异常区、大断面、大跨度巷道等地段。 3.25

9、异常情况 abnormal phenomena 巷道位移、离层、锚杆受力等发生突变的情况。 4 技术要求 4.1 煤巷围岩地质力学评估 4.1.1 地质力学评估是煤巷锚杆支护设计的主要依据之一 锚杆支护设计前应进行地质力学评估。 4.1.2 煤巷围岩地质力学评估的内容包括现场地质条件和生产条件调查、煤巷围岩物理力学性质测定、围岩结构观测、地应力测量和锚杆拉拔力试验。煤巷围岩地质力学评估的具体内容见表1。 表1 地质力学评估内容 序号 参 数 内 容 1 煤层厚度 指被煤巷切割的煤层厚度 2 煤层倾角与水平方向的夹角 在井下直接测取或由工作面地质说明书给出 3 地质构造 煤巷周围地质构造的分布情

10、况由工作面地质说明书给出 4 水文地质条件 煤巷涌水量水对围岩物理力学性质的影响由工作面地质说明书给出 5 煤巷几何形状和尺寸 根据工作面回采需要确定一般宜选用的几何形状为矩形和梯形 6 2倍左右煤巷宽度范围内顶底板岩层层数和厚度 由地质综合柱状图或钻孔资料确定 7 岩煤层物理力学参数 在井下原位测取或在实验室内利用岩煤样测定 8 岩层的分层厚度 指分层厚度的平均值 9 各层节理裂隙间距 指沿结构面法线方向的平均间距在煤巷内类似条件测取 10 煤巷轴线方向 由工作面巷道布置图给出 表1续 序号 参 数 内 容 11 煤巷埋深 地表到煤巷的垂直距离 12 原岩应力的大小和方向 在井下实测 13

11、煤柱宽度 煤柱的实际宽度 14 采动影响 煤巷受到周围掘进或回采工作面采动影响的情况 15 锚杆在岩煤层中的拉拔力 锚杆在岩煤层中的拉拔力试验 4.1.3 根据矿井开拓部署和采区划分合理安排煤巷围岩地质力学参数的测试。测点应具有代表性应能最大程度地反映整个井田和采区的实际情况并根据测试数据绘制矿井地应力分布图。 4.1.4 地质力学评估首先应确定评估区域应考虑煤巷服务期间影响支护系统的主要因素锚杆支护设计应该限定在这个区域内。 4.1.5 煤巷围岩地质力学参数包括围岩物理力学性质、围岩结构和围岩应力。 4.1.6 原岩应力测量宜优先采用应力解除法或水压致裂法。 4.1.7 巷道支护设计所需的煤

12、岩体物理力学参数可通过井下采取岩样进行实验室试验获得岩样的采取、包装应满足锚杆支护设计的要求一些参数单轴抗压强度、变形模量等也可通过井下原位测量获得。 4.1.8 煤岩体的物理力学性质参数包括煤岩体的真密度、视密度、孔隙率、单轴抗拉强度、单轴抗压强度、弹性模量、泊松比、内聚力、内摩擦角和水理性质等。 4.1.9 围岩结构测量应采用煤巷表面观察、钻孔取芯测量和钻孔窥视等方法进行。结构面力学特性测试应在现场取样后在实验室进行试验。 4.1.10 煤巷围岩应进行锚杆拉拔力试验试验方法参见附录A。锚杆拉拔力试验应在需支护的煤巷现场或类似条件的围岩中进行每次不少于三根锚杆。根据试验结果判断围岩的可锚性。

13、 4.1.11 在一个地点获取的参数用于同一煤层的其它地点时应进行充分的现场调研和分析、评估。 4.1.12 当煤巷围岩物理力学性质、围岩结构和原岩应力条件发生显著变化时应对地质力学参数进行重新测定。 4.1.13 应根据地质力学评估结果采用适合本矿区的方法进行巷道围岩稳定性分类。 4.1.14 有下列情况之一时应重新进行围岩稳定性分类 a 当巷道围岩条件、开采深度、开采范围与原分类差异很大时 b 新采区各煤层巷道首次采用锚杆支护时。 4.2 煤巷锚杆支护设计 4.2.1 巷道围岩地质力学评估结果证明锚杆支护可行时进行锚杆支护设计。 4.2.2 在采区巷道布置时应尽量使煤巷的轴线方向与最大水平

