神華神東煤炭集團(tuán)石圪臺煤礦10.0Mta新井設(shè)計(jì)【含CAD圖紙+文檔】

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Keywords: Large cross-section; Coal roadway; Bolting Support; Technical; Mechanism 1 引言 煤巷錨桿支護(hù)技術(shù)的理論和實(shí)踐都已比較成熟，在1、2、3類圍巖的煤巷可大面積推廣。4類圍巖巷道的錨桿支護(hù)在許多局礦都取得了成功，如神東大柳塔煤礦在4類圍巖的“三軟一大”（即頂、底、煤三軟，斷面大）綜采工作面，機(jī)、風(fēng)巷沿實(shí)體煤掘進(jìn)和沿空巷中，獨(dú)頭長距離（4000m以上）用錨網(wǎng)支護(hù)均已獲得成功，并形成自己的支護(hù)系列，獲得廣泛應(yīng)用。5類圍巖的錨桿支護(hù)正在進(jìn)一步試驗(yàn)，并在部分地區(qū)取得成功。 實(shí)踐充分證明，在煤巷中應(yīng)用錨桿支護(hù)，和傳統(tǒng)的棚式支架相比，具有顯著的優(yōu)越性。主要表現(xiàn)在以下幾個(gè)方面: ① 從根本上改善了支護(hù)狀況，保證了安全生產(chǎn)。神東煤炭集團(tuán)近年來堅(jiān)持推廣并使用錨桿支護(hù)，做到安全無事故。 ② 減輕了工人勞動(dòng)強(qiáng)度，改善了作業(yè)環(huán)境。 ③ 減輕了支護(hù)物料運(yùn)輸，改善了生產(chǎn)礦中輔助運(yùn)輸緊張狀況。 ④ 提高了掘進(jìn)單進(jìn)水品和掘進(jìn)工效，有利于高速、高效掘進(jìn)隊(duì)的建設(shè)。 ⑤ 大幅度節(jié)約了支護(hù)材料，降低支護(hù)成本。如神東煤炭集團(tuán)，錨桿支護(hù)巷道，節(jié)省支護(hù)鋼材28萬t，節(jié)約支護(hù)材料費(fèi)13.6億元。 ⑥ 提高了巷道斷面利率。 ⑦ 簡化了綜采工作面超前支護(hù)，加快了回采速度。如神東大柳塔礦，在回采期間用錨桿支護(hù)，不需要替棚，使采煤平均單產(chǎn)提高40%-50%，創(chuàng)出歷史最高記錄。 ⑧ 錨桿支護(hù)巷道維修量少，服務(wù)年限相對延長，為優(yōu)化礦井開拓布置、合理集中生產(chǎn)創(chuàng)造了條件。如神東大柳塔礦，將丁組二水平兩個(gè)采區(qū)合并為一個(gè)采區(qū)，合并后采區(qū)一翼的走向長度由原來對1800-2600m，擴(kuò)大為3600-6000m。 ⑨ 能可靠支護(hù)綜采大斷面的機(jī)、風(fēng)巷和切眼，為綜采工作面設(shè)備快速安裝創(chuàng)造了條件。 ⑩ 有利于節(jié)約資源，改善生態(tài)環(huán)境。 但是，我們應(yīng)當(dāng)看到，目前煤巷的錨桿支護(hù)率從全國來講還比較低。原全國統(tǒng)配煤礦1997年煤巷錨桿支護(hù)率也不國20%，地方煤礦、鄉(xiāng)鎮(zhèn)煤礦煤巷錨桿支護(hù)率更低，有不少礦井還是空白，這說明在煤巷推廣錨桿支護(hù)還任重道遠(yuǎn)。 為全面貫徹落實(shí)原煤炭工業(yè)部關(guān)于推廣錨桿支護(hù)的決定，積極組織推廣以煤巷、煤-巖巷錨桿支護(hù)為重點(diǎn)，是煤礦巷道支護(hù)的又一次改革。為此，應(yīng)著重解決好以下問題。 ①各局、礦領(lǐng)導(dǎo)要解放思想，提高認(rèn)識，要積極試驗(yàn)，不怕反復(fù)，不怕失敗，堅(jiān)持到底，搞出成效； ②要講究科學(xué)，從本礦區(qū)、本礦井的實(shí)際出發(fā)，探索科學(xué)、合理的錨桿支護(hù)形式和支護(hù)參數(shù)，嚴(yán)禁盲目蠻干； ③積極組織錨桿支護(hù)技術(shù)培訓(xùn)，全面提高施工隊(duì)伍素質(zhì)。特別要注重對掘進(jìn)區(qū)隊(duì)長，技術(shù)員，班組長的培訓(xùn)，使他們思想上有質(zhì)的轉(zhuǎn)變，技術(shù)上到達(dá)全面提高，工作上一絲不茍； ④加強(qiáng)錨桿支護(hù)的技術(shù)管理，嚴(yán)把施工質(zhì)量關(guān)，施工質(zhì)量直接關(guān)系到安全生產(chǎn)和錨桿支護(hù)的成??； ⑤加強(qiáng)與科研院所、大專院校錨桿支護(hù)的專家的聯(lián)系，請他們幫助解決煤巷錨桿支護(hù)的難題，避免走彎路； ⑥制定有利于錨桿支護(hù)的經(jīng)濟(jì)政策，利用經(jīng)濟(jì)杠桿，調(diào)動(dòng)職工應(yīng)用錨桿支護(hù)的積極性； ⑦學(xué)習(xí)外地的先進(jìn)經(jīng)驗(yàn)，及時(shí)總結(jié)本地區(qū)、本單位的經(jīng)驗(yàn)，并進(jìn)行現(xiàn)場交流，促進(jìn)錨桿支護(hù)的發(fā)展； 2 國內(nèi)外錨桿支護(hù)的發(fā)展現(xiàn)狀 2.1 國外錨桿支護(hù)的發(fā)狀展現(xiàn) 錨桿支護(hù)技術(shù)始于國外，1905 年美國在巖土工程中首次使用噴漿技術(shù)，1911 年德國開始第一次在井下巷道噴漿，1924 年前蘇聯(lián)頓巴斯礦開始災(zāi)用錨噴支護(hù)， 法國1949 年開始在鐵礦中應(yīng)用錨汗，隨后錨噴支護(hù)在奧地利、瑞典、德國、加拿火、英國、法國、美國和澳大利亞等國家的地下工程中得到普遍的應(yīng)用，當(dāng)前對錨桿支護(hù)技術(shù)研究最為活躍的是澳大利亞。美國是最早使用錨桿作為煤礦頂板主要支護(hù)方式的國家，是目前世界上錨桿支護(hù)技術(shù)最先進(jìn)、最成熟、錨桿使用數(shù)量最多的國家。目前美國所有井下巷道都布置在煤層中，每年大約有25000km 的謀售使用了錨桿支護(hù)。澳大利亞基于應(yīng)用巖石力學(xué)原理和實(shí)測技術(shù)，通過地質(zhì)調(diào)查，了解被錨固地層的地質(zhì)條件和地應(yīng)勺狀態(tài)， 對圍巖進(jìn)行變形量測和錨桿受力量測，通過分析其實(shí)測數(shù)據(jù)，研究巷道的變形機(jī)理以及錨桿參數(shù)的優(yōu)化設(shè)計(jì)系統(tǒng)。同時(shí)，澳大利亞的錨桿機(jī)具狹置的研制也居世界領(lǐng)先水平。發(fā)展特種錨桿， 如纖維增強(qiáng)塑料錨桿（重量只有鋼材的1／4 ，而強(qiáng)度高于鋼材）、高預(yù)應(yīng)力錨桿、注入式錨桿等。在安裝錨桿機(jī)具方面，如旋扭預(yù)緊裝置，通過在螺母和托板加承壓滾珠，承載可達(dá)80 －100kN 。ABM20 新型錨桿裝機(jī)，可同時(shí)安裝錨桿，一次可裝6 根頂板錨桿。德國以臨界移近率尾來衡量錨桿的應(yīng)用，另外，在可拉伸錨桿的研制和應(yīng)用方面也有其獨(dú)到之處，采用極限移近量法設(shè)計(jì)錨桿支護(hù)。