5-2煤中央变电所、水泵房支护设计.docx

《5-2煤中央变电所、水泵房支护设计.docx》由会员分享，可在线阅读，更多相关《5-2煤中央变电所、水泵房支护设计.docx（14页珍藏版）》请在淘文阁 - 分享文档赚钱的网站上搜索。

1、河西煤矿HeXimeikuang5一2煤中央变电所、水泵房支护设计编制单位：技术科编制人:科 长：批准人： 编制日期： 年 月 日(1)顶板支护1顶锚杆长度m1.492.22帮锚杆长度m1. 761.83顶锚杆间排距m2.370. 95X1.04帮锚杆间排距m2.240. 8X1. 05顶锚杆锚固力kN105105根据锚杆杆体载荷6帮锚杆锚固力kN8585根据锚杆杆体载荷7顶锚杆直径mm17.2208帮锚杆直径mm15.5189锚索长度m5.65610锚索间距m3.452.011锚索排距m3.452.012锚索锚固力kN189189五、支护设计布置说明锚杆形式和规格：20mm左旋无纵筋螺纹钢锚

2、杆，长度2200mm。托板：采 用拱型高强度托板，托板规格为150X150X10mm。金属网规格：网片为66钢筋网片。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。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=950X 1000mm,每排6根锚杆。锚杆角度：顶板中部的4根锚杆与顶板成90。布置，两边的锚杆向帮偏移15。 布置。锚索：单根钢绞线，直径为巾15. 24mm,长度为6000mm,加长锚固，采用三 支树脂药卷，规格为MSCK2360o 一排布置2根锚索，隔一排再布置1根锚索， 呈“三花”布置，间距X排距=2000X2000

3、mm,尾部配有高强度锚具，配套金属托板规格为长X宽X厚=300 X 300 X 12mm。(2)帮部支护锚杆形式和规格：18mni左旋无纵筋螺纹钢锚杆，长度1800mni。托板：采 用拱型高强度托板，托板规格为150X 150X 10mm。金属网规格：网片为66钢筋网片。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。L煤中央变电所、水泵房顶板支护鸟喉图L煤中央变电所、水泵房顶板支护鸟喉图旦一41一grw气w0一!六、其它复杂条件下巷道支护方案1 .现场掘进过程中采用顶板离层仪、围岩观测站加强日常巷道观测，并根据 观测结果及时加强支护，如补打锚索、架棚等措施。2

4、 .巷道正常采用锚网索支护，加强支护时，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 mm。锚杆孔方向误差不得超过15。锚杆外露长度控制在10-50 mmo顶板锚杆的锚固力不得小于105kN,帮锚杆的锚固力不得小于85kN。(5)顶锚杆的预紧力

5、矩不小于100N - m,帮锚杆预紧扭矩不小于60 N - mo2、锚索支护质量要求(1)严格按照中线和排间距布置锚索，锚索排间距误差为100 mm。(2)锚索钻孔轴线与设计轴线的偏差角不应大于15。(3)锚索外露长度必须控制在150250 mm以内。(4)锚索预紧的预紧力不小于iOOkNo3、顶(帮)网铺设要求：(1)网片之间搭接100mm,每隔500mm连1扣，并与后面的帮网连为一体， 用14号绑丝双股双边连接，顶网与帮网搭接处每隔200mm扭结1道，网片交叉 绑扎。(2)金属网必须拉紧并紧帖顶板、巷帮，到达支护有效。52煤中央变电所、水泵房支护设计审批签字表部门/职务审批意见签字日期通风

6、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矿 长审批意见:5一2煤中央变电所、水泵房支护设计一、工作面概况5一2煤中央变电所、水泵房位置：北部为本矿禁采区域，南部为5-2煤井底车 场，西部为52西翼回风大巷，东部为边界保安煤柱。中央变电所巷道共计分三段施工:第一段开口端位于5-煤井底车场Y1点处, 方位角260。30,，沿煤层顶板掘进施工31.37m结束；第二段开口端位于上一 段停工位置，沿方位角173。30,，沿煤层顶板掘进施工15m结束；第三段为利 用原有巷道，从第二段结束区域开始沿方位角173 307进行刷帮作业，刷帮 24. 49m后结束。中央水泵房巷道利用

7、原有巷道，从中央变电所刷帮结束区域开始沿方位角 173 30,进行刷帮作业，刷帮70. 5m后结束。掘进地面无建筑。掘进对地面影响不大。中央变电所设计长度70.868口，已 掘进0m,剩余70. 868m,设计巷道断面为矩形，巷道净宽5m、净高3. 7m；水泵 房设计长度66. 025m,掘进0m,剩余66. 025m,设计巷道断面为矩形，巷道净宽 5m、净高 3. 7m。二、地质条件.煤（岩）层赋存特征5一2煤中央变电所位于5.2煤层中，煤层倾角在0。-3之间。煤层厚平均5m。 顶板为泥岩/细粉砂岩厚度为46. 5m ,抗压强度23. 10MPao底板为粉砂岩3. 8m, 平均抗压强度为26