14、主应力的方向平行。 4.2.3 煤巷锚杆支护设计应采用动态设计方法。设计应在地质力学评估的基础上按以下程序进行初始设计井下监测信息反馈正式设计。 4.2.4 根据地质力学评估结果进行锚杆支护初始设计。初始设计应包括以下内容 a巷道地质与生产条件及地质力学评估结果 b煤巷断面设计 c锚杆支护形式设计 d锚杆支护参数设计 e锚杆支护材料选择和施工机具设备配套 f锚杆支护施工工艺、安全技术措施和施工质量指标 g锚杆支护矿压监测设计 h煤巷围岩复杂地段的支护方法和煤巷受到采动影响时的超前支护设计。 4.2.5 锚杆支护初始设计可采用以下一种或多种方法组合进行 a工程类比法根据已经支护巷道的实践经验通过

15、类比直接提出锚杆支护形式与参数。也可根据巷道围岩稳定性分类结果进行锚杆支护形式与参数设计 b理论计算法选择适合本矿区煤巷条件的锚杆支护理论进行理论计算设计 c数值模拟法根据地质力学评估结果建立数值模拟模型通过多方案比较确定锚杆支护初始设计。 4.2.6 煤巷断面一般采用矩形或梯形特殊情况可采用拱形或其它形状断面。煤巷断面设计应考虑以下因素 a煤巷布置运输的最大设备尺寸 b煤巷管线布置和行人要求 c煤巷通风要求 d预留煤巷变形量。 4.2.7 锚杆支护形式以锚杆为基本支护构件可选以下构件进行组合 a组合构件钢筋托梁、钢带、钢梁等 b护网 c锚索。 4.2.8 锚杆支护设计应包括以下内容 a锚杆种

16、类螺纹钢锚杆、圆钢锚杆、玻璃钢锚杆或其它锚杆等 b锚杆附件托板、球形垫圈、减摩垫圈和螺母等的规格和力学性能 c锚杆几何参数直径和长度等 d锚杆力学参数屈服载荷、破断载荷和延伸率等 e锚杆预紧力 f锚杆布置锚杆间距、排距、安装角度等 g钻孔直径、锚固方式和锚固长度 h锚杆设计锚固力 i锚固剂的型号、数量等 j组合构件钢筋托梁、钢带、钢梁等形式、规格和力学性能 k护网形式、规格和力学性能 l锚索形式和材质单根锚索或锚索束钢丝绳或钢绞线等 m锚索附件锚索托板和锚具等的规格和力学性能 n锚索几何参数直径和长度等 o锚索力学参数屈服载荷、破断载荷和延伸率等 p锚索预紧力 q锚索布置锚索间距、排距、安装角

17、度等 r锚索钻孔直径、锚固方式和锚固长度 s煤巷锚杆支护布置图 t组合构件加工示意图 u支护材料消耗清单。 4.2.9 锚杆支护基本参数宜选用表2中的系列。 表2 锚杆支护基本参数 表3 序号 表4 参 数 名 称 表5 单 位 表6 参 数 值 1 锚杆长度 m 1.63.0 2 锚杆公称直径 mm 16.025.0 3 锚杆排距 m 0.71.5 4 锚杆间距 m 0.71.5 5 锚索有效长度 m 4.010.0 6 锚索公称直径 mm 15.222.0 4.2.10 钻孔直径、锚杆直径和树脂锚固剂直径应合理匹配钻孔直径和锚杆杆体直径之差应为6mm10mm钻孔直径与树脂锚固剂直径之差应为

18、4mm8mm。 4.2.11 煤巷顶板优先采用树脂锚固螺纹钢锚杆对于煤顶巷道、全煤巷道和大断面煤巷顶板宜采用高强度螺纹钢锚杆组合支护。 4.2.11.1 采煤工作面侧的煤帮优先采用可切割锚杆。 4.2.11.2 煤巷顶板锚杆支护补强加固手段应优先采用锚索。 4.2.11.3 煤巷复杂地段应进行联合支护。复杂地段的支护范围应该延伸到正常地段5m以上。 4.2.12 煤巷锚杆支护施工工艺设计应包括施工设备配置、施工工艺、施工质量指标和安全技术措施等。 4.2.13 煤巷锚杆支护矿压监测设计应包括监测内容、测站安设方法、数据测读方法、测读频度和监测仪器等。矿压综合监测应给出反馈指标和锚杆支护初始设计

19、修改准则矿压日常监测应给出监测方法、合格标准和异常处情况的处理措施。 4.2.14 初始设计在井下实施后应及时进行矿压监测。将煤巷受掘进影响结束时的监测结果用于验证或修正初始设计。修正后的支护设计作为正式设计在井下使用。煤巷回采影响期间的监测结果可用于其它类似条件巷道支护设计的验证与修改。 4.2.15 正式设计实施过程中应进行矿压监测。当地质条件发生显著变化时及时修正。 4.3 锚杆支护材料 4.3.1 一般要求 设计选用的煤巷锚杆支护材料应符合国家标准和相关行业标准并具有产品合格证。锚杆锚索杆体及其附件、其它组合构件等的力学性能应相互匹配。 4.3.2 锚杆、托板、螺母 4.3.2.1 金

