煤巷锚杆支护技术规范.doc

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1、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。 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/T52242003 预应力混凝土用钢绞线 GB/T14370 2000 预应力筋用锚具、夹具和连接器 GB500862001 锚杆

2、喷射混凝土支护技术规范 MT146.1 2002 树脂锚杆 锚固剂 MT146.2 2002 树脂锚杆 金属杆体及其附件 MT/T942 2005 矿用锚索 MT5009 1994 煤矿井巷工程质量检验评定标准 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

3、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 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。 MT146.1 2002，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 MT146.1 2002，定义 3.1 3.9 树脂锚固剂 capsule resin 起粘结

4、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份分隔包装成卷形。混合后能使杆体与被锚固体煤岩粘接在一起。 MT146.1 2002，定义 3.2 3.10 锚固长度 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 te

5、st 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。 MT146.1 2002，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。 3.1

6、9 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

7、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 指断层及围岩破碎带、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 异常情况 abnormal phenomena 指巷道位移、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

8、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况，由工作面地质说明书给出。 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 4 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。 2 倍左右煤巷宽度范围内顶 6 由地质综合柱状图或钻孔资料确定。 底板岩层层数和厚度 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、 9 各层节理裂隙间距指沿结构面法线方向的平均间距，在（类似条件）煤巷内测取。 10 煤巷轴线方向由工作面巷道布置图给出。 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。 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

10、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

11、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 3 根锚杆。根据试验结果判断围岩的可锚性。 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 有下列情况之一的应重新进行围岩稳定性分类 a)当

12、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

13、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.

14、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

15、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、安装角度等）； r) 锚索钻孔直径、锚固方式和锚固

16、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。 基本参数 序号 参 数 名 称 单 位 参 数 值 1锚杆长度 m1.6 3.0 2 锚杆公称直径 mm16.0 25.0 3 锚杆排距m0.7 1.5 4 锚杆间距 m0.7 1.5 5 锚索有效长度 m4.0 10.0 6 锚索公称直径 mm15.2 22.04.2.10 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 6mm 10mm，钻孔直径与树脂锚固剂直径之差应为 4mm 8mm。 4.2.11 煤巷顶板优先采用树脂

17、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修改准则；矿压日常监测应给出监测方法、合

18、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 金属杆体、托板、螺母应符合 MT

19、146.2 2002 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MT146.1 2002 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 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。 4.3.5 锚索 4.3.5.1 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。 4.3.5.2 与钢绞线配套的锚具应符合 GB/T14370 2000 的规定。 4

20、.3.5.3 锚索托板的承载力应符合 MT/T942 2005 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，

21、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。 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，应按锚固剂凝固速度先快后慢的顺序，将锚