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1、1,煤巷锚杆支护技术规范 现场施工、支护施工、质量监测,姓 名：黄茂鸿（科长、高级工程师） 单 位：徐州矿务集团生产技术部 地 址：江苏省徐州市淮海西路235号 邮政编码：221006 电话号码：0516-85320381 电子邮箱：xkhmh2009,2,主 要 内 容,4.4 锚杆、锚索支护施工 5. 煤巷锚杆支护监测 6.煤巷锚杆支护施工质量检测,3,4.4 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,掘进作业规程应规定锚杆支护的内容,1、锚杆的材质、规格、间排距、安装（包括药卷的种类、数量及使用要求）、锚固力等要求； 2、锚杆的
2、孔位、孔深和孔径应与锚杆类型、长度、直径相匹配等要求； 3、锚网的铺设与其他锚固装置连接牢固等要求； 4、支护用的作业机具型号和有关技术要求（包括喷浆机具、锚杆钻眼机具、树脂药卷搅拌机具、张拉机具等）； 5、支护工艺（包括临时支护和永久支护工序安排说明）； 6、支护质量监测技术要求（锚杆扭矩、锚杆和锚索的抗拔力检查、顶板离层监测、保护层强度检测等试验器具及各类破坏性检查的控制要求）。 参照煤矿作业规程编制指南（主编 成家钰 煤炭工业出版社 2005）,5,4.4.2 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。,6,国
3、内临时支护的状况,煤巷掘进过程中的临时支护，是保证安全生产，提高掘进效率的一个重要因素。临时支护方法要求其操作简单方便，安全性能可靠，才能在生产过程中才能被有效地使用。目前在生产现场经常使用的临时支护通常有以下几种： （1）点柱式安全点柱 点柱式安全点柱分为木点柱式和可伸缩式。 木点柱取材简单，直接选用圆木作为点柱，成本较低。但是移动不方便，不能随着巷高变化而变化。影响锚杆支护作业，使得作业的空间减小，不方便锚网支护施工。所以木点柱是锚杆支护工艺淘汰的临时支护方式。 可伸缩式的安全点柱有以下几种形式：金属摩擦支柱、内注式单体支柱、千斤顶式点柱。此类支护方式优于木点柱，能在一定程度上适应巷高变化
4、。但是必须在将巷道工作面煤矸排出后才能使用，此类临时支护也不能较好地满足快速施工的需要。,7,国内临时支护的状况,（2）吊环前探梁支护 吊环前探梁支护，是利用吊环安装在锚杆外露丝扣部位，前探梁贯穿在吊环中移动，从而使锚网施工操作人员在前探梁掩护下作业，操作空间宽阔。吊环前探梁支护克服了支柱笨重移动不方便的缺点，能适应巷道高度变化，同时也使锚网施工操作空间达到最大化。但存在以下不足：前探梁不能接顶，不能对顶板起直接支撑作用，仅能对跨落矸石起缓冲作用，对前探梁下工作人员不能起到本质的保护作用；上下山施工中，前探梁下蹿易造成伤人事故，故在上下山施工中也不能很好的应用。 （3）掘进机机载式临时支护 利
5、用综掘机的泵站供高压液压油，经溢流阀到操作阀，再经分流集流阀分流，控制截割臂上架体的折叠、伸缩等油缸，托住暴露的顶板，起到临时支护的作用。该临时支护存在以下问题：局部影响综掘机司机的视线；支护面积较小，不能覆盖一个循环进尺范围内顶板；使用临时支护时，截割头离迎头距离太近，造成了迎头操作空间狭窄。,8,4.4.3 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，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。,9,爆破或综掘机落煤后，快速将掘进工作面煤矸耙运到后方，使其达到方便锚杆安装的适当高度，创造出煤与锚索施工安装平行作业的条件，提高劳动效率