20、属杆体、托板、螺母应符合MT 146.22002的规定。 4.3.2.2 树脂锚杆玻璃纤维增强塑料杆体应符合有关标准的规定。 4.3.3 锚固剂 树脂锚固剂应符合MT 146.12002钢带的选用应根据巷的有关规定。锚固剂生产厂家应提供质量合格证。 4.3.4 钢带道具体情况选用不同型号和规格钢带材料抗拉强度应不低于375MPa。 4.3.5 锚索 4.3.5.1 锚索用钢绞线应符合GB/T 52242003的规定应优先选用抗拉强度等级不低于1860MPa延伸率不小于3.5直径不小于15.2mm的钢绞线。 4.3.5.2 与钢绞线配套的锚具应符合GB/T 143702000的规定。 4.3.5

21、.3 锚索托板的承载力应符合MT/T 9422005的要求。 4.3.6 网 煤巷锚杆支护巷道宜选用金属焊接网在条件允许的情况下可选用符合相应技术标准的编织金属网或其它材料的网。 4.3.7 喷射混凝土 服务期长的巷道或维修巷道可采用喷射混凝土等封闭措施。 4.4 锚杆、锚索支护施工 4.4.1 一般规定 煤巷锚杆支护施工应按掘进工作面作业规程的有关规定进行。 4.4.2 临时支护 锚杆支护巷道掘进工作面应采用临时支护不应空顶作业其临时支护形式、规格、要求等应在作业规程、措施中明确规定。 4.4.3 顶板支护 锚杆支护巷道落煤岩后应及时进行顶板支护。若两帮煤体稳定帮锚杆施工可适当滞后滞后距离和

22、最大空帮时间应在作业规程、措施中明确规定。 4.4.4 锚杆孔施工 4.4.4.1 顶板锚杆孔应由外向掘进工作面逐排顺序施工每排锚杆孔宜由中间向两帮顺序施工。 4.4.4.2 锚杆孔实际钻孔角度相对设计角度的偏差应不大于5?。 4.4.4.3 锚杆孔的间排距误差应不超过100?。 4.4.4.4 锚杆孔深度误差应在0?30?范围内。 4.4.4.5 锚杆孔内的煤岩粉应吹干净。 4.4.5 锚杆安装 4.4.5.1 锚杆安装应优先采用快速安装工艺。 4.4.5.2 锚固剂使用前应进行检查不应使用过期、硬结、破裂等变质失效的锚固剂。 4.4.5.3 当使用两卷以上不同型号的树脂锚固剂时应按锚固剂凝

23、固速度先快后慢的顺序将锚固剂依次放入钻孔中先将锚固剂推到孔底再启动锚杆钻机搅拌树脂锚固剂。 4.4.5.4 螺母应采用机械设备紧固需要二次紧固时其扭矩或预紧力大小、紧固时间应在作业规程、措施中明确规定。 4.4.5.5 螺母安装达到规定预紧力矩后一般不得将螺母卸下重新安装。 4.4.5.6 托板应紧贴钢带、网或巷道围岩表面当锚杆与巷道的周边不垂直时应使用异型托板。 4.4.5.7 锚杆托板与螺母之间宜使用减摩垫圈。 4.4.5.8 网的规格、联网方式及参数应在规程中明确规定。 4.4.6 4.4.6 锚索施工 4.4.6.1 采用锚索钻机或锚杆钻机钻孔。 4.4.6.2 锚索孔深度误差应不大于

24、100mm。 4.4.6.3 锚索宜垂直于顶板或巷道轮廓线布置实际钻孔角度与设计角度的误差不大于10?。 4.4.6.4 锚索间排距误差不大于100mm。 4.4.6.5 安装锚索应优先使用电动或气动张拉机具不宜使用手动式张拉机具。 4.4.6.6 安装锚索时钢绞线应推到孔底安装后外露钢绞线长度不宜超过300mm。 4.4.6.7 锚索施工后应及时对锚索进行检查锚索预紧力的最低值应不小于设计预紧力的90。发现工作载荷低于预紧力时应及时进行二次张拉。 4.4.6.8 锚索钻孔中有淋水时应采用补强措施。 4.4.7 其它施工要求 4.4.7.1 锚杆支护作业时如遇复杂地段应停止作业、分析原因采取措

25、施后方可施工。 4.4.7.2 复杂地段应优先选用锚杆、锚索、锚注等支护形式进行支护并适当加大支护密度必要时应采用金属支架、支柱等进行加固。 4.4.7.3 对失效、松动等不合格的锚杆、锚索应及时补打或紧固。 4.4.7.4 采用锚杆支护的煤层巷道应备有一定数量的其它支护材料作防范措施。 4.4.7.5 任何煤巷作业地点作为永久支护的锚杆、锚索、钢带、金属网等不应作为起吊设备或悬挂其他重物。 4.4.8 喷射混凝土施工 4.4.8.1 喷射混凝土的施工应按GB50086-2001的规定执行。 4.4.8.2 为防止混凝土的塑性收缩和龟裂可选用聚丙烯腈纤维喷射混凝土。 5 煤巷锚杆支护监测 5.