8、. 15MPa。顶底板情况表.煤层瓦斯涌出量、瓦斯等级、发火期、煤尘爆炸指数顶底板 名称岩石 名称厚度 （m）岩性特征物理性质顶板粉砂U-I 石46.5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）,局部为稳 定型（III）o顶板局部破碎，易冒顶。顶板 东南厚南薄。平均抗压强度为23. lOMPa, RQD值6479%,属不稳定- 较稳定型（II）。煤5 2煤5.05-2煤多为半暗型，少量半亮型，局部可见 暗淡型煤。煤层具有明显的条带状结构，夹 少量镜煤细条带、透镜体及线理状-薄层状 丝炭，具水平和断续水平层理。抗压强度为5.62L8 MPa, 平均9. 97 MPa；抗

9、拉强度0. 22-0. 54 MPa,平均 2 33MPa。底板粉砂0. 42底板以黑色粉砂岩为主RQD值7288队 平均抗压强IJU 石11. 50度为26. 37MPa ,基本属于不 稳定-较稳定型（I-ID5一2煤层瓦斯相对涌出量为0.50nr7t,绝对涌出量0.91 m7min,自燃发火期 34天。为低瓦斯矿井。1 .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NW,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。2 .水文地质（一）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

10、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（N2b）,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

11、水量5n?/h,正常涌水量3m3/h。三、施工工艺采用综掘工艺施工，煤层内掘进。四、巷道支护设计.支护方式选择由地质资料分析可知,5.2煤中央变电所段煤层的平均厚度5m,煤层顶板为 泥岩/细粉砂岩。巷道在煤层内布置，基本顶为煤,直接顶为粉砂岩，厚度46. 5m。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

12、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。锚索支护基于锚杆支护原理中的悬吊理论，再增加适当大小的预应力，支 护后围岩不至形成离层脱落，确保围岩稳定，是一种传递主体结构的支护应力 到深部稳定岩层的主动支护方式。锚索的作用主要是将锚杆支护形成的次生承载层与围岩的关键承载层相连, 提高次生承载层的稳定性。即使次生承载层发生断裂、转动，也不致于失稳而 引起顶板垮落。同时，由于锚索可施加较大的预紧力，可挤紧岩层中的层理、 节理、裂隙等不连续面，增加不连续面之间的摩擦力，从而提高围岩的整体强 度。锚索支护基于锚杆支护原理中的悬吊理论，再增加适当大小

13、的预应力，支 护后围岩不至形成离层脱落，确保围岩稳定，是一种传递主体结构的支护应力 到深部稳定岩层的主动支护方式。锚索的作用主要是将锚杆支护形成的次生承载层与围岩的关键承载层相连, 提高次生承载层的稳定性。即使次生承载层发生断裂、转动，也不致于失稳而 引起顶板垮落。同时，由于锚索可施加较大的预紧力，可挤紧岩层中的层理、 节理、裂隙等不连续面，增加不连续面之间的摩擦力，从而提高围岩的整体强 度。如果只采用锚杆支护，由于巷道的跨度较大，在采动影响下，势必会发生 锚杆锚固范围内的煤体离层、甚至塌落，导致冒顶事故的发生。因此，为保产 平安，应使锚杆锚固范围内的煤层不塌落，保持巷道的相对完整，就必须打锚

14、索才能到达目的。因此，巷道支护应采用锚杆+金属网+锚索的支护方式。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：I = KH + LI + L2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1.51.8；取1.8；II -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：H 顶=B/2f =5.2/ (2X5) =0. 52mH 帮= B/2f =4/ (2X3) =0. 67m式中：B 巷道掘进宽度，取5. 2m；巷道掘进宽度，取4m。f -岩石坚固性系数，砂岩取5,煤层取3；那么

15、 L 顶=1. 8X0. 52+0. 5+0. 05=1. 49 (m),顶板选用 20 X 2200mm 高强锚杆满 足要求；L 帮=1. 8X0. 67+0. 5+0. 05=1. 76 (m),帮锚选用 4)18 X 1800mm 高强锚杆满 足要求。(2)锚杆间距、排距计算，间排距取a：a = 0.028力女d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。顶锚取d=20,厂10, 6 t=455,计算得a=0. 028X20X4. 23 = 2. 37叫考虑岩 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

