赵庄矿井1303工作面锚杆支护设计

山西晋城无烟煤矿业集团有限责任公司

赵庄矿井1303工作面锚杆支护设计

1 工作面概况及地质特征

1303综采工作面开采为3＃煤层，巷道布置情况见《1303综采工作面巷道布置图》，工作面顶底板岩性见综合柱状图、巷道预计穿过的煤岩层性质见《1303工作面掘进地质说明书》。

1.1 工作面位置及四周采掘情况

本工作面地面位置：北侧位于南沟村东南侧330m处，东侧位于崇瓦张村西侧180m，南部为西范村。本工作面井下位置：南侧为1102巷、1103巷、1101巷（已掘），东侧为1302工作面（未回采），西侧及北侧均未掘进及回采。

1.2 煤层顶、底板情况

表1-1 顶底板情况

1.3 地质构造情况

根据三维资料预测12033巷在掘进至距1102巷约1000～1100m处，可能通过薄煤区，薄煤区平面呈不规则形状，南北向宽约200m，东西向宽约250m，面积约0.05km2，中部薄，四周厚，煤层厚度3.0～4.7m。该薄煤区在此工作面影响范围为：南北向宽约180m，东西向宽约230m，面积0.04km2。

现场揭露情况：12023在掘进进入薄煤区表现为煤层变薄，最薄达到2.2m，煤质酥软，易片帮，顶板局部较破碎，煤层瓦斯涌出增大等，因此进入薄煤区段可能出现煤质变软，顶板破碎，煤层瓦斯增大等现象。

根据三维资料：工作面及四周陷落柱发育情况：（1）1303工作面中距1102巷280—330m处发育一陷落柱（X1），陷落柱位于工作面中南部，地表位置为西范村附近，长轴方向为东南向，

长度为65m，短轴为北东向，长度为45m，平面形态为近似圆形，空间形态反漏斗状。（2）12035巷掘进至距1102巷760—820m、西边40—105m处发育一陷落柱（X3），长轴方向为东西向，长度为65m，短轴为南北向，长度为60m，平面形态为近似圆形，空间形态反漏斗状。（3）1303工作面中距1102巷1500m处发育一陷落柱（DX5），陷落柱位于工作面北边10—30m，平面形态为椭圆形。其平面规模在3#煤层长轴方向为东西向，长度约218m，短轴为南北向，长度约100m；根据地质构造发育规律，结合本工作面内及周围陷落柱发育情况，陷落柱附近可能发育有隐伏小断层、裂隙、节理、牵引褶曲、煤层产状变化、煤系地层沉积形锅底构造等地质构造或者出现巷道顶板淋水增大现象，或者陷落柱、断层等地质构造发生漂移现象。建议队组在掘进中必须坚持“有疑必探、先探后掘、长探短掘”原则。提前制定过地质构造的安全技术措施，严格按照措施施工。

褶曲构造发育情况：张店背斜，轴向近东西向，轴长1100m，北翼较陡，倾角3—7°，南翼较缓，倾角2—3°。

煤层节理总体较为发育，主要两个方向，走向分别为45～60°、135～150°、以45～60°方向节理密度大，节理面平直，裂隙紧密无充填，其它方向节理延伸短，节理面不够平直，发育密度及规范性不强。掘进过程揭露煤层及顶板岩石裂隙发育，顶板破碎易塌矸冒顶，煤层易片帮，节理发育地段瓦斯涌出增大等。

由于井田内地质构造复杂，隐伏性小断层、陷落柱等可能存在，施工中出现异常要及时加强支护并汇报相关职能部门。

1.4试验点调查和地质力学评估

1.4.1 巷道围岩岩性和强度

巷道围岩强度测试与地应力测量同步进行。

3#煤层平均厚度为4.5m。从北京天地公司对矿井3＃煤层的围岩强度测试结果来看，井下巷道钻孔中测出的煤体平均单轴抗压强度集中在12.9～15.4 MPa之间，最小为8.2MPa，最大为18.1MPa。煤层直接顶以砂质泥岩和粉砂岩为主，强度主要集中在26.4～35.2 MPa之间，单轴抗压强度较小。老顶为细砂岩，厚度为0.65m，坚硬，单轴抗压强度为73.2MPa。煤层直接底为黑色泥岩，薄层状，水平层理发育。之下是砂岩，中厚层状，具有水平层理。