一般錨桿支護(hù)的移近量為8％ －20 ％ ，滑動(dòng)錨桿和可拉伸錨桿的極限移近量可提高到30％ －35 ％ 。目前長壁工作面采區(qū)煤巷掘進(jìn)速度滯后是影響德國煤炭工業(yè)發(fā)展的一個(gè)主要因素，每掘進(jìn)1m 煤巷，安裝6根頂板錨桿和2根煤幫錨桿，每班安裝錨桿的根數(shù)也會變化，由于煤礦使用了連續(xù)采煤機(jī)，使得錨桿安裝速度跟不上工作面回采速度，一些煤礦逐漸采用了位置變換開采法。南非大部分礦井煤層頂板為硬砂巖頂板，頂板條件好，容易支護(hù)，錨桿安裝速度較快，幾乎不影響采煤作業(yè)，為了防止煤層頂板的局部冒落，一些煤礦安裝了頂板巖層監(jiān)控系統(tǒng)，有效地維護(hù)了礦井生產(chǎn)的安全。國外錨桿支護(hù)應(yīng)用十分廣泛，但僅局限于圍巖較穩(wěn)定的巷道。 軟巖錨桿支護(hù)問題在美、澳等國并不突出，德國比較重視采深大。巖體質(zhì)量差，長期共存等地質(zhì)條件丁的錨桿支護(hù)問題，對較松軟的煤層巷道， 為了更好地發(fā)揮錨桿的支護(hù)效果，已經(jīng)研制成多種錨桿安裝機(jī)械，但是由于錨桿間距小、錨桿錨固強(qiáng)度較低、密度大，使得巷道掘迸速度慢，影響礦井生產(chǎn)接替。為了提高巷道掘進(jìn)速度，必須提高錨桿錨固強(qiáng)度以其增大錨桿間距，為此，英國研制成錨桿入，錨固力達(dá)500kN 的“大錨桿”，并在Asfordby 礦試驗(yàn)成功間距l(xiāng) .0m 的“大錨桿”代替間距0.6m 的“AT ”錨桿。因此，在圍巖松軟破碎、高應(yīng)力、受采動(dòng)影響的大變形巷道，提高錨桿的錨固力和錨固效果，確保三軟煤巷在采動(dòng)過程中穩(wěn)定和安全，擴(kuò)大其應(yīng)用范圍，是國外錨桿支護(hù)發(fā)展的方向。 2.2國內(nèi)錨桿支護(hù)發(fā)展的現(xiàn)狀 我國錨桿支護(hù)起始于20 世紀(jì)50 年代，在巖土工程中得到了廣泛應(yīng)用。煤礦于1956 年開始使用錨桿支護(hù)巷道，主要采用機(jī)械端錨和鋼砂漿元托板錨桿，這種單體錨桿只適合于穩(wěn)定的巖石巷道，在圍巖較軟的巖巷、煤巷及動(dòng)壓巷道中還不能取得很好的效果。1964 年在少數(shù)礦井下試驗(yàn)噴漿、噴射混凝土和錨噴支護(hù)，這是我國錨桿支護(hù)的初期；到80 －90 年代，進(jìn)人了以錨帶網(wǎng)和錨梁網(wǎng)為代表的組合錨桿支護(hù)階段，由于錨桿支護(hù)經(jīng)濟(jì)效益顯著，勞動(dòng)強(qiáng)度低，對控制圍巖和破碎巖體的加固效果，較U 型鋼被動(dòng)支護(hù)效果好，因而，已經(jīng)在我國煤礦中得到廣泛應(yīng)用?！懊合镥^桿支護(hù)技術(shù)” 作為“九五”期問煤炭工業(yè)重點(diǎn)科技攻關(guān)項(xiàng)目，經(jīng)過幾年來攻關(guān)研究，在技術(shù)上日益成熟，并能生產(chǎn)成套系列產(chǎn)品，初步適應(yīng)了我國煤巷錨桿支護(hù)的具體要求，到1998 年煤巷中錨桿支護(hù)比重達(dá)到20％ 以上，目前，在我國國有礦井中達(dá)到50％ 以上。但是，我國煤礦的軟巖地層分布十分廣泛，加之占煤礦75 ％ 采準(zhǔn)巷道還要經(jīng)受采動(dòng)的頻繁影響，大部分巷道在服務(wù)年限內(nèi)的圍巖變形量都很大，有的甚至冒落垮實(shí)，使得巷道元法再利用，因此，研究開發(fā)有效地控制高應(yīng)力、軟巖和采動(dòng)等大變形巷道的錨桿支護(hù)技術(shù)，成為推動(dòng)錨桿支護(hù)技術(shù)的關(guān)鍵。近年來，隨著我國加大對軟巖巷道支護(hù)的研究，已初步地將錨梁網(wǎng)、錨噴網(wǎng)、錨索等應(yīng)用到軟巖巷道支護(hù)中，并在部分礦井中取得了一定的經(jīng)濟(jì)效益，但是，對于各種不同巖性松軟破碎的圍巖及其受高應(yīng)力、強(qiáng)烈采動(dòng)影響的大變形巷道，錨桿支護(hù)仍是尚待解決的難題。同國外相比，我國錨桿支護(hù)主要存在錨固力低、可靠性差等間題，因此，提高錨桿性能、開發(fā)具有強(qiáng)初撐。急增阻、高阻力力學(xué)特性的錨桿支護(hù)，是控制高應(yīng)力、軟巖大變形巷道的有效途徑，也是國內(nèi)錨桿支護(hù)的主要發(fā)展方向。隨著對軟巖巷道的研究和錨桿錨固力的逐步提高，錨桿支護(hù)得到了迅速發(fā)展，隨著人們對煤巷錨桿支護(hù)實(shí)踐不斷深入，錨固理論也得到了很大的發(fā)展。 3錨桿支護(hù)的原理及其種類 隨著錨桿支護(hù)工程實(shí)踐的不斷豐富,適用于不同條件的各種錨桿支護(hù)理論相繼被提出并逐步得到發(fā)展和完善。目前,較成熟的錨桿支護(hù)理論主要可歸納為3大類:一是基于錨桿的懸吊作用而提出的懸吊理論、減跨理論等;二是基于錨桿的擠壓加固作用提出的組合梁理論、組合拱理論以及楔固理論等;三是綜合錨桿各方面的作用而提出的松動(dòng)圈支護(hù)理論、錨固體強(qiáng)度強(qiáng)化理論、錨注理、最大水平應(yīng)力理論以及錨桿桁架支護(hù)理論等。 3.1懸吊理論 懸吊理論認(rèn)為：錨桿支護(hù)的作用就是將巷道頂板較軟弱巖層懸吊在上部穩(wěn)定巖層上，以增強(qiáng)較軟弱巖層的穩(wěn)定性。 對于回采巷道經(jīng)常遇到的層狀巖體，當(dāng)巷道開挖后，直接頂因彎曲、變形與老頂分離，如果錨桿及時(shí)將直接頂擠壓并懸吊在老頂上，就能減小和限制直接頂?shù)南鲁梁碗x層，以達(dá)到支護(hù)的目的，如圖3.1所示。 圖3.1 錨桿的懸吊作用 圖3.2 頂板錨桿懸吊松動(dòng)破裂巖層 巷道淺部圍巖松軟破碎，或者開掘巷道后應(yīng)力重新分布，頂板出現(xiàn)松動(dòng)破碎區(qū)，這時(shí)錨桿的懸吊作用就是將這部分冒落巖體懸吊在深部未松動(dòng)巖層上，如圖3.2所示。 懸吊理論只適用于巷道頂板，不適用于巷道幫、底。如果頂板中沒有堅(jiān)硬巖層或頂板軟弱巖層較厚，圍巖破碎區(qū)范圍較大，無法將錨桿錨固到上面堅(jiān)硬巖層或者未松動(dòng)巖層上，懸吊理論就不適用。 3.2 組合梁理論 組合梁理論認(rèn)為：在層狀巖體中開挖巷道，當(dāng)頂板在一定范圍內(nèi)不存在堅(jiān)硬穩(wěn)定巖層時(shí)，錨桿的懸吊作用居次要地位。 如果頂板巖層存在若干分層，頂板錨桿的作用，一方面是依靠錨桿的錨固力增加各巖層間的摩擦力，防止巖石沿層面滑動(dòng)，避免各巖層出現(xiàn)離層現(xiàn)象；另一方面，錨桿桿體可增加巖層間的抗剪剛度，阻止巖層間的水平錯(cuò)動(dòng)，從而將巷道頂板錨固范圍內(nèi)的幾個(gè)薄巖層鎖緊成一個(gè)較厚的巖層（組合梁）。