锚网索 621支护设计.doc
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1、邯郸市峰合矿业有限公司2205运料巷掘进工作面锚网索支护补充设计2015年4月审 批:总工程师: 技 术 部:水文地质:编 制:日 期:目 录第1节 开采条件11 工作面位置及井上下关系12 煤层赋存条件13 顶底板岩性14 地质构造15 水文地质条件26 瓦斯、煤尘情况27 储量2第2节 巷道支护设计41 巷道规格的确定42 巷道支护形式的确定43 巷道围岩破坏范围及围岩压力的计算54 锚杆支护参数确定75 锚索支护参数确定96 材料107 巷道支护设计图11第3节 安全技术措施18第4节 顶板及锚杆(索)监测211 观测目的212 观测内容213 观测仪器214 观测监控设计方案215 观
2、测要求22第1节 开采条件1 工作面位置及井上下关系本工作面位于峰合公司东部二采区回风上山南翼,其范围东至F5断层(H=20m),西至F6-3断层(H=14m),南至本矿与前岭矿井田技术边界,北至漳南焦化厂办公楼保护煤柱线。工作面走向长约150m,倾向长约200m,水平面积为30000m2。对应地表无建筑物,为丘陵地带。根据现有资料,本工作面及其周围均有小煤窑开采过,开采程度和范围不详。2 煤层赋存条件根据本工作面附近钻孔及小窑资料,原煤层厚度为3.0m4.0m,结构简单,煤质优良,走向SE,倾向SW,倾角721,平均倾角14。根据资料记载,由于小煤窑已进行过开采活动,预计本工作面煤厚3.5m
3、。3 顶底板岩性该工作面2#煤直接顶板为1.9m的粉砂岩,深灰色,含植物化石和黄铁矿,间接顶34.29m厚的中粒砂岩,灰白色石英为主,含长石。直接底板为5.58m厚的粉砂岩,深灰色,含植物化石和黄铁矿,其下为12.18m厚的中粒砂岩,浅灰色,有层理组织均匀。(附煤层柱状图)。4 地质构造根据地质资料,本工作面上下为F6-3、F5断层,其溜子道、运料巷均沿断层掘进,预计断层附近会有少量断层水,对掘进和回采影响不大。其F6-3断层:走向NE,倾向NW,倾角56,落差1014m。断层位于工作面的西面。其F5 断层:走向NE923,倾向NW,倾角4065,落差1015m。断层位于工作面的东面。5 水文
4、地质条件该工作面在小煤窑采空区中掘进,且该地区煤层及采空区已低于目前采空区涌水标高,故掘进时严格执行有掘必探,先探后掘的原则,保证巷道施工安全,预计最大涌水量2.0m3/min,正常涌水量为0.3m3/min。要提前准备好相应的排水能力。6 瓦斯、煤尘情况根据2014年8月矿井瓦斯等级鉴定结果,瓦斯绝对涌出量为1.69 m3/min;瓦斯相对涌出量为6.08 m3/t;二氧化碳绝对涌出量为2.06 m3/min,该矿井属瓦斯矿井。经河北冀南矿业安全检测检验有限公司鉴定结果:邯郸市峰合矿业有限公司目前开采煤层的煤尘具有爆炸性;煤炭自燃倾向等级为类不易自燃。7 储量2205工作面走向长约150m,
5、倾向长约200m,水平面积为30000m2。煤层容重1.35,回采率95%,可采储量为:Q可150200cos14o3.51.3595%=14万吨 (公式1) 图1综合柱状图第2节 巷道支护设计1 巷道规格的确定2205运料巷采用梯形断面,巷道净宽为3.4m(毛宽3.6m),净高2.4m(毛高2.6m),净断面积8.2m2(毛断面9.4m2)。2 巷道支护形式的确定2205运料巷摸大煤顶板按中线掘进,根据地质条件,在顶板完整、稳定,且经力学试验计算能满足安全要求时,运料巷采用锚网带锚索联合支护。顶板支护顶锚杆为20mm2200mm无纵筋左旋螺纹钢高强锚杆,尾结构全部为M20滚压而成的螺栓,每支