1.4.2 地应力

北京天地公司采用水压致裂地应力测量方法进行了赵庄矿井3＃煤层1103巷、12011巷、12012巷3个测站的现场地应力测试。现场地应力测试工作于2004年6月6日全部完成。地应力测量结果如表2。

2 1303工作面锚杆支护初始设计

2.1 12031巷（1-1断面）

即原12023巷,已掘出。

2.2 12033、12035巷

停采线以外（2-2断面、6-6断面、附图2-1、附表3-1）：

巷道断面为矩形，掘进宽度为5400mm，高为4500mm，掘进断面积为24.3m2;净宽为5200mm，净高为4400mm，净断面积为22.88 m2，采用树脂加长锚固锚杆组合支护系统，并进行锚索补强。

1、顶板支护

锚杆规格:锚杆杆体为22#左旋无纵筋螺纹钢筋，长度2.4m，杆尾螺纹规格为M24。

钢筋托梁规格：采用Ø14mm的钢筋焊接而成，宽度80mm，长度5.1m，在安装锚杆的位置处焊接上两段纵筋，纵筋间距100mm，以便安装锚杆。

托盘：采用拱型高强度托盘，托盘规格为150×150×8mm。

锚杆角度：靠近巷帮的顶板锚杆安设角度与垂线成15°，其余均与顶板垂直。

网片规格及连接方式：采用10＃铁丝编织的金属菱形网护顶，网格为50×50mm，规格为5.6×1.1m，网片之间采用搭接方式连接，搭接长度100mm，采用双股16＃镀锌铅丝捆扎，每隔200mm 捆扎一道，拧结不少于3圈。

锚杆布置：排距1000mm，间距1000mm，每排6根锚杆。

锚索：单根钢绞线，Ø17.8mm，长度7.3m，尾部采用配套的高强度锁具。托板材质为Q235-A，托板规格为300×300×16mm。

锚索布置：锚索每排2根，排距为2.0m，间距为2.0m。

锚固方式:树脂加长锚固。锚杆采用两支锚固剂,一支规格为K2335，另一支规格为Z2360，钻孔直径为28mm,锚固长度为1675mm，锚固力不小于100KN，预紧力矩不小于300N·m；锚索采用三支锚固剂，一支规格为K2335，两支规格为Z2360，钻孔直径28mm，锚固长度为1700mm，预紧力不小于120KN。

2、巷帮支护

锚杆规格：锚杆杆体为18#左旋无纵筋螺纹钢筋，长度2.4米，杆尾螺纹为M20。

钢筋托梁规格：采用Ø14mm的钢筋焊接而成,宽度80mm，长度为2.95m和1.05m。在安装锚杆的位置焊接上两段纵筋，纵筋间距100mm，以便安装锚杆。支护时上部采用2.95m的钢筋托梁，下部采用1.05m的钢筋托梁，两根托梁搭接安装，搭接位置为帮部从上往下第四根锚杆处，搭接处锚杆必须安装在上、下两段钢筋托梁锚杆安装孔内。

托盘：采用拱型高强度托盘，托盘规格为150×150×8mm。

锚杆角度：靠近顶板和底板的帮锚杆安设角度与水平线成10°，其余均与巷帮垂直。

网片规格及连接方式：采用10＃铁丝编织的金属菱形网护帮，网格为50×50mm，规格为4.6×1.1m，网片之间采用搭接方式连接，搭接长度100mm，采用双股16＃镀锌铅丝捆扎，每隔200mm 捆扎一道拧结不少于3圈。

锚杆布置：锚杆排距1000mm，间距950mm，每排5根锚杆。