6、。 规范对煤巷锚杆支护要求及时支护，说明了煤巷锚杆及时支护的重要性。及时支护是锚杆支护工艺技术的关键环节，通常讲的是露头就锚。 及时支护体现以下要求：安全性。在循环进度范围内暴露的顶板都必须先支护好，方可再进行下一道工序的施工，以保护作业区内的人身安全；保障质量。及时加固顶帮，防止出现片帮掉顶，影响锚杆安装质量，减少顶帮松动离层和围岩变形量；体现重点。及时支护在生产现场落实难度较大，是现场控制的重点。特别是对于顶板、煤底、底板都松软的“三软”煤层，在巷道爆破后，待爆破的煤矸扒运其中的一部分后，具备顶板支护条件，就要进行支护。,10,目前在生产现场使用的临时支护设施和操作的工艺均不同程度地存在缺
7、陷，不能很好地满足煤巷安全快速施工的要求，规范没有对锚杆支护的临时支护强制和明确何种具体方式。随着技术的发展，在生产现场，由施工单位根据不同的使用习惯，选择先进的式，同时也需要不断进行技术探索，才能不断促进临时支护技术的发展。,11,4.4.4 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。,12,顶锚杆按照逐排由外向迎头的顺序施工，可以为了保障职工的施工安全，有效的维护顶板。 每排内锚杆由中间向两帮顺序施工，可以对巷道中部变化较快的部位及时得到支护，同时避免由于钢带锚杆孔位置的积累误差导致锚杆安装的失败。同时实施快速安装工艺钻孔、搅拌
8、、安装，应尽可能减少顶板空锚时间。 现场应杜绝采用一次性将所有钻孔打好，再一次性安装锚杆的方法施工。,13,4.4.4.2 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030范围内。 4.4.4.5 锚杆孔内的煤岩粉应吹干净。,14,煤矿井巷工程质量检验评定标准规定：锚杆方向与井巷轮廓线（或岩层层理）角度（限值）角度15。 规范规定“锚杆孔实际钻孔角度相对设计角度的偏差应不大于5” 于检验评定标准相比较为严格。 锚杆孔的间排距误差应不超过100，在生产现场容易实施，部分局规定间排距误差应不超过50的规定
9、高于规范的要求。,15,关于锚杆孔的深度要求 眼孔过浅：有效锚固的范围降低，会导致锚固的深度不足，同时将会锚杆的丝扣全部暴露在外，锚杆螺母不能将托盘紧固到贴紧煤岩面。（锚固杆体的丝扣加工的长度为90mm，眼孔的深度超过标准的30mm后，会导致锚杆的丝扣外露小于60mm，螺母外露丝扣不足20mm。） 眼孔过深：锚固剂被顶入眼底，部分锚固剂不参与支护，锚固长度降低，降低了支护的效果。 现场眼深的控制方法主要采用定长的钎子进行钻眼。 巷道帮部、特别是巷道的底角锚杆孔可采用压风扫眼进行清除岩沫和水分，保持锚固剂与锚杆眼孔亲密结合。现场常用清孔器，利用压缩空气将杂物吹出眼内。,16,4.4.5 锚杆安装
10、 4.4.5.1 锚杆安装应优先采用快速安装工艺。,17,锚杆快速安装工艺,使用销钉式力矩螺母或尼龙衬垫力矩螺母，利用锚杆机扭矩将销钉切断并上紧螺母，实现锚、安一体化。 实施过程：先打一个锚杆眼铺网上钢带上托盘装锚固剂搅拌(锚固剂初凝) 上紧螺母对准锚带控制孔打下一个锚杆眼装锚固剂搅拌(锚固剂初凝) 上紧螺母。 根据测算使用快速安装螺母比使用普通螺母施工效率可提高1/3上，缩短了掘进循环时间，加快了施工速度，效益显著。,18,4.4.5.2 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
11、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。,19,产品类型和技术参数,20,锚固剂必须符合树脂锚杆“锚固剂MT 146.1-2002”的标准要求。 现场控制和杜绝变质失效锚固剂的途径： 1、先进先出的原则； 2、存放环境杜绝水分影响； 3、控制码放高度，防止挤压变形； 4、综掘机作业工作面杜绝油脂影响因素。,21,当使用两种胶凝速度的树脂药卷时，应将胶凝速度快的放在前面，胶凝速度慢的放在后面。尽量使得两种不同型号的树脂药卷的搅拌安装时间取较长的一种。每个锚杆眼中不得应用两卷及以上的双速药卷。 锚杆安装过程中应严格按树脂药卷说明书上规定的搅拌、等待时间等安装方