6、锚杆注锚固剂K2335和Z2335型树脂药卷各一个,螺母扭矩不小于100Nm,锚杆抗拔力不低于80KN,托盘采用120mm120mm5mm的钢托盘。锚杆配合W钢带为BHW-250-3型,W钢带紧压金属菱形网,网与W钢带间要固定牢固,网要紧贴岩壁面。锚索钢绞线规格为21.6mm6000mm,锚索须锚入稳定的基岩内不低于1.5m。每根锚索注一支K2335和四支Z2335型树脂药卷,加长锚固,预紧力不低于150KN,锚索锚固力不低于260KN,托盘采用300mm300mm14mm的钢托盘。顶板支护布置:锚杆间距0.8m,锚杆锚索排距0.8m。锚杆锚索为5-2-5-2循环布置,顶板第一排打设3根锚索(
7、沿巷道中线打设1根,对称两侧再打设2根,锚索间距1.0m),第二排打设5根锚杆(沿巷道中线打设1根,对称两侧均匀布置,锚杆间距0.8m),第三排打设2根锚索(沿巷道中线对称布置,锚杆间距2.0m),交替打设锚杆、锚索。详见附图2、见附图3、见附图4巷道两帮支护巷道两帮采用锚杆+W钢带联合支护。帮锚杆为16mm1800mm的可回收锚杆(分为杆体段和锚固段),尾结构全部为M16滚压而成的螺栓,螺母扭矩不小于100Nm,锚固力不低于50KN。当上下帮倾角小于8(近似平巷)时,两帮均采用锚杆最上端一排锚杆距顶板不大于0.3m,锚杆间距1.0m,排距0.8m,打设3根锚杆(见附图9)。当上下帮倾角大于8
8、时,下帮最上端一排锚杆距顶板不大于0.3m,锚杆间排距0.8m,打设3根锚杆(见附图8); W钢带为BHW-250-3型。工作面在回采过程中,要求将可回收锚杆(杆体)、W钢带进行回收。其它支护巷道掘进前,须垂直巷道顶板打一个深度不少于10m的探测孔,探明顶板岩层情况,确定锚索、锚杆长度,然后每隔50m垂直巷道顶板打一个深度不少于10m的探测孔,探明顶板岩层情况,若顶板岩层发生变化,应根据探测结果及时更改支护参数。使用的锚杆(索)紧跟迎头施工安装。每掘进10m打设锚索孔时,要观察钻孔顶板岩层情况,当锚杆未能锚入稳定的基岩内0.3m时,要更改为SKP17.81/1860的锚索代替锚杆,锚索强度级别
9、1860MPa,最大力353KN,抗拔力220KN,托盘承载力320KN。巷道采用锚索钢绞线规格为17.8mm3000mm,锚索须锚入稳定的基岩内不低于0.5m。每根锚索注K2335和Z2335型树脂药卷各一支,加长锚固,预紧力不低于100KN,锚索锚固力不低于80KN,托盘采用120mm120mm5mm的钢托盘。详见附图5、见附图6、见附图7当顶板压力大及破碎时,锚网带+锚索不能有效支护时,采用可缩性U型钢支架进行棚式支护。3 巷道围岩破坏范围及围岩压力的计算地质力学评估评估目的通过地质评估获取巷道围岩的有关力学参数,为锚网索支护设计和优化设计提供依据,使锚网索支护参数更趋合理。地质力学评估
10、提供的参数根据本巷道实际顶板岩性,参照煤矿矿井采矿设计手册中我国各种岩石物理力学性质资料,将所涉及到的岩石岩性力学性质分析如下:A.页岩:容重2.02.4;抗压强度1001000kg/cm2;抗拉强度20100kg/cm2。B.砂岩:容重2.23.0;抗压强度2002000kg/cm2;抗拉强度40250kg/cm2。根据秦巴列维奇理论计算按自然平衡拱原理计算巷道围岩破坏范围及围岩压力,以此为依据进行锚杆(索)支护参数的计算。巷道两帮煤体受压破坏深度C为:C = Htg(45-/2) (公式2)式中:H巷道中高,取2.6m;煤的内摩擦角, =arctg(f)=45,其中f=1;则:C=2.6t
11、g(45-/2)1.07m巷道顶板潜在冒落拱高度b1为:b1 = a1/ (公式3)式中:顶板岩石致密度,=Rc/1000=1960/1000=1.96,Rc为顶板岩石抗压强度,取1960N/cm2;a1=a+C=1.8+1.07=2.87,其中:a承受弯曲的悬臂岩层的半跨距,a =1.8m;C由公式2得,1.07m。则:b1=2.87/1.96=1.46m顶板岩石的压力Q为Q = 4a1b11/3 (公式4)式中:1顶板岩石容重,取24KN/m3。则:Q=42.871.4624/3=134.08KN/两帮煤体侧向压力Q为Q= (2b11/H)/2 H tg2(45-/2) (公式5)式中:
