煤矿锚杆支护技术规范新.docx
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煤矿锚杆支护技术规范新
煤矿锚杆支护技术规范
一、 术语和定义
1、 煤巷：
断面中煤层面积占4/5或4/5以上的巷道。
2、 半煤岩巷 ：
断面中岩石面积（含夹石层）大于1/5到小于4/5的巷道。
3、锚杆支护 ：
以锚杆为基本支护形式的支护方式。
4、 锚杆杆体破断力 ：
锚杆杆体能承受的极限拉力。
5、 锚杆拉拔力 :
锚杆锚固后，拉拔试验时，锚杆破断或失效时的极限拉力。
6、 锚固力 ：
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。
7、 设计锚固力：
设计时给定的锚杆应能承受的锚固力。
8、 树脂锚杆：
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。
9、 树脂锚固剂：
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。
10、锚固长度 ：
锚杆的锚固剂或锚固装置与钻孔孔壁的有效结合长度。
11、 端头锚固：
锚杆的锚固长度不大于钻孔长度的1/3。
12、全长锚固 ：
锚杆的锚固长度不小于钻孔长度的90％。
13、加长锚固 ：
锚杆的锚固长度介于端头锚固与全长锚固之间。
14、拉拔试验：
测试锚杆拉拔力的试验。
15、搅拌时间 :
安装树脂锚杆时，从开始搅拌树脂锚固剂到停止搅拌所用的时间。
16、等待时间：
安装锚杆时，搅拌停止后到可以上紧螺母托板的时间。
17、预紧力 ：
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。
18、预紧力矩：
拧紧螺母使锚杆达到设计预紧力时，施加到螺母上的力矩。
19、锚杆快速安装 ：
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。
20、初始设计：
根据已有资料提出的巷道支护形式与参数。
21、信息反馈：
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。
22、正式设计 ：
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。
23、巷道顶板离层临界值 ：
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。
24、复杂地段 ：
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。
25、异常情况 ：
巷道位移、离层、锚杆受力等发生突变的情况。
二 技术要求
1、 煤巷围岩地质力学评估
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
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
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
1.6～3.0
2
锚杆公称直径
mm
16.0～25.0
3
锚杆排距
m
0.7～1.5
4
锚杆间距
m
0.7～1.5
5
锚索有效长度
m
4.0～10.0
6
锚索公称直径
mm
15.2～22.0
2、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6mm～10m，钻孔直径与树脂锚固剂直径之差应为4mm～8mm。
3、 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、 采煤工作面侧的煤帮优先采用可切割锚杆。
5、 煤巷顶板锚杆支护补强加固手段应优先采用锚索。
6、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。
7、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。
8、 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。
三 锚杆支护材料
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。
2、 锚杆、托板、螺母
3、 金属杆体、托板、螺母应符合MT146.2－2002的规定。
4、 树脂锚杆玻璃纤维增强塑料杆体应符合有关标准的规定。
5、 锚固剂：
树脂锚固剂应符合MT146.1－2002的有关规定。
锚固剂生产厂家应提供质量合格证。
6、 钢带：
钢带的选用应根据巷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。
7、 锚索：
锚索用钢绞线应符合GB/T5224－2003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。
8、 与钢绞线配套的锚具应符合GB/T14370－2000的规定。
9、 锚索托板的承载力应符合MT/T942－2005的要求。
10、 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。
11、 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。
12、 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。
13、 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。
14、 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，滞后距离和最大空帮时间应在作业规程、措施中明确规定。
15、 锚杆孔施工：
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。
②锚杆孔实际钻孔角度相对设计角度的偏差应不大于5°。
③锚杆孔的间排距误差应不超过100㎜。
④锚杆孔深度误差应在0㎜～30㎜范围内。
⑤锚杆孔内的煤岩粉应吹干净。
16、 锚杆安装：
① 锚杆安装应优先采用快速安装工艺。
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。
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 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。
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。
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。
⑦ 锚杆托板与螺母之间宜使用减摩垫圈。
⑧ 网的规格、联网方式及参数应在规程中明确规定。
17、锚索施工
① 采用锚索钻机或锚杆钻机钻孔。
② 锚索孔深度误差应不大于100mm。
⑤ 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°。
⑥ 锚索间排距误差不大于100mm。
⑦ 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。
⑧ 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。
