4-2煤~4-3煤运回联巷支护设计.docx

河西煤矿HeXimeikuang河西煤矿HeXimeikuang4- 4一3煤运回联巷支护设计编制单位：技术科编制人：科 长：批准人： 编制日期： 年 月 日1 .现场掘进过程中采用顶板离层仪、巷道围岩观测进行日常监测，并根据观 测结果及时加强支护，如补打锚索、架棚等措施。2 .巷道正常采用锚网支护，加强支护时，顶部采用锚网索进行加强支护，帮 部采用锚杆缩小循环进尺或缩小排间距进行加强支护。3 .巷道掘进遇顶板局部破碎带时，应缩小锚杆排距加强支护。如遇顶板破碎 带时，根据井下实际情况作出补充措施。4 .局部连续成片出现煤体破碎形成网兜现象，补打锚杆，提高护表强度， 防止煤体破碎向深层开展。5 .巷道整体变形较大，冒顶、片帮严重，增加架棚复合支护。七、质量要求1、锚杆支护质量要求(1)严格按照中线和排间距布置锚杆，锚杆排间距误差为±100 mmo(2)锚杆孔方向误差不得超过±15°。(3)锚杆外露长度控制在1050 mm。(4)顶板锚杆的锚固力不得小于105kN,帮锚杆的锚固力不得小于60kN。(5)顶锚杆的预紧力矩不小于100N - m,帮锚杆预紧扭矩不小于60 N-m。2、顶网铺设要求：网片之间搭接100mm,每隔500mm连1扣。(2)金属网必须拉紧并紧帖顶板、巷帮，到达支护有效。4,煤、4-3煤运回联巷支护设计审批签字表部门/职务审批意见签字日期通风科安监部地测科机电科调度室技术科平安副矿长机电副矿长生产副矿长总工程师审批意见:4一2煤、4一3煤运回联巷支护设计一、工作面概况4-2煤、4-3煤运回联巷位置：1 .运输联巷东部为井田东部边界，北部为4煤东翼大巷运输顺槽。西部4-3煤 煤柱，南部为井田南部边界煤柱。开口端位于4.3煤东翼大巷运输顺槽停掘处， 方位角180。，沿南翼保护煤柱布置，先沿底板掘进10m后，按0。28, 6上山， 沿方位角247° 32, 13沿顶板掘进31. 154mm（平距，中）后继续按11。4' 42 上山，沿方位角180°破顶掘进57. 829口至与4-2煤主辅11#联巷贯通结束。地面 无建筑。掘进对地面影响不大。运输联巷设计长度98. 983m （平距，中），已掘 进0m,剩余98. 983m,设计巷道断面为矩形，巷道净宽3. 8m、净高2. 5m。2 .回风联巷东部为V煤东翼煤柱，北部为二煤东翼大巷回风顺槽。西部4-3 煤采空区，南部为井田南部边界煤柱。开口端位于4T煤东翼大巷回风顺槽停掘 处，方位角180° ,沿南翼保护煤柱布置，先沿底板掘进10m后，按9。31, 47 上山破顶掘进68. 990m （平距，中）与煤层贯通后沿底板掘进至与煤南翼 回风巷贯通结束。地面无建筑。掘进对地面影响不大。运输联巷设计长度88. 429m （平距，中），已掘进0m,剩余88. 429m,设计巷道断面为矩形，巷道净宽3. 8m、 净高2. 5mo二、地质条件1.煤（岩）层赋存特征4一2煤、4"煤运回联巷大部位于岩层中，局部巷道在4.2煤、3煤层中，煤层 倾角在0。3。之间。炉煤层平均厚度3. 6m, V煤层平均厚度1. 66m。顶板为 粉砂岩厚度为712nl ,抗压强度26. 15MPao底板为粉砂岩46m ,平均抗压强 度为 26. 15MPao顶底板情况表顶底板名 称岩石 名称厚度 （m）岩性特征物理性质煤4一2煤3.523.743.6属低变质烟煤，为黑色，条痕呈褐色；呈 弱沥青一沥青光泽，多为参差状、阶梯状 断口，内生裂隙发育煤多以半亮型为主抗压强度为5. 6-25. 2 MPa, 平均10.49 MPa；抗拉强度0. 22-0. 54 MPa,平均 0. 30MPao顶板粉砂7-12以粉砂岩为主，泥岩次之,岩体中等完整，平均抗压强度为26. 15MPa,岩属不稳定一较稳定型（I II ）o直接顶节理发育，竖直方向节理面成正 “八”字型，顶板局部破碎，易冒顶.顶板北厚南薄。