16、部锚 杆间距950mm；帮锚取 d=18, r=9, 6 t=455,计算得 a=0. 028X 18X4. 46 = 2. 24m,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lOOOmni,帮锚杆间距800mm.(3)锚杆直径确实定d 顶=1.13义(Q 顶/ot) 1/2=1. 13X (105X107455) l/2=17. 2mm取顶锚杆直径20mm,d 帮=1.13义(Q 帮/ot) 2=i. 13义(85X107455) 1/2=15. 5mm取帮锚杆直径18mmo式中：d锚杆直径，mm；Q锚杆设计的锚固力，根据检测报告：Q顶=105KN, Q帮=85KN。t杆

17、体的抗拉强度，顶锚取。t=455MPao(4)锚杆锚固力计算锚杆锚固力可按下式计算：Q 顶二(ji/4) x(d2。屈)=0. 25X3. 14X0. 022X335X 10 =105KN( Ji/4) x(f。屈)=0. 25 X 3. 14 X 0. 0 1 82 X 3 35X 106=85KN式中：。屈一杆体材料的屈服极限，取。屈=335Mpa；d一杆体直径，mmo(5)锚杆的选择巷道顶部锚杆选择 20mm左旋无纵筋螺纹钢锚杆，Q=105KN；帮部锚杆选 择618mm左旋无纵筋螺纹钢锚杆，Q=85KN(6)锚固剂确实定锚杆锚固采用MSCK2360型树脂锚固剂。3 .锚索支护参数确实定锚

18、索由索体、锚具和托板等组成，索体一般用具有可弯曲、柔性的钢绞线 制成。锚索的特点是锚固深度大、承载能力高、可施加较大的预紧力，因而可 获得比较理想的支护效果。其加固范围、支护强度、可靠性是普通锚杆支护所 无法比较的。煤矿应用锚索技术，特别是在应用小孔径树脂锚固预应力锚索后，锚索在 煤巷中得到大面积推广应用，显著扩大了锚杆的应用范围，提高了巷道的平安可靠性，成为支护困难巷道补强加固的主要手段。按锚索材料分，有精轧螺纹钢筋、高强度钢丝和钢绞线锚索；按锚固材料 分，有水泥浆锚固、树脂锚固及水泥浆树脂联合锚固；按锚固长度分，有端锚 和全长锚固；按锚索索体的数量分，有单体锚索和锚索束；按预紧力分，有预

19、应力锚索和非预应力锚索。根据本矿锚索使用情况，采用直径15. 24mm的钢绞线锚索。锚索索体的力学性能规格imn破断负荷 kN屈服负荷 kN伸长率% Lo25OO1000h 松弛率W强度 Mpa4)15. 24264. 6-269. 42234. 64-5. 52.51860(1)锚索长度确实定L=La+Lb+L+Ld=2. 2+3. 0+0. 2+0. 25=5. 65m式中：L锚索总长度，m；L锚索深入到较稳定岩层的锚固长度，m；L一需要悬吊的不稳定岩层厚度，3.0m；L一托板及锚具的厚度，0.2m；Ld一外露张拉长度，0. 15-0. 25m；LaKX (d/4fc)=2X (15. 2

20、4X 1860/4X6. 5) =2139mm2. 2m IX 2. 2m 其中：K平安系数，取K=2；&一锚索直径，取15. 24mm；上一锚索抗拉强度，取1860MPa；。一锚索与锚固剂的粘合强度，砂岩取58MPa,平均6. 5。设计锚索长度取6. 0mo(2)锚索排距锚索的排距按下式计算：LnF2/BHy- (2F1sin6 ) /Lj式中L-一锚索排距，m；B-巷道最大冒落宽度，取4. 5m；H-巷道最大帽落高度，取2. 2m；（最大取锚杆长度）Y- 岩体容重，25. 48kN/m3Li锚杆排距，1m,Fi 锚杆锚固力,60kN;F2-锚索极限承载力，1426. 05N/mm2 ;。-

21、一角锚杆与巷道顶板的夹角，75。；n-锚索排数，取2。LW2X234. 6/4. 5X2. 2X25. 48 （2X60Xsin75 ） /I LW3.451H通过计算锚索的排距取L=2m,该巷道顶板每排布置6根锚杆，一排布置2 根锚索，隔一排再布置1根锚索，呈“三花”布置，间排距确定为2000X2000mm。（3）锚索的锚固力锚索锚固力PP12P2P/K 或 P2/KP126X3/2=189KN式中：P一设计锚索锚固力，KN；P,锚固段锚固剂与孔壁的粘结力，126KN；每根锚索配套3根锚固剂P2锚固段锚固剂与钢绞线的粘结力，126KN；每根锚索配套3根锚固剂K平安系数，取2。4 .锚杆（索）钻孔直径与树脂锚固剂直径确定根据“三径”匹配要求，锚杆（索）钻孔直径与锚杆（素）杆体直径之差 为610mm,锚杆（索）钻孔直径与树脂锚固剂直径之差为48 mm,因此锚杆 （索）钻孔直径R孔28mm,树脂锚固剂直径R树23mm。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序号参数名称单位计算值修正 结果说明