⑨ 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。
⑩ 锚索钻孔中有淋水时，应采用补强措施。
18、 其它施工要求：
① 锚杆支护作业时，如遇复杂地段，应停止作业、分析原因，采取措施后方可施工。
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，属支架、支柱等进行加固。
③ 对失效、松动等不合格的锚杆、锚索应及时补打或紧固。
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。
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。
19、 喷射混凝土施工
① 喷射混凝土的施工应按GB50086-2001的规定执行。
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。
四煤巷锚杆支护监测
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。
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。
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。
4、 绘制测站位置和仪器分布图
应绘制每个测站的位置和仪器分布图，测站的监测仪器应专门编号，以便测读时识别。
5、 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。
6、 综合监测
① 巷道表面位移监测
② 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。
③ 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。
④ 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 巷道顶板离层监测
⑥ 顶板离层指示仪的浅基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300mm～500mm，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。
⑦ 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。
⑧ 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。
⑨ 锚杆、锚索受力监测
⑩ 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。
7、 锚杆（锚索）的受力监测仪器应在巷道锚杆（锚索）支护施工过程中安设。
8、 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。
9、日常监测
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。
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。
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。
10、 存档制度:
各矿应保存监测数据，编制监测报告，并存档。
五 煤巷锚杆支护施工质量检测
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。
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。
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，应及时采取补救措施。
4、 锚杆锚固力检测
① 采用锚杆拉拔计进行锚杆锚固力检测。
检测方法参见附录A。
② 锚杆锚固力检测抽样率为3%，每300根顶、帮锚杆各抽样一组（共9根）进行检查，不足300根时，按300根进行。
③锚杆锚固力均不低于设计锚固力为合格；如有一根低于设计锚固力，应重新抽样检测，如重新检测的锚杆锚固力均不低于锚杆设计锚固力为合格，如仍有一根不合格则判锚杆施工安装质量为不合格。
5、 锚杆安装几何参数检测
① 锚杆安装几何参数检测内容包括锚杆间距、排距、锚杆安装角度和锚杆外露长度等。
② 锚杆安装几何参数检测范围不小于15m，检测点数不应少于3个。
③ 锚杆间距和排距采用钢卷尺测量呈四边形布置的4根锚杆之间的距离。
④ 锚杆安装角度采用半圆仪测量钻孔方位角；
⑤ 锚杆外露长度采用钢板尺测量测点处一排锚杆外露长度最大值。
6、 锚杆预紧力或力矩检测
① 锚杆预紧力或力矩检测抽样率不低于5%，每300根顶、帮锚杆抽样各一组（共15根）进行检测，不足300根时，按300根进行。
② 锚杆预紧力或力矩不低于设计预紧力矩的90%为合格。
③ 锚杆托板安装质量检测
④ 检测频度同锚杆几何参数，每个测点应以一排锚杆为一组进行检测。
⑤ 锚杆托板安装质量检测用实地观察和敲击法进行。
7、 组合构件和网安装质量检测网、钢带、钢筋托梁与煤巷表面紧贴程度用现场目测法检测，网、钢带、钢筋托梁与煤巷表面贴紧长度不低于70％为合格；网片搭接长度用钢卷尺测量。
8、 锚索安装质量检测
① 锚索安装间距、排距、安装角度和锚索外露长度的检测方法同锚杆。
② 锚索预紧力的检测用锚索测力计或张拉设备进行。
③ 喷射混凝土的检测喷射混凝土的检测方法应符合GB50086-2001的有关规定。
9、锚杆拉拔力试验
① 试验目的：
锚杆拉拔力试验的目的是判定巷道围岩的可锚性，评价锚杆、树脂、围岩锚固系统的性能和锚杆的锚固力。
试验必须在现场进行，使用的材料和设备与巷道正常支护相同。
② 试验工具和设备：
试验的工具与设备主要有：
a）锚杆拉力计（量程＞200kN、分辨率≤1.0kN）b）钻孔机具。
③ 准备工作：
a 地点的选择:
试验地点应尽量靠近掘进工作面，围岩较平整，未发生脱落、片帮等现象。
试验锚杆应避开钢带（钢筋梯）安装，距邻近锚杆不小于300mm。
b 锚杆、锚固剂:
试验用锚杆的表面应无锈、油、漆或其他污染物。
树脂锚固剂按设计选用。
c 钻孔:
:
用锚杆钻机在选择的地点钻孔。
试验前测量钻孔直径、锚杆直径、树脂直径。
④ 锚杆安装
a）将树脂锚固剂放入孔中，用锚杆将其慢慢推到孔底；
b）用锚杆钻机将锚杆边旋转边推进到孔底，然后再旋转5s～10s停止；
c）等待30s后，退下锚杆钻机；
d）做好标记，以备试验。
⑤ 拉拔试验
拉拔试验在锚杆安装后0.5h～4.0h进行。
时间过短影响锚固剂固化后的强度，时间过长则因巷道围岩发生变形影响测量结果。
按图A.1所示安设仪器，确保锚杆拉力计油缸的中心线与锚杆轴线重合。
试验前，检查手动泵的油量和各连接部位是否牢固，确认无误后再进行试验。
试验由两人完成，一人加载，一人记录（见表A.1）。
试验时应缓慢均匀地操作手动泵压杆。
当锚杆出现明显位移时，停止加压，记录锚杆拉力计此时的读数，即为拉拔试验值。
图A.1锚杆拉拔力试验示意图
表A.1 锚杆拉拔力试验记录表 巷道名称：
锚杆序号
时间
岩性
锚杆长度
mm
锚杆直径
mm
孔径
mm
锚固长度
mm
锚固剂直径
mm
拉拔力
kN
备注
试验人：
记录人：
年 月 日
⑥ 注意事项
a 锚杆拉拔计在试验过程中应固定牢靠。
b 锚杆拉拔时应缓慢地逐级均匀加载，直到锚杆滑动或杆体破坏为止，并作详细记录。
c 拉拔锚杆时，拉拔装置下方和两侧不得站人。
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