這種組合梁巖層在上覆巖層載荷的作用下，其最大彎曲應(yīng)變和應(yīng)力都將大大減小，組合梁的撓度亦減小，而且組合梁越厚，梁內(nèi)的最大應(yīng)力、應(yīng)變和梁的撓度也就越小，如圖3.3所示。 組合梁理論只適用于層狀頂板錨桿支護(hù)的設(shè)計(jì)，對于巷道的幫、底不適用。 （a） 未打錨桿 (b) 布置頂板錨桿圖 圖3.3 頂板錨桿的組合梁作用 3.3 組合拱（壓縮拱）理論 組合拱（壓縮拱）理論認(rèn)為：在拱形巷道的破裂區(qū)安裝預(yù)應(yīng)力錨桿時(shí)，在桿體兩端將形成圓錐形分布的壓應(yīng)力，如果沿巷道周邊布置錨桿群，只要錨桿間距離足夠小，各個(gè)錨桿形成的壓力圓錐體將相互交錯(cuò)，就能在巖體中形成一個(gè)均勻的壓縮帶，即承壓拱（亦稱組合拱或壓縮拱），這個(gè)承壓拱可以承受其上部破碎巖石施加的徑向載荷。在承壓拱內(nèi)的巖石徑向及切向均受壓，處于三向應(yīng)力狀態(tài)，其圍巖強(qiáng)度得到提高，支撐力也相應(yīng)加大，如圖3.4所示。因此，錨桿支護(hù)的關(guān)鍵在于獲取較大的承壓拱厚度和較高的強(qiáng)度，其厚度越大，越有利于圍巖的穩(wěn)定和支撐能力的提高。 圖3.4 組合拱的組合拱原理 3.4 最大水平應(yīng)力理論 最大水平應(yīng)力理論認(rèn)為：礦井巖層的水平應(yīng)力通常大于垂直應(yīng)力，水平應(yīng)力具有明顯的方向性，最大水平應(yīng)力一般為最小水平應(yīng)力的1.5~2.5倍。巷道頂?shù)装宓姆€(wěn)定性主要受水平應(yīng)力的影響，且有三個(gè)特點(diǎn)：①與最大水平應(yīng)力平行的巷道受水平應(yīng)力影響最小，頂?shù)装宸€(wěn)定性最好；②與最大水平應(yīng)力呈銳角相交的巷道，其頂?shù)装遄冃纹茐钠蛳锏滥骋粠?；③與最大水平應(yīng)力垂直的巷道，頂?shù)装宸€(wěn)定性最差。在最大水平應(yīng)力作用下，頂?shù)装鍘r層易發(fā)生剪切破壞，出現(xiàn)錯(cuò)動(dòng)與松動(dòng)而膨脹造成圍巖變形，錨桿的作用即是約束其沿軸向巖層膨脹和垂直于軸向的巖層剪切錯(cuò)動(dòng)，因此要求錨桿必須具備強(qiáng)度大、剛度大、抗剪阻力大，才能起約束圍巖變形的作用。 3.5 巷道錨桿支護(hù)圍巖強(qiáng)度強(qiáng)化理論 巷道錨桿支護(hù)圍巖強(qiáng)度強(qiáng)化理論認(rèn)為：①巷道錨桿支護(hù)的實(shí)質(zhì)是錨桿和錨固區(qū)域的巖體相互作用而組成錨固體，形成統(tǒng)一的承載結(jié)構(gòu)；②巷道錨桿支護(hù)可以提高錨固體的力學(xué)參數(shù)，包括錨固體破壞前和破壞后的力學(xué)參數(shù)，改善被錨固巖石體的力學(xué)性能；③巷道圍巖存在破碎區(qū)、塑性區(qū)、彈性區(qū)，錨桿錨固體區(qū)域內(nèi)巖體的峰值強(qiáng)度或峰后強(qiáng)度、殘余強(qiáng)度均能得到強(qiáng)化；④巷道錨桿支護(hù)可改變圍巖的應(yīng)力狀態(tài)、增加圍壓，從而提高圍巖的承載能力、改善巷道的支護(hù)狀況；⑤巷道圍巖錨固體強(qiáng)度提高以后，可減少巷道周圍破碎區(qū)、塑性區(qū)的范圍和巷道的表面位移，控制圍巖破碎區(qū)、塑性區(qū)的發(fā)展，從而有利于保持巷道圍巖的穩(wěn)定。 3.6 錨桿的種類 錨桿是錨固在煤、巖體內(nèi)維護(hù)圍巖穩(wěn)定性的桿狀結(jié)構(gòu)物。目前，國內(nèi)外適用于不同條件、具有不同功能和用途的錨桿有數(shù)百種，按錨桿與被錨固體（煤、巖體）的錨固方式大體可分為粘結(jié)式、機(jī)械式、摩擦式三種；按錨固段的長短可分為端頭錨固、全長錨固和加長錨固；按錨桿桿體的工作特性可分為剛性錨桿和可延伸錨桿；根據(jù)錨桿強(qiáng)度的大小可分為普通錨桿和高強(qiáng)度（超高強(qiáng)度）錨桿。 錨桿支護(hù)一般要把錨桿和其它一些支護(hù)材料結(jié)合起來，例如金屬菱形網(wǎng)，塑料網(wǎng)，W鋼帶，以更好地強(qiáng)化對巷道的支護(hù)作用。在此，也把這些支護(hù)形式算入錨桿支護(hù)的形式。 4 工程實(shí)例（錨桿支護(hù)技術(shù)的應(yīng)用） 4.1概述 煤巷錨桿支護(hù)技術(shù)是我國煤礦重點(diǎn)推廣普及的先進(jìn)技術(shù)成果之一。20 世紀(jì)90 年代，該技術(shù)在神東集團(tuán)大柳塔礦先后經(jīng)歷了試驗(yàn)、推廣普及,逐漸趨于成熟到大規(guī)模發(fā)展的過程。接下來我們以神東煤炭集團(tuán)大柳塔煤礦大柳塔井5-2煤大巷為例，介紹了錨桿支護(hù)技術(shù)在特大斷面巷道支護(hù)中的應(yīng)用。 4.2特大斷面煤巷錨桿支護(hù)技術(shù)的應(yīng)用 4.2.1簡介 神東煤炭分公司在研究巷道頂板力學(xué)性質(zhì)、頂板巖石結(jié)構(gòu)和進(jìn)行巷道礦壓觀測基礎(chǔ)上，用巷道圍巖穩(wěn)定性計(jì)算機(jī)數(shù)值模擬方法，模擬優(yōu)化并最終給出特定地質(zhì)采礦條件的巷道的錨桿支護(hù)參數(shù)，經(jīng)過現(xiàn)場工程質(zhì)量監(jiān)測及試驗(yàn)，成功應(yīng)用于神東礦區(qū)各礦井生產(chǎn)，現(xiàn)基本淘汰長距離巷道砌碹及金屬支架等支護(hù)方式，采用錨桿、錨索、鋼帶、噴砼，局部破碎頂板增加鋼筋網(wǎng)等支護(hù)方式，既解決了大巷支護(hù)問題，又取得了良好的技術(shù)效果與經(jīng)濟(jì)效益，形成了一套適應(yīng)神東礦區(qū)地質(zhì)條件并具有神東特色的巷道圍巖控制與支護(hù)技術(shù)?，F(xiàn)以神東分公司大柳塔煤礦大柳塔井下水平開采設(shè)計(jì)中的5-2以煤輔運(yùn)、回風(fēng)及膠運(yùn)大巷設(shè)計(jì)為例，介紹特大斷面錨桿、鋼帶、錨索聯(lián)合支護(hù)技術(shù)。 通常我們根據(jù)相關(guān)地質(zhì)條件和生產(chǎn)條件進(jìn)行支護(hù)設(shè)計(jì)。 大柳塔煤礦大柳塔井田5-2煤層屬鄂爾多斯沉積盆地中生代含煤建造一陜蒙侏羅紀(jì)煤田的一部分，地層區(qū)劃屬于華北區(qū)陜甘寧盆地分區(qū)5-2煤層厚度為4.97—7.38 m，平均厚度為6.15 m，瓦斯含量低，頂板以直接頂占優(yōu)勢，厚度1—4 m，最厚9 m，老頂一般厚2-7 m，最厚19.19 m，頂板巖性多為灰白色中、細(xì)粒砂巖，底板以粉砂巖、泥巖為主。埋深約200 m左右，煤層傾角為1°～3°，單斜構(gòu)造，賦存穩(wěn)定。煤層結(jié)構(gòu)、水文地質(zhì)及地質(zhì)構(gòu)造簡單。大柳塔煤礦大柳塔井5-2煤輔運(yùn)、回風(fēng)及膠運(yùn)大巷即布置于5-2煤層中。