RQD 值 6489%O煤4 3煤1.66全区稳定，烟煤，煤层饱和强度属软弱类 岩石，具脆性而不具韧性，宜冲击破碎；抗压强度为5625. 2 MPa, 平均10. 49 MPa；抗拉强度0. 22-0. 54 MPa,平均 0. 30MPa。底板粉砂U-I 石46底板以粉砂岩为主，泥岩次之，岩体中等 完整，属不稳定一较稳定型（III）RQD值6489%,平均抗压强度为 26. 15MPa ,2.煤层瓦斯涌出量、瓦斯等级、发火期、煤尘爆炸指数厂煤层瓦斯绝对涌出量0. 91m7min,相对涌出量0. 50m7t,掘进工作面最大瓦斯绝对涌出量0. IBnf/min,无煤与瓦斯突出、喷出情况。4"煤层瓦斯绝对涌出量0. 77m3/min,相对涌出量0. Glm'/t,掘进工作面最 大瓦斯绝对涌出量0. 13nr7min,无煤与瓦斯突出、喷出情况。3 .地质构造本井田位于鄂尔多斯拗馅盆地伊陕单斜区之内，地层总体为倾向NWW,倾角 不大于3°的单斜构造。没有发现断层、褶曲构造，邻近矿井生产也未发现有断 裂现象，地质构造属于简单类型。4 .水文地质（）含水层1 .第四系松散沉积孔隙潜水含水层.侏罗系延安组裂隙孔隙承压水2 .烧变岩裂隙孔洞潜水含水层（二）隔水层特征新近系上新统保德组（Mb）,区内地表未出露，在深部呈不连续分布，其中 的红土层为隔水层，结构致密均一，半固结，可塑性强，为区内良好的不连续隔 水层。（三）地下水补径排条件第四系松散沉积孔隙潜水：主要接受大气降水补给，其次是局部地表水补给 渗入补给。1 .基岩孔隙裂隙水，露头区接受大气降水补给，局部接受地表水体的侧向径 流补给，也接受潜水的垂线渗透补给；区内沿基岩裂隙常见有下降泉出露，其为 主要排泄方式。2 .烧变岩潜水，主要是通过片沙和黄土层接受降水补给，局部地段接受同岩 层及地表水侧向补给，总趋势向北部考考乌素沟潜流，多以下降泉的形式排泄。3 .最大涌水量50?/h,正常涌水量3d?/h。三、施工工艺1 .运输联巷：采用综掘工艺施工，沿煤层底板掘进10m一沿0。28, 6沿 顶板掘进31. 51m-按11° 4, 42秒破顶掘进；2 .回风联巷：采用综掘工艺施工，沿煤层底板掘进10m-沿9° 31' 47"破 顶掘进68. 990m一沿煤层底板掘进。四、巷道支护设计.支护方式选择由地质资料分析可知,4.2煤、4.3煤运回联巷所处煤层为4-2煤层、4-3煤层 及岩石层中，干煤层平均厚3.6m, 4-3煤层平均厚1. 66m,岩层主要为粉砂岩 平均厚度10. 94m。巷道主要为破顶布置，直接顶为粉砂岩，厚度9. 5211. 72m。锚杆支护的作用主要有悬吊作用、组合梁作用、加固拱作用和楔固作用等。 这里主要以悬吊理论计算。悬吊作用是指锚杆把将要冒落的松软弱岩层或危岩 悬吊于上部坚固稳定的岩体上，由锚杆来承当危岩或松软弱岩层的重量。锚杆的作用主要表现为：一是阻止锚固区内的岩层扩容、离层及滑动，从 而提高岩层的水平承载能力，在破坏区范围内形成次生承载层，它可以阻止上 部岩层的进一步扩容和离层；二是次生承载层形成后，使上部岩层应力分布趋 于均匀和下移，有利于巷道稳定。因此，巷道支护应采用锚杆+金属网的支护方式。1 .锚杆支护参数确定锚杆支护参数确定采用悬吊作用理论进行。(1)顶锚杆长度计算：L = KH + L+L,1J式中：L 锚杆长度，m；H 冒落高度，一般取2m；K 平安系数，一般取K=2；Ll -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. 