26、1 煤巷锚杆支护监测方法 煤巷锚杆支护监测分为综合监测和日常监测两种。综合监测的目的是验证或修正锚杆支护初始设计评价和调整支护设计日常监测的目的是及时发现异常情况采取必要措施保证巷道安全。 5.2 监测内容 综合监测的主要内容为巷道表面和深部位移、顶板离层、锚杆锚索受力状况日常监测主要内容为顶板离层观测。 5.3 测站安设 每条锚杆支护煤巷应安设综合监测测站每间隔一定距离安设一个顶板离层指示仪进行日常监测。当围岩地质和生产条件发生显著变化时应增减测站和顶板离层指示仪的数目复杂地段必须安设顶板离层指示仪。顶板离层指示仪安设时应紧跟掘进工作面。 5.4 绘制测站位置和仪器分布图 应绘制每个测站的位

27、置和仪器分布图测站的监测仪器应专门编号以便测读时识别。 5.5 观测频度 距掘进工作面50m内和回采工作面100m内观测频度每天应不少于一次。在此范围以外除非离层有明显增长顶板离层仪的观测频度可为每周一次。 5.6 综合监测 5.6.1 巷道表面位移监测 5.6.1.1 巷道表面位移监测内容包括顶底板相对移近量、顶板下沉量、底鼓量、两帮相对移近量和巷帮位移量。 5.6.1.2 一般采用十字布点法安设测站每个测站应安设两个监测断面基点应安设牢固。 5.6.1.3 巷道深部位移观测范围不小于巷道跨度的1.5倍孔内测点数不少于4个。 5.6.2 巷道顶板离层监测 5.6.2.1 顶板离层指示仪的浅基

28、点应固定在锚杆端部位置深基点一般应固定在锚杆上方稳定岩层内300mm500mm若无稳定岩层深基点在顶板中的深度应不小于巷道跨度的1.5倍。 5.6.2.2 顶板离层值超过设计顶板离层临界值时应及时采取补强加固措施。 5.6.2.3 不能进行有效测读的顶板离层指示仪应立即更换如果不能安装在同一钻孔中应靠近原位置钻一新孔进行安设原指示仪更换后要记录其读值并标明已被更换。新指示仪的基点安设层位与高度应与原测点一致。 5.6.3 锚杆、锚索受力监测 5.6.3.1 采用测力锚杆监测加长全长锚固锚杆的受力状况采用锚杆锚索测力计监测端部锚固锚杆锚索的受力状况。 5.6.3.2 锚杆锚索的受力监测仪器应在巷

29、道锚杆锚索支护施工过程中安设。 5.6.4 信息反馈 应及时分析处理综合监测数据进行信息反馈并提交正式设计。掘进作业规程应作相应修改审批通过后实施并继续进行综合监测。 5.7 日常监测 5.7.1 基本要求 锚杆支护的煤巷都应进行日常监测。制定日常监测方案按技术要求组织实施。 5.7.2 检测人员培训要求 对监测人员应进行培训使其掌握测站安设、仪器操作、数据测读和数据处理方法。其他人员也应随时注意观察离层仪的变化以便及早发现异常现象。 5.8 异常情况 发现异常情况监测人员应立即向矿主管部门汇报并分析出现异常的原因及其危害提出处理办法并及时组织落实。 5.9 存档制度 各矿应保存监测数据编制监测报告并存档。 6 煤巷锚杆支护施工质量检测 6.1 检测职责 锚杆支护施工质量检测由矿主管部门负责。各矿应配备专职施工质量检测人员。各矿业集团公司应对专职检测人员进行培训经考核合格者由矿业集团公司发给上岗证。 6.2 检测内容 锚杆支护施工质量检测的内容包括锚杆索锚固力检测、锚杆索安装几何参数检测、锚杆索预紧力矩或预紧力检测、锚杆索托板安装质量检测、组合构件和网安装质量检测、喷射混凝土的强度和喷层厚度检测。 6.3 检测要求 锚杆支护施工质量应及时按设计要求进行检测。检测结果不符合设计要求应停止施工进行整改。施工质量不达标的应及时采取.