12、煤的容重,13.5KN/m3;则:Q=13.5(21.462413.5+2.6)22.6tg2(45-45/2)=117.89KN/4 锚杆支护参数确定顶板锚杆支护参数确定顶板锚杆长度的计算LD = b1+LD1+LD2 (公式6)式中:b1巷道顶板潜在冒落拱高度,由公式3得,1.46m;LD1锚杆杆体锚固长度,取0.3m;LD2锚杆杆尾外露长度,取0.1m。则:LD=1.46+0.3+0.1=1.86m本工作面运料巷摸大煤顶板掘进,锚杆在顶板上矩形均匀布置。锚杆应于井巷轮廓线切线或层理面、节理面裂隙面垂直,最小不应小于75。根据大煤直接顶厚度情况,结合邻矿煤巷锚杆支护经验,取LD=2.2m。
13、当锚杆未能锚入稳定的基岩内0.3m时,要更改为SKP17.81/1860型的锚索代替锚杆。SKP17.81/1860型锚索长度的计算LD = b1+LD1+LD2 (公式6)式中:b1巷道顶板潜在冒落拱高度,由公式3得,1.46m;LD1锚杆杆体锚固长度,取0.5m;LD2锚杆杆尾外露长度,取0.1m。则:LD=1.46+0.5+0.1=2.06m结合集团公司煤巷树脂锚杆支护设计规范及本地区大煤顶板结构情况,SKP17.81/1860型锚索取Ld=3.0m。顶板锚杆排距的计算顶板锚杆的排距SD为:SD = ZZ(a+b1)/ab11/2 (公式7)式中:Z锚杆埋入平衡拱之外岩层的深度,取1m;
14、则:SD=3.1411(1.8+1.46)/1.81.461/2=4.58m取SD=0.8m每排顶板锚杆数量及间距的计算每排顶板锚杆所需数量N为:N = n.Q.SD /PD (公式8)式中:PD顶板锚杆的理论锚固力,取64KN;SD顶板锚杆排距,由公式7得0.8m;Q顶板岩石的压力,由公式4得134.08KN/m;n安全系数,取2.5。则:N =2.5134.080.8/64 = 4.19根取N=5根根据其他矿井的实践经验,锚杆间排距为锚杆长度的1/2-1/3时,则能形成比较好的压力拱,且压力拱也比较稳定,故间排距为700-1200mm。考虑我公司在煤巷锚杆支护方面尚无规范的实践经验,顶板采
15、用锚网带+锚索联合支护。锚杆配合W钢带进行联合支护。帮锚杆的参数确定帮锚杆长度Lb= Lb1+C+ Lb2 (公式9)式中:C巷道两帮煤体受压破坏深度,公式2,计算C为1.07m;Lb1锚杆杆体锚固长度,取0.6m;Lb2锚杆杆尾外露长度,取0.1m。则:Lb=1.07+0.6+0.1=1.77m考虑巷帮煤体较软,并便于生产实际操作,帮锚杆选用16mm1800mm的可回收型钢锚杆。帮锚杆间排距根据其它矿井锚杆支护经验,帮锚杆设计锚固力50KN。巷帮上角锚杆距顶板距离不超过300mm,锚杆排距0.8m,间距1.0m。当上下帮倾角大于8时,下帮最上端一排锚杆距顶板不大于300mm,锚杆间排距0.8
16、m,打设3根锚杆。配合BHW-250-3型W钢带。锚固剂为便于施工,并满足快速安装的要求,锚固剂采用K2335和Z2335型树脂药卷。其它支护材料锚杆托盘:每根锚杆配备一个120120mm5mm钢托盘。网:锚网索支护巷道顶板铺设金属菱形网,金属菱形网规格为1.01.2m,网片搭接长度为100mm,网与网搭接处每隔200mm用双股12#铁丝绑扎牢固。W钢带: BHW-250-3型(钢带横断面为W型,其宽度为250mm,厚度为3mm)。顶板使用3.4m长度,两帮使用两帮使用2.2m长度,巷道上下帮倾角大于8时,下帮使用1.8m长度。5 锚索支护参数确定巷道顶板由锚网带+锚索联合支护。锚索长度以能够
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