前期施工單巷長度為7 040 m，后期繼續(xù)延伸，服務(wù)年限59 a。5-2煤層兩翼開采，前期輔運(yùn)大巷進(jìn)風(fēng)兼輔運(yùn)、回風(fēng)大巷回風(fēng)，后期回風(fēng)大巷進(jìn)風(fēng)兼輔運(yùn)、輔運(yùn)大巷回風(fēng)。 4.2.2 大巷斷面設(shè)計(jì)與支護(hù)設(shè)計(jì) 大巷斷面設(shè)計(jì)：①輔運(yùn)、回風(fēng)大巷斷面參數(shù)?？紤]到5-2煤層兩翼開采的開采方式，輔運(yùn)大巷斷面參數(shù)與回風(fēng)大巷斷面參數(shù)相同。根據(jù)5-2煤層厚度及大采高綜合機(jī)械化采煤方法的需要，輔運(yùn)、回風(fēng)大巷巷道斷面高、寬度主要考慮液壓支架等設(shè)備運(yùn)輸及通風(fēng)斷面要求。為了盡可能提高綜采工作面回采率，5-2煤回采時(shí)采用現(xiàn)有最大采高綜采煤機(jī)及液壓支架，巷道高度主要根據(jù)整體運(yùn)輸?shù)囊簤褐Ъ芨叨却_定。現(xiàn)有最高液壓支架為鄭州煤機(jī)廠生產(chǎn)的ZY9000型，該液壓支架支護(hù)高度為2．8—6．3 m，液壓支架運(yùn)輸時(shí)將支架降至最低2．8 m，支架車運(yùn)輸液壓支架時(shí)離地高度約0．5 m(可小幅調(diào)整)，巷道頂部錨索支護(hù)外露0．15 m，因此，輔運(yùn)、回風(fēng)大巷所需凈高度為3.45 m，考慮到以后煤厚7 m以上綜采工作面回采時(shí)可能采用最大支護(hù)高度7 m以上液壓支架，故預(yù)留部分高度，最終確定巷道凈高度為4m；根據(jù)頂板巖性、現(xiàn)有支架車及輔助運(yùn)輸膠輪車車寬、錯(cuò)車寬度、安全距離及轉(zhuǎn)彎半徑等因素確定巷道凈寬度為6 m(含0.3 m×0.3 m水溝)。 輔運(yùn)、回風(fēng)大巷砼底厚度主要考慮綜采煤機(jī)等重型設(shè)備運(yùn)輸時(shí)的對地壓力、巷道服務(wù)年限及底板巖性，最終確定砼底厚度為0．3 m。從礦井安全質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)化建設(shè)考慮，為防止井下行車時(shí)噴濺泥水以至于污染車燈，使光線變暗，故巷道兩側(cè)設(shè)置反光鏡臺，巷道形成后安裝反光貼紙，在車燈燈光照射下形成類似于飛機(jī)跑道兩側(cè)燈光的效果，利于井下安全行車且美觀；②主運(yùn)大巷斷面參數(shù)。主運(yùn)大巷高度主要考慮膠帶機(jī)快速安裝、檢修行車高度及單側(cè)安裝排水管路需要，確定巷道凈高度為3．55 m，巷道寬度考慮膠帶機(jī)寬度、膠帶機(jī)安裝、檢修行車寬度及排水管路安裝需要的寬度，確定巷道凈寬度為6 min最終確定5-2煤輔運(yùn)、回風(fēng)大巷設(shè)計(jì)掘進(jìn)斷面為26．54 m2，掘進(jìn)高度4．37 m，掘進(jìn)寬度6．14 m；凈斷面為24．00 m2，凈寬6．0 m、凈高4．0 m；5-2煤膠運(yùn)大巷設(shè)計(jì)斷面尺寸為：設(shè)計(jì)掘進(jìn)斷面為23．26m2，掘進(jìn)高度3．77 m，掘進(jìn)寬度6．14 m；凈斷面為21．3 m2，凈寬6．0 m、凈高3．55 m，巷道為矩形全煤巷道，屬于特大斷面巷道(S凈≥20 m2)。巷道斷面經(jīng)通風(fēng)計(jì)算滿足通風(fēng)要求。 4.2.3 巷道掘進(jìn)方式與巷道支護(hù)設(shè)計(jì) 巷道掘進(jìn)采用神東礦區(qū)已經(jīng)推廣普及的連續(xù)采煤機(jī)掘進(jìn)，該掘進(jìn)方式施工進(jìn)度快、工期短、掘進(jìn)施工對巷道圍巖破壞及影響小，適用于神東礦區(qū)淺埋深、近水平煤層復(fù)存條件和低瓦斯、頂板較穩(wěn)定的開采條件。 巷道支護(hù)設(shè)計(jì)：根據(jù)巷道斷面設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)、按照相關(guān)公式計(jì)算比較，確定錨噴支護(hù)各項(xiàng)參數(shù)。大巷支護(hù)初次采用樹脂錨桿和鋼帶組合支護(hù)系統(tǒng)，并進(jìn)行錨索補(bǔ)強(qiáng)。①根據(jù)巷道頂煤厚度及頂板巖性，為使錨桿能夠有效的錨固到頂板巖層中，大巷頂板支護(hù)初次采用φ18 mm×2 100 mm圓鋼錨桿聯(lián)合φ12圓鋼鋼帶。錨桿錨固端長度為350 mm，扭矩大于100N·M，錨固力大于49 kN，間排距l(xiāng) 100 mm×1 000mm，矩形布置；托盤為120 mm×120 mm × 10mm鋼板，樹脂藥卷規(guī)格為K23×350 mm；從承受拉力及節(jié)省材料成本角度考慮，選用φ12圓鋼鋼帶，規(guī)格為80 mm×5 060 mm，鋼帶采用φ12鋼筋加工而成，抗拉強(qiáng)度高、單位長度內(nèi)鋼材消耗量少，頂板不破碎的情況下相對于鋼筋網(wǎng)支護(hù)具有優(yōu)勢，但頂板破碎處有可能漏矸石，支護(hù)效果弱于鋼筋網(wǎng)，故局部頂板破碎處加掛鋼筋網(wǎng)以防漏矸。補(bǔ)強(qiáng)支護(hù)根據(jù)頂板巖性及厚度采用1×7 -φ1,15．24 mm×8 000 mm高強(qiáng)度低松弛鋼絞線錨索。錨索錨固端長度1 500 mm，預(yù)緊力大于100 kN，極限拉斷力大于270 kN，延展率大于3％，間排距2 000 mm×3 000 mm，矩形布置，托盤為300 mm×300 mm×15 mm鋼板，樹脂藥卷規(guī)格為Z23×500 mm，采用3支樹脂藥卷；②因巷道較高，巷幫需采取既節(jié)省又具備良好效果的支護(hù)方式，確定巷幫支護(hù)為鋼帶組合錨桿支護(hù)。錨桿為φ16 mm×1 800 mm圓鋼錨桿。鋼帶為φ10圓鋼鋼帶，規(guī)格為80 mm×5 160 mm，鋼帶采用φ10鋼筋加工而成，掛鋼帶方向?yàn)檠鼐蜻M(jìn)方向巷幫布置，使單位距離內(nèi)巷幫形成整體，穩(wěn)定性強(qiáng)，承受頂板壓力效果好；③5-2煤三條大巷為永久性巷道，服務(wù)年限長。為了防止煤巖風(fēng)化，強(qiáng)度降低，進(jìn)行噴砼支護(hù)。設(shè)計(jì)噴砼厚度為70 mm，噴砼強(qiáng)度等級為C20。先進(jìn)行錨桿和鋼帶聯(lián)合支護(hù)，然后噴砼?？紤]到施工工藝協(xié)調(diào)，又能盡快封閉圍巖，確定噴砼施工滯后于錨桿支護(hù)200 m。 4.2.4 巷道礦壓觀測結(jié)果及優(yōu)缺點(diǎn) 1）巷道礦壓監(jiān)測結(jié)果 5-2煤大巷現(xiàn)處于連續(xù)采煤機(jī)掘進(jìn)階段，已于大巷開口處設(shè)2個(gè)綜合監(jiān)測點(diǎn)，對已成巷巷道頂板進(jìn)行礦壓監(jiān)測。