12、法操作，向眼孔中送树脂药卷时，应轻轻将药卷试送到孔中。应将树脂药卷缓慢匀速地推到眼底后，方可转动机械边旋转边匀速上推。,22,正 错 错 确 误 误 1 2 图 安装锚杆正确、错误操作示意图,错误1：树脂药卷未推至眼底，在眼孔口即开始搅拌，致使锚杆眼壁上沾满树脂药剂，影响锚固效果。,错误2：树脂药卷被快速推至眼底，致使锚杆穿进树脂药卷的药包中，俗称“穿糖葫芦”，影响锚固效果。,23,4.4.5.4 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。,24,现场由于爆破、掘进工作面前移等因素的影响。经常出现这种情形：不论应用锚杆钻机或气扳机对锚杆螺
13、母实施的扭矩多大，不论锚索张拉力多大，经过一段时间后，锚杆螺母扭矩和锚索托板的锚托力都经过一个急速下降期、快速承载期和缓慢承载期的过程，甚至有的锚杆的锚托力、螺母扭矩会下降到零。,25,为了防止锚杆、锚索的锚托力在急速下降期带来的被动承载，在煤巷锚杆支护设计时，给出锚杆螺母的二次紧固、锚索的二次张拉的明确时间和指标。设计时，一方面应考虑到给锚杆、锚索一定的变形、稳定时间，另一方面在不让锚杆、锚索的锚托力下降到最低点且具有一定锚托力的情况下，适时进行锚杆螺母的二次紧固、锚索的二次张拉，以保证锚杆、锚索自安装后自始至终都有适当的锚托力。补强的强度必须高于初期强度。图中的S1、S1是没有采取补强措施
14、的锚杆、锚索锚托力变化曲线；S2、S2是采取补强措施的锚杆、锚索锚托力变化曲线。,26,紧固锚杆可以选用静止扭矩不小于1000Nm的锚杆安装机（风炮、气板机），应杜绝人工紧固锚杆螺母。,预紧扳手,扭矩倍增器,27,4.4.5.5 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。 4.4.5.6 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。,28,螺母安装达到规定预紧力矩后，螺母卸下重新安装时，从微观上观察，其控制的区域顶板会发生一定的位移，造成应力的重新分布；松软的顶板围岩往往会导致再次安装螺母失败。,29,30,锚杆与巷道的表面不垂直，普通的锚杆托盘对
15、锚杆起剪切作用，导致锚杆断裂。 异型托盘能保证锚杆托盘与围岩壁、锚杆螺母与锚杆托盘紧贴，改善锚杆托盘和杆体的受力状态，实现锚杆杆体及其构件在结构上达到合理匹配的目的。 同时现场施工的锚杆杆体使用该异型托盘后，能达到设计极限载荷受力要求。将锚杆的锚固力完全转化为对托盘的压力，解决了锚杆螺母与托盘对锚杆的剪切破坏的问题，避免了锚杆的断裂破坏。,31,32,4.4.5.7 锚杆托板与螺母之间宜使用减摩垫圈。 4.4.5.8 网的规格、联网方式及参数应在规程中明确规定。,33,一般认为，锚杆的预紧力与螺母安装扭矩有密切的关系，可以用以下表达式表示： P0=kM 其中：预紧力：P0 螺母扭矩：M 比例系
16、数：k 预紧力P0与螺母扭矩M成正比关系。影响k值的关键因素有螺母与螺纹段间摩擦系数，摩擦系数越大，k值越小；螺母、垫圈端面间摩擦系数越小，k值越大；锚杆直径的影响，锚杆越粗，k值越小。所以提高预应力途径必须一是提高螺母扭矩M，二是提高比例系数k。 为了减少螺母与托板之间的摩擦力，以便锚杆安装扭矩最大限度的转化为预紧力、增大锚杆的初锚力，锚杆托板与螺母之间宜使用减摩垫圈。减摩垫圈应具有可塑性、适应性能好，其孔径与托盘眼孔一致，厚度35mm。 螺母安装扭矩由锚杆机具输出扭矩决定的，是影响预紧力的关键因素。国外常采用锚杆台车、掘锚机组等钻机提供的400500Nm的扭矩，来保证锚杆高预紧力。但是国内的单体锚杆钻机，输出扭矩仅仅为100150Nm，顶推力10kN，无法实现锚杆高预紧力。,34,当前采用的单体锚杆