05m； 其中：岩层："顶=5/2/ = 3.8/（2x5）= 0.38mH帮= B/2/ = 2.5/（2x5）= 0.25m煤层：，顶=B/2/ = 3.8/（2x3）= 0.63mH 帮=B/2/ = 2.5/（2 x 3）= 0.42m式中：B 巷道掘进宽度，取3.8m,高度，取2.5m f -岩石坚固性系数，砂岩取5,煤层取3；那么 煤层：= 2 x 0.63 + 0.5 + 0.05 = 1.81mL帮=2x0.42 + 0.5 + 0.05 =1.37 根岩层：L顶=2 x 0.38 + 0.5 + 0.05 = 1.31mL 帮=2 x 0.25 + 0.5 + 0.05 = 1.05m顶板选用20X2000mm高强锚杆，帮部选用由18X 1500玻璃钢锚杆满 足要求。（2）锚杆间距、排距计算，间排距取a：。28力女141d一锚杆的直径（mm）r一岩石容重（KN/n?）6 t一杆体材料的抗拉强度（MPa）顶锚取455MPa；帮锚取300MPa。顶锚取 d=20, r=10, 6 t=455,计算得 a=0. 028X20X4. 02 = 2. 25m,考虑岩 体的挤压破坏范围及相同条件下的经验，为平安起见，取排距1000mm,顶部杆 间距880mm o帮锚取 d=18, r=9, 6 t=300,计算得a = 0.028x18x3.44 = 1.74。,考虑岩体的挤压破坏范围及相同条件下的经验，为平安起见，取排距1000mm,帮锚杆间距,700mmo(3)锚杆直径确实定d顶=1.13 x(Q 顶 /)12 =1,13x(105x1 ()3/455)" =17.17mm取顶锚杆直径20mm；d顶=l3x(Q 顶傍y=1.13x(60xl03/3(x)r =1598mm取帮锚杆直径18mm。式中：d锚杆直径，mm；Q锚杆设计的锚固力，取Q顶=105KN, Q帮=60KN；。t杆体的抗拉强度，顶锚取。t=455MPa；帮锚取。t=300MPa。(4)锚杆锚固力计算锚杆锚固力可按下式计算：°顶=(1/4)x ©5屈)=0.25 x3.14 xOS2 *335 x 106 =105 0式中：。屈一杆体材料的屈服极限，顶锚取。屈=335Mpa；d一杆体直径，mmo帮锚采用玻璃钢锚杆，根据三方检测报告，锚固力取60KN。(5)锚杆的选择巷道顶部锚杆选择6 20mm左旋无纵筋螺纹钢锚杆，Q=105KNo巷道帮部锚杆选择618mm玻璃钢锚杆，Q=60KN。(6)锚固剂确实定锚杆锚固采用MSCK2360型树脂锚固剂。3、支护参数修正结合锚杆的布置关系，修正支护计算参数结果如下表。计算参数修正结果表五、支护设计布置说明序号参数名称单位计算值修正 结果说明1顶锚杆长度m煤层：1.81岩层：1. 312.02顶锚杆间排距m2. 250. 88X13顶锚杆锚固力kN105105根据锚杆杆体载荷4顶锚杆直径mm17. 17205帮锚杆长度m煤层：L37岩层：1. 051.56帮锚杆间排距m1.740. 7X17帮锚杆锚固力kN6060根据三方检验报告8帮锚杆直径mm15. 9818(1)顶板支护锚杆形式和规格：20mm左旋无纵筋螺纹钢锚杆，长度2000mm。托板：采 用拱型高强度托板，托板规格为150X150X10mm。金属网规格：网片规格为©6X5000X 1100 mm。网间搭接长度不小于100mm, 每隔500mm用不小14#镀锌双根铁丝扭结1道，顶网与帮网搭接处每隔200mm扭 结1道。锚固方式：配套2根MSCK2360型树脂锚固剂。锚杆布置：顶锚杆间距X排距二880X 1000mm,每排5根锚杆。锚杆角度：顶板中部的三根锚杆与顶板成90。布置，两边的锚杆向帮偏移15。 布置。(2)巷帮支护锚杆形式和规格：18mm玻璃钢锚杆，长度1500mm。巷道两帮分别布置4 根，间距X排距=700义1000mm,全部与巷帮成90。布置，采用1根MSCK2360型 树脂锚固剂锚固。托板：采用塑料托板。塑料网规格：网片规格为2500X 1100 mm塑料网。网间搭接长度不小于100mm, 每隔500mm用不小14#镀锌双根铁丝扭结1道，顶网与帮网搭接处每隔200mm扭 结1道。4-2煤4-3煤运会联巷支护断面图(1： 1)4-2煤4T煤运会联着支护鸟殴图(1:1)六、其它复杂条件下巷道支护方案