通過監(jiān)測，巷道錨固區(qū)內(nèi)頂板離層平均值為16 mm，頂板5．5 m范圍內(nèi)巖層的總離層平均值也只有18 mm，頂板離層不大。頂板離層監(jiān)測結(jié)果見圖1。 8, 圖l頂板離層監(jiān)測結(jié)果 a一表面位移量；b一深基點(diǎn)頂點(diǎn)下沉量 由此可見，錨桿、錨索支護(hù)設(shè)計(jì)參數(shù)合理，巷道圍巖變形小，保證了巷道的穩(wěn)定和安全。 2） 支護(hù)方式分析 優(yōu)缺點(diǎn)：①在特大斷面巷道掘進(jìn)支護(hù)工程中，錨桿、錨索分兩次支護(hù)，能夠有效地控制巷道頂板的下沉，確保巷道的穩(wěn)定性，安全性；②煤巷中錨桿支護(hù)采用四臂錨桿機(jī)施工，作業(yè)安全性高，勞動(dòng)強(qiáng)度低、工效高；③錨桿、錨索及鋼帶聯(lián)合支護(hù)節(jié)約了大量支護(hù)和維修費(fèi)用；④該支護(hù)方式局限于頂板整體性較好、礦壓顯現(xiàn)不強(qiáng)烈的地質(zhì)條件，對于破碎及礦壓顯現(xiàn)強(qiáng)烈的頂板，支護(hù)效果明顯弱于加掛鋼筋網(wǎng)和砌喧等支護(hù)方式。 4.3大斷面切眼聯(lián)合支護(hù)技術(shù)的應(yīng)用 我們以神東煤炭集團(tuán)石圪臺煤礦大斷面切眼為例，介紹了錨桿、網(wǎng)、錨索聯(lián)合支護(hù)技術(shù)在大斷面切眼支護(hù)中的應(yīng)用。 神東煤炭分公司綜采工作面設(shè)備及其配套設(shè)備都是進(jìn)口設(shè)備，由于綜采設(shè)備的日趨大功率化、重型化，綜采切眼趨向大斷面方向發(fā)展。在這種條件下，傳統(tǒng)的支護(hù)方式已不能滿足神東礦區(qū)的快速發(fā)展要求，而錨網(wǎng)聯(lián)合支護(hù)是主動(dòng)支護(hù)，支護(hù)強(qiáng)度大、施工容易、支護(hù)成本低，能夠有效地解決大斷面切眼的支護(hù)問題?，F(xiàn)以石圪臺煤礦71201工作面切眼支護(hù)為例作以介紹。 4.3.1工程地質(zhì)概況 石圪臺煤礦71201工作面位于石圪臺井田東北部的二盤區(qū)，所采煤層為1-2煤，煤層厚度為0～6．47m，容重為1．3t／m3，傾角為1～3。左右，單斜構(gòu)造，覆存穩(wěn)定。工作面大體沿煤層傾向布置，四周無采動(dòng)影響。 71201 工作面所在煤層為侏羅系中下統(tǒng)延安組第五段含煤巖系，埋藏深度40～1lOm，上覆基巖厚度為40～100m，松散層厚度為4～30m，主要是風(fēng)積砂。頂板以泥巖、砂巖為主，其中老頂為中、細(xì)砂巖，厚度為2．13～13．34m；直接頂為泥巖、粉砂巖，厚度為3．6～11．3m，波狀層理。 直接底主要以泥巖、粉砂巖為主，厚度為1～3米，遇水易軟化；老底為中、細(xì)砂巖，厚度為8～20m。 4.3.2切眼支護(hù)設(shè)計(jì) 1）切眼斷面設(shè)計(jì) 根據(jù)綜采212作面設(shè)備配套尺寸及設(shè)備安裝要求，71201 工作面切眼設(shè)計(jì)斷面尺寸為：切眼長300m，寬8．5m，高3．7m，掘進(jìn)斷面為31．45m2；凈斷面為29．75 m2，即寬8．5m、高3．5m；切眼呈矩形全煤巷道。 2）錨桿支護(hù)設(shè)計(jì) 首先根據(jù)原始數(shù)據(jù)，按照有關(guān)經(jīng)驗(yàn)和公式計(jì)算切眼頂板載荷，再根據(jù)圍巖載荷確定錨桿支護(hù)形式和參數(shù)，然后計(jì)算巷道支護(hù)材料消耗和成本，得出支護(hù)設(shè)計(jì)結(jié)果：切眼初次支護(hù)采用高強(qiáng)度樹脂全長錨固錨桿和金屬網(wǎng)組合支護(hù)系統(tǒng)，二次支護(hù)采用錨索支護(hù)，并進(jìn)行木點(diǎn)柱補(bǔ)強(qiáng)支護(hù)。 切眼頂板初次支護(hù)采用Q16×1800mmA3圓鋼錨桿聯(lián)合10#鉛絲金屬網(wǎng)支護(hù)。錨桿錨固端長度為350mm，扭矩大于lOON·M，錨固力>49kN，間排距1 000mm，矩形布置，托盤為120×120 × lOmmA3鋼板，樹脂藥卷規(guī)格為K23×350mm；金屬網(wǎng)為10#鉛絲網(wǎng)片，網(wǎng)格為45×45mm。二次支護(hù)采用1×7一φ15．24×6500mm高強(qiáng)度低松弛鋼絞線錨索。錨索錨固端長度1500mm，預(yù)緊力>lOOkN，極限拉斷力>270kN，延展率>3％，間排距2 000×3000mm，矩形布置，托盤為300×300×15nmaA3鋼板，樹脂藥卷規(guī)格為Z23×500mm。采用,p450mm松圓木點(diǎn)柱進(jìn)行補(bǔ)強(qiáng)支護(hù)，木點(diǎn)柱間距2m。 為了加強(qiáng)木點(diǎn)柱的補(bǔ)強(qiáng)支護(hù)效果，同時(shí)考慮到綜采設(shè)備的安裝，切眼巷道底板鋪200ram厚C20 混凝土。71201工作面切眼支護(hù)最終形成以錨桿、網(wǎng)、錨索聯(lián)合支護(hù)為主，輔以木點(diǎn)柱補(bǔ)強(qiáng)的支護(hù)形式。切眼支護(hù)如圖所示： 切眼斷面支護(hù)示意圖(單位mm) 4.3.3切眼礦壓監(jiān)測與支護(hù)結(jié)果分析 根據(jù)上述方法確定支護(hù)方案并實(shí)施后，對切眼進(jìn)行了全面系統(tǒng)的礦壓監(jiān)測。在切眼內(nèi)每隔50m設(shè)一個(gè)觀察站，每個(gè)測站安設(shè)一套離層指示儀，深基點(diǎn)深6m，淺基點(diǎn)深2．5m，對切眼的頂板巖層位移量進(jìn)行觀測。從切眼支護(hù)完成后到設(shè)備安裝的2個(gè)月時(shí)間內(nèi)，通過每隔10天的定期觀察，發(fā)現(xiàn)切眼中部頂板巖層位移量最大，向兩端逐漸減緩。切眼中部監(jiān)測站巖層位移量與時(shí)間關(guān)系曲線如圖所示： 切眼頂板巖層位移量與時(shí)間關(guān)系曲線圖通過切眼中部監(jiān)測站的頂板巖層量與時(shí)間關(guān)系曲線圖，可以得出以下結(jié)果： 1)由于此工作面所在煤層埋深較淺，壓力較小，頂板巖層比較穩(wěn)定，深部離層量最大為16mm，淺部離層量最大為6．5mm。 2)在巷道掘進(jìn)后的30天內(nèi)頂板巖層位移量變化較大，此后巖層位移量趨于平緩，頂板巖層位移量很小。 3 )2．5m范圍內(nèi)巖層位移量很小，證明錨桿支護(hù)很好的控制了巖層位移，2．5～6m范圍內(nèi)巖層位移dz比較小，證明錨索支護(hù)有效地控制了頂板深部巖層的位移與變形。 4)通過表面觀測。未發(fā)現(xiàn)錨桿、錨索損壞現(xiàn)象，切眼中部木點(diǎn)柱受壓后出現(xiàn)細(xì)小裂紋，表明木點(diǎn)柱起到了補(bǔ)強(qiáng)支護(hù)的效果。 4.4.4結(jié)論 1) 錨桿支護(hù)以其主動(dòng)支護(hù)、及時(shí)支護(hù)、支護(hù)強(qiáng)度高的特點(diǎn)在煤巷掘進(jìn)中得到了廣泛應(yīng)用，特別是在神東礦區(qū)得到了大規(guī)模、大范圍地的應(yīng)用。 2） 在大斷面巷道支護(hù)工程中，錨桿錨索分兩次支護(hù)，能夠有效地控制巷道頂板的下沉，確保巷道的穩(wěn)定。 3）大斷面切眼支護(hù)充分利用了錨網(wǎng)索聯(lián)合支護(hù) 這一“主動(dòng)支護(hù)”形式，高強(qiáng)度錨桿以加固為主，使其錨固范圍內(nèi)的頂煤形成“錨固平衡拱”，錨索以懸吊作用為主，把潛在冒落范圍內(nèi)的頂煤懸吊在上部比較堅(jiān)硬穩(wěn)定的頂板巖層上，加大“錨固平衡拱”厚度，阻止頂板巖層下沉及冒落。 4）錨桿支護(hù)具有易施工、強(qiáng)度低、工效高的優(yōu)點(diǎn)。 總之，大斷面切眼錨網(wǎng)索聯(lián)合支護(hù)技術(shù)在神東礦區(qū)取得了很好的效果，有效地控制了頂板巖層移動(dòng)，保證了圍巖穩(wěn)定，滿足了礦井安全生產(chǎn)的需要，同時(shí)也取得了顯著的經(jīng)濟(jì)效益和社會效益。 4.4神東礦區(qū)錨桿支護(hù)技術(shù)的應(yīng)用 我們總結(jié)了神東礦區(qū)錨桿支護(hù)現(xiàn)狀，分析并指出了推廣應(yīng)用過程中存在的問題，從生產(chǎn)現(xiàn)場應(yīng)用技術(shù)及管理角度提出了神東礦區(qū)進(jìn)一步加快推廣應(yīng)用煤巷錨桿支護(hù)的對策。 4.4.1煤巷錨桿支護(hù)現(xiàn)狀 1）煤巷錨桿支護(hù)的應(yīng)用范圍 目前，神東礦區(qū)煤巷錨桿支護(hù)主要應(yīng)用于 1～5 號煤及煤層頂板，屬于Ⅰ，Ⅱ，Ⅲ類穩(wěn)定性圍巖，少量應(yīng)用于Ⅳ，Ⅴ不穩(wěn)定巷道中。在基建期間礦區(qū)少部分采用全長錨固類，如在補(bǔ)連塔1#煤總回采用管縫式錨桿、全長水泥錨桿；在由基建轉(zhuǎn)入生產(chǎn)后大部分采用集中錨固類，有水泥、樹脂兩種錨桿，1994 年全部采用樹脂錨桿。 從巷道類型看有工作面運(yùn)輸、回風(fēng)、切眼，盤區(qū)集中運(yùn)輸、回風(fēng)、輔運(yùn)，礦井主運(yùn)、輔運(yùn)、回風(fēng)，此外，在綜采工作面回撤通道和安裝等特殊條件下，也大量應(yīng)用。 由于全礦區(qū)地質(zhì)條件簡單、煤層賦存條件好，巷道采用煤層巷道，圍巖完整性較好，層理不發(fā)育，煤體抗壓、韌性強(qiáng)度較高，錨桿支護(hù)常以懸吊樹脂錨桿端錨為主，桿體一般用φ16mm，φ18mm，A3 圓鋼加工而成，一部分采用變形鋼筋（建筑用螺紋鋼），長度一般為1.6m，1.8m；錨索采用多股鋼絞線，長度一般為6.0m 左右；頂板以鋼筋梁，W型鋼板鋼帶；兩幫采用木錨桿、可回收金屬錨桿。 綜采工作面設(shè)備噸位大，設(shè)備搬遷采用進(jìn)口支架搬運(yùn)車，要求綜采工作面安裝空間大，拐彎半徑大（最小為12m），切眼必須全部一次掘出，斷面寬度一般在7.5m，內(nèi)部個(gè)別硐室寬度達(dá)到9.0m，錨桿長度一般在1.6~1.8m，頂板破碎處加鋼帶梁，鋪網(wǎng)。 綜采工作面回撤采用貫通、專用車多通道回撤法。在停采線位置預(yù)掘貫通巷，并采用錨、網(wǎng)、梁、索、單體、垛式支架等聯(lián)合支護(hù)，錨桿長度根據(jù)情況一般為1.6m，鋪設(shè)雙層金屬網(wǎng)。貫通前12m，在綜采工作面打固定網(wǎng)錨桿，鋪雙層網(wǎng)。 2）錨桿支護(hù)結(jié)構(gòu)形式 錨桿支護(hù)的結(jié)構(gòu)形式主要有單一錨桿、錨桿+網(wǎng)、錨桿+ 鋼帶梁、錨桿+ 網(wǎng)+ 鋼帶梁、錨桿+ 網(wǎng)+ 鋼帶梁+ 點(diǎn)柱（單體）、錨桿+ 網(wǎng)+ 鋼帶梁+ 架棚+ 噴漿等形式。形式的選擇主要取決于巷道圍巖的性質(zhì)，在Ⅰ，Ⅱ，Ⅲ類較好的圍巖巷道中一般選擇單一錨桿，隨著圍巖條件的變化程度及斷面增大，Ⅵ，Ⅴ類圍巖巷道采用錨桿+ 鋼帶梁、錨桿+鋼帶梁、錨桿+ 網(wǎng)+ 鋼帶梁+ 錨索等其他支護(hù)形式。 距在炮掘巷道錨桿布置有多種形式， 有三花、五花、矩形等多種形式，間距一般情況下為1000mm×1000mm，1000mm×1200mm，巷中錨桿角度一般為垂直，兩角錨桿根據(jù)鉆孔機(jī)具，一般在65°以下，以錨桿能錨固到巷道兩幫煤壁上方里部為宜。 連采、綜掘?yàn)榱诉m應(yīng)快速掘進(jìn)要求，一般采用縱橫式，橫向間距根據(jù)4 個(gè)鉆具間距控制在1000mm，縱向間距在1000mm 和1200mm。 3） 錨桿材料 錨桿材料一般采用圓鋼加工而成，屈服強(qiáng)度為240MPa，抗拉強(qiáng)度為380MPa，桿體直徑在φ16～18mm,錨桿破斷力100kN。變形螺紋鋼Φ18mm桿，經(jīng)實(shí)驗(yàn)室檢測錨桿破斷力190kN。隨著礦井的發(fā)展，逐步向深部延伸，根據(jù)現(xiàn)在錨桿支護(hù)技術(shù)發(fā)展，礦區(qū)也將以無縱筋、左旋、自帶絲扣礦用螺紋鋼作為錨桿桿體。 （1） 錨桿桿體 以前錨桿一般采用切削式車絲扣，桿尾直徑縮小，錨桿實(shí)際破斷力減小3％～5％。現(xiàn)桿尾采用冷拔、滾絲工藝，錨桿質(zhì)量有了很大提高。由于在神東礦區(qū)特殊的管理機(jī)制下，年產(chǎn)500萬t上以國內(nèi)用戶為主的大柳塔、補(bǔ)連塔、活雞兔、榆家梁煤礦，同年產(chǎn)100 萬t以上的出口煤基地上灣、哈拉溝、康家灘煤礦并存，條件各不一樣，錨桿要求也不一樣，有兩種端頭錨桿，一種是φ35mm，另一種是φ23mm， 端頭錨固長度有350mm，390mm，800mm 等幾種。 錨桿桿體大多數(shù)采用φ16～18mm、A3的圓鋼，桿頭作左麻花，用墊片制作止擋圈。φ18mm變形鋼筋錨桿常用建筑螺紋鋼來加工，少量采用無縱筋礦用螺紋鋼，錨桿桿體加工簡單，端頭常切割成45°斜面，或鍛成正方體。但鋼筋桿體錨固段抗拉強(qiáng)度高，桿體阻力大，不單獨(dú)作麻花端頭，本身螺紋、錨固劑、煤（巖）孔成為一個(gè)整體，常用在φ28mm 小鉆孔內(nèi)，幫上錨桿一般采用木錨桿或金屬可回收錨桿。 錨索直徑為φ15.24mm，采用多根鋼絞線，最大錨固力為260kN，預(yù)緊力為120kN錨固長度為800mm，鉆孔直徑為φ28mm，錨索長度為6.0m，鉆孔采用風(fēng)動(dòng)錨索（桿）機(jī)。 （2）螺母 以前對錨桿螺母未引起足夠的重視，經(jīng)過現(xiàn)場冒頂事故分析，螺母扣破壞引起錨桿失效占一定比例，普通螺母強(qiáng)度應(yīng)引起足夠重視?，F(xiàn)在一般錨桿采用高強(qiáng)度、厚度20mm專用螺母；連采機(jī)掘進(jìn)錨桿為雙螺母；桿體采用礦用螺紋鋼后，相配套應(yīng)采用專用大螺距、粗牙螺紋螺母。 （3） 錨固劑 在基建期間，錨固劑有水泥、樹脂兩種，為適應(yīng)掘進(jìn)要求開發(fā)出多種性能的錨固劑。另外，根據(jù)用戶要求也加工各種長度的錨固劑，以適應(yīng)各種錨桿、錨索要求。常用的、大量生產(chǎn)的錨固劑有快（K）、中（Z）兩種，常用型號有3525、2335 型。 （4） 錨桿托板、梁、網(wǎng) 錨桿托板以前一直采用厚度為12mm、φ100mm鑄鐵托板；在補(bǔ)連塔煤礦1306 運(yùn)順巷中，采用可調(diào)整角度的鑄鋼托板（專利）；現(xiàn)大部分采用抗壓、抗拉強(qiáng)度大的鑄鋼托板，厚度為10mm，規(guī)格為120×120mm；錨索托板一般厚20mm，規(guī)格為250mm×250mm。 錨桿支護(hù)在基建期間，少量采用W 型鋼帶，用薄鋼板制成，有很好的支護(hù)效果，但成本高。現(xiàn)在鋼帶采用φ14～16mm圓鋼加工而成，寬度為100mm 左右的梯子型鋼帶梁，長度一般等同于巷道寬度。網(wǎng)是錨桿支護(hù)的輔助支護(hù)材料，應(yīng)用較多的是普通經(jīng)緯、菱形金屬網(wǎng)，以前少部分外購雙抗塑料網(wǎng)，網(wǎng)片尺寸一般與巷道掘進(jìn)循環(huán)進(jìn)尺、巷道寬度模數(shù)相適應(yīng)，以方便操作使用。 4) 錨桿支護(hù)機(jī)具 在連續(xù)采煤機(jī)掘進(jìn)、采煤工作面，采用引進(jìn)澳大利亞約翰寒芬雷公司生產(chǎn)的ARO-40-ERLMB-CWT4型錨桿機(jī)，最大支撐高度4.8m，四缸型，礦區(qū)共有18 臺。在綜掘、炮掘巷道工作面采用石家莊煤機(jī)廠生產(chǎn)的MQT-50C 系列風(fēng)動(dòng)錨桿鉆機(jī)，錨索機(jī)采用江陰礦山器材廠生產(chǎn)的MQT-85J-33 風(fēng)動(dòng)錨索（桿）機(jī)，攪拌器具用以上錨桿機(jī)。 4.4.2 高強(qiáng)度錨桿支護(hù)技術(shù)的應(yīng)用 神東是一個(gè)新型礦區(qū)，每礦均為“一井一面”，產(chǎn)量、推進(jìn)長度大，補(bǔ)連塔煤礦三采區(qū)7 個(gè)面，順槽長度均為5000m，正在開采3202面為亞洲第一長工作面，順槽寬度都在5.0m 以上， 高度在3.6m，一般采用錨桿、網(wǎng)等聯(lián)合支護(hù)。3202 運(yùn)輸順槽由于受相鄰工作面采動(dòng)影響，頂板下沉量大，片幫嚴(yán)重，給3202 運(yùn)輸順槽使用帶來困難。根據(jù)這一情況，在原來支護(hù)基礎(chǔ)上采用高強(qiáng)度錨桿、錨索補(bǔ)強(qiáng)支護(hù)。兩邊錨桿長度為1.8m，一側(cè)幫錨桿在回采側(cè)，采用金屬可回收錨桿，錨桿長度1.6m，錨桿間距6.0m，錨索為多根鋼絞線樹脂錨固，長度為200mm 用上述支護(hù)后，頂板下沉量小于200mm，錨桿受力小于40kN，表明錨桿、錨索支護(hù)效果顯著，減小了巷道圍巖變形，保持了巷道的安全狀態(tài)，如圖1. 圖1 3203運(yùn)輸順槽補(bǔ)強(qiáng)支護(hù) 1—錨索;2—高強(qiáng)度螺紋錨桿；3—可回收錨桿 4.4.3 神東礦區(qū)錨桿支護(hù)的主要問題與對策 1) 錨桿支護(hù)的認(rèn)識更新 過去認(rèn)為巷道圍巖應(yīng)力集中，變形大，頂板破碎的巷道不應(yīng)使用錨桿，而新的錨桿支護(hù)實(shí)踐證明解決這類巷道支護(hù)的根本出路是錨、梁、網(wǎng)、索支護(hù)這一主動(dòng)支護(hù)形式。 煤巷錨桿支護(hù)除能降低巷道支護(hù)成本及巷道服務(wù)期內(nèi)的費(fèi)用（平均每米巷道節(jié)約50 元），提高巷道掘進(jìn)速度（50﹪），減少人工勞動(dòng)強(qiáng)度，更重要的是它能夠有利于回采工作面上下出口維護(hù)，使工作面推進(jìn)速度大幅度提高，同時(shí)還縮短了綜采工作面搬家倒面時(shí)間，提高單產(chǎn)，綜合經(jīng)濟(jì)效益顯著。與此同時(shí)，要重視錨桿支護(hù)質(zhì)量，特別是對煤頂穩(wěn)定，頂煤厚度大于0.5m 時(shí)容易忽視支護(hù)質(zhì)量問題，而發(fā)生冒頂事故。為此，在礦區(qū)范圍內(nèi)要提高對煤巷錨桿支護(hù)的認(rèn)識，加大推廣煤巷錨桿支護(hù)技術(shù)的力度。 2） 建立一套礦區(qū)錨桿支護(hù)理論和技術(shù)規(guī)范 基層技術(shù)人員在設(shè)計(jì)時(shí)，缺乏理論指導(dǎo)，不是浪費(fèi)了材料，就是給回采、掘進(jìn)帶來隱患。因此，有必要與有關(guān)科研院所、大專院校合作，建立一套能夠指導(dǎo)礦區(qū)錨桿支護(hù)的理論，編制出礦區(qū)錨桿支護(hù)技術(shù)規(guī)范，在提高錨桿錨固水平的同時(shí)，合理確定錨桿參數(shù)、布置方式，減少成本的支出。 3） 完善配套機(jī)具和錨桿支護(hù)檢測監(jiān)控手段 進(jìn)一步改造已建立的錨桿支護(hù)材料廠，生產(chǎn)同錨桿機(jī)具相適應(yīng)的體積小、重量輕的液（氣）動(dòng)扳手、攪拌連接卡具等輔助機(jī)具；將進(jìn)口錨桿機(jī)鉆具國產(chǎn)化，以滿足礦區(qū)發(fā)展需要?，F(xiàn)場檢測監(jiān)控是煤巷錨桿支護(hù)技術(shù)的重要組成部分，也是錨桿支護(hù)動(dòng)態(tài)信息設(shè)計(jì)方法的核心內(nèi)容之一。為此，在現(xiàn)場圍巖強(qiáng)度測量和對巷道圍巖巖性和強(qiáng)度分布狀況了解的基礎(chǔ)上，利用新購置的多點(diǎn)位移計(jì)、頂板離層指示儀、測力錨桿，對圍巖移動(dòng)和錨桿受力實(shí)施檢測監(jiān)控，及時(shí)修改完善一些重大錨桿支護(hù)設(shè)計(jì)，更好地為礦區(qū)服務(wù)。 4.5 錨桿支護(hù)技術(shù)在掘進(jìn)巷道開頭處的應(yīng)用 1）沿頂板錨桿支護(hù)巷道開頭位置的應(yīng)用。施工方法：在開頭范圍內(nèi)加打錨索，在新掘巷道開頭上頂加打頂錨桿，以對開頭范圍加固。錨索的布置：鑒于工作地點(diǎn)頂板巖性和設(shè)計(jì)掘進(jìn)巷道交叉范圍大小不同，故此錨索的根數(shù)和錨索的間距也不相同。一般情況下，開頭交叉位置范圍內(nèi)加打錨索時(shí)，錨索在原有巷道中順該巷道方向按三排交錯(cuò)五花布置。錨桿的布置： 原有巷道內(nèi)開頭側(cè)順原有巷道方向加打一排頂錨桿，對開口側(cè)巷道上頂進(jìn)行加固。 施工注意事項(xiàng)：開頭處錨索的布置是最重要的，故一定要根據(jù)現(xiàn)場頂板和支護(hù)的實(shí)際惰況合理選點(diǎn)。錨索加固范圍要大于開頭范圍兩側(cè)各0.5 m以上，錨索距原有巷道兩幫的距離不得大于0.5m；開頭側(cè)加打的頂錨桿間距不得大于原巷道中的頂錨桿間距，加打頂錨桿的范圍大于設(shè)計(jì)掘進(jìn)巷道與原有巷道交叉范圍兩端頭各1.0m ，且該加打一排頂錨桿距原有巷道上頂靠近巷幫的末相。錨桿的間距不得大于0.5m。 2）沿板架棚巷道開頭位置的應(yīng)用。該施工方法應(yīng)用于原有巷道為架棚支護(hù)，而設(shè)計(jì)掘進(jìn)巷道為錨桿支護(hù)。施工順序及施工方法：技術(shù)人員根據(jù)設(shè)計(jì)掘進(jìn)巷道與原有巷道的交叉關(guān)系，在原有巷道中標(biāo)定兩巷交叉范圍和交叉范圍前后各5m的錨桿支護(hù)與拱形支護(hù)的交叉范圍； 巷道上頂棚梁空內(nèi)加打頂錨桿完成錨桿支護(hù)與拱形支護(hù)間的5m 搭茬工作；采用替回施工方法用錨桿支護(hù)替換原有的拱形支護(hù)； 交叉范圍內(nèi)加打錨索加固； 在開頭側(cè)順原巷道方向加打一排頂錨桿以作好對巷道開頭處的超前支護(hù)加固工作。 施工注意事項(xiàng)：①拱形支護(hù)與錨桿支護(hù)間的5m 搭茬范圍內(nèi)，必須保證錨桿的錨固質(zhì)量，井且頂錨桿螺母必須擰緊， 扭緊力矩不小于100 N · m；②替回施工時(shí)，要處理掉頂板上的浮巖， 井使所打頂錨桿的托盤與上頂間嚴(yán)格接實(shí)， 局部地點(diǎn)由于現(xiàn)場情況限制無法與上頂接實(shí)處必須在該位置200mm 范圍內(nèi)補(bǔ)打單根頂錨桿；③錨桿、錨索要與頂板垂直；④巷道兩側(cè)錨索距離巷幫不大于0.5 m；⑤開頭側(cè)加打的超前支護(hù)頂錨桿，其支護(hù)范圍要大于設(shè)計(jì)掘迸巷道與原巷道交叉范圍兩側(cè)各1.0m。 3）沿底托煤頂錨桿支護(hù)巷道開頭處的應(yīng)用。 施工方法：在開頭范圍內(nèi)加打錨索，在新掘巷道開頭側(cè)上頂加打頂錨桿，對開頭處加固。 錨索的布置： 在設(shè)計(jì)掘進(jìn)巷道與原巷道交叉范圍內(nèi)順原巷道方向按三排交錯(cuò)五花布置:錨索問距2.0 －2.5m ，鄰近原巷道巷幫的錨索距巷幫的距離不大于0.5m 。錨桿的布置：原有巷道內(nèi)開頭一側(cè)順巷道方向加打一排頂錨桿，對開口側(cè)巷道上頂進(jìn)行加固，錨桿間距同設(shè)計(jì)掘迸巷道的設(shè)計(jì)間距，該排頂錨桿范圍大于設(shè)計(jì)掘進(jìn)巷道與原有巷道交叉范圍兩端頭各1.0 m。 施工注意事項(xiàng)：① 該處所加打的錨索，要根據(jù)現(xiàn)場情況，掌握好每個(gè)錨索孔內(nèi)所裝的樹脂藥卷的數(shù)量及裝藥的操作質(zhì)量，以達(dá)到錨索的錨固質(zhì)量符合規(guī)定要求；② 該處錨索的錨固端進(jìn)入頂板的深度應(yīng)不小于l .5 m。 4.6 錨桿支護(hù)技術(shù)在過斷層時(shí)的應(yīng)用 錨桿支護(hù)過斷層的關(guān)鍵在于對斷層面處破碎煤肝的控制和對所揭露的斷層上下盤煤巖體的初期控制， 井對該處及時(shí)錨索加固。 1）錨桿布置：根據(jù)現(xiàn)場情況，縮小頂錨桿間、排距，在一般情況下，頂錨桿間、排距不大于0.6m。 2）錨索布置：沿板巷道中對斷層位置的控制主要表現(xiàn)在對斷層處下降盤沿?cái)鄬用孀呦虻陌謇馓幍目刂疲叔^索在該盤板棱處順斷層走向布置，錨索距板棱走向的法線距離0.5 －1.0m 。同一盤頂板鄰近斷層面處補(bǔ)打錨索，以對斷層面位置兩側(cè)進(jìn)行必要的加固。 3）注意事項(xiàng)：①過斷層前先準(zhǔn)備拱形支護(hù)或木柱、單體液壓支柱、托板等加補(bǔ)支護(hù)材料，發(fā)現(xiàn)斷層處壓力顯現(xiàn)明顯時(shí)及時(shí)采取加打錨桿、錨索或加補(bǔ)拱形、木梯或抬板等，以加強(qiáng)支護(hù)；②接近斷層或斷層揭露后，要對上頂不穩(wěn)定部位及時(shí)超前控制，并根據(jù)現(xiàn)場實(shí)際情況，采取打超前錨桿配金屬網(wǎng)的方法將不穩(wěn)定部位先控制住，然后再正常加打頂錨桿配鋼帶；③對于掘進(jìn)工作面不穩(wěn)定部位及時(shí)加打錨索，增強(qiáng)對該部位上頂?shù)闹ёo(hù)強(qiáng)度；④過斷層位置處要加大幫錨桿密度， 保證該處巷道的整體支護(hù)質(zhì)量。 5 結(jié)論 1）煤巷錨桿支護(hù)是一項(xiàng)系統(tǒng)工程，不僅要認(rèn)真對巷道工程地質(zhì)條件迸行評價(jià)， 運(yùn)用科學(xué)手段對錨桿的支護(hù)參數(shù)的設(shè)計(jì)與優(yōu)化，而且要對支護(hù)材料的加工、支護(hù)現(xiàn)場施工和支護(hù)圍巖信息監(jiān)測進(jìn)行嚴(yán)格控制和分析，提高錨桿支護(hù)的可靠性，確保安全高效生產(chǎn)。 2）錨桿支護(hù)是一項(xiàng)隱蔽工程，必須加強(qiáng)對煤巷錨桿施工質(zhì)量的管理，在巷道安裝多點(diǎn)位移計(jì)和離層儀監(jiān)測巷道圍巖內(nèi)部巖層的位移情況，同時(shí)對巷道的表面位移加以監(jiān)測，對發(fā)現(xiàn)失效的錨桿，及時(shí)補(bǔ)打錨桿加強(qiáng)支護(hù),維護(hù)巷道的穩(wěn)定。 3）為了確保煤巷錨桿支護(hù)安全，改善錨桿支護(hù)的效果，必須加強(qiáng)巷道頂板動(dòng)態(tài)檢測監(jiān)控，利用反饋信息來指導(dǎo)錨桿支護(hù)參數(shù)的優(yōu)化設(shè)計(jì)。 巷道支護(hù)方式關(guān)系重大，不同的地質(zhì)條件和掘進(jìn)方式都決定著支護(hù)方式的合理性，既能達(dá)到支護(hù)強(qiáng)度要求、保證安全生產(chǎn)，又能相對節(jié)省材料消耗是巷道支護(hù)設(shè)計(jì)中的原則，不能僅憑經(jīng)驗(yàn)一概而論。選擇合理的支護(hù)方式是煤礦生產(chǎn)中長期而又艱巨的工作，隨著煤巷快速掘進(jìn)技術(shù)在陜蒙侏羅紀(jì)煤田各大型礦井的推廣普及，新技術(shù)、新工藝條件下的巷道支護(hù)方式需要?jiǎng)?chuàng)新，更需要科研結(jié)果的支持以完善支護(hù)理論體系，神東煤炭分公司聯(lián)合國內(nèi)科研院校對巷道錨桿、錨索聯(lián)合支護(hù)技術(shù)做了大量科研工作，并成功應(yīng)用于礦井以指導(dǎo)生產(chǎn)。巷道錨桿、已成為神東礦區(qū)實(shí)現(xiàn)高產(chǎn)高效生產(chǎn)必不可少的關(guān)鍵技術(shù)，同時(shí)也取得了顯著的經(jīng)濟(jì)效益和社會效益。 參考文獻(xiàn) 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