阜新矿业集团有限责任公司煤巷锚杆支护技术规范

阜新矿业集团有限责任公司煤巷锚杆支护技术规范
阜矿集团编
关于颁布《阜新矿业集团有限责任公司
煤巷锚杆支护技术规范》（试行本）的通知
各生产矿井、支护材料生产厂及有关单位：
《阜新矿业集团有限责任公司煤巷锚杆支护技术规范》（试行本）经各单位充分讨论和专家审定，现颁布执行。

原《阜矿集团煤巷锚杆支护技术规范》（2004年版）自行废止，原下发的煤巷锚杆支护技术有关文件与本规范有抵触的，以本规范为准。

本规范自201*年 10月 1 日起试行。

各单位要认真做好本规范的宣贯、执行工作，并在实际应用中积累数据、查找不足，以便进一步修正、完善规范内容。

公司生产技术处将在10月份检查规范的执行落实情况。

确保阜矿集团公司煤巷锚杆支护工作稳定、健康发展。

各单位试行的总负责人为总工程师，具体负责人为生产科长。

阜新矿业集团有限责任公司生产技术处 201*年9月29日
前言
《阜矿集团公司煤巷锚杆支护技术规范》自2004年颁布实施以来，使阜矿集团公司的煤巷锚杆支护技术逐步走向了科学化、规范化发展之路。

锚杆支护技术的科学应用对公司单进的提高、巷道支护状态的改变、工人劳动强度的减轻、安全可靠性的增强、公司整体效益的提升做出了突出贡献。

近年来，随着国内外煤巷锚杆支护技术的快速发展，公司原有的支护规范已经不能满足技术管理、现场管理和安全管理的需要。

煤炭行业《煤巷锚杆支护技术规范》也已制定。

为此，公司按着行业规范的要求，结合我公司的实际情况以及国内外锚杆支护技术的成熟经验和最新成果，根据国家和行业标准、规范等有关规定，在公司2004年颁布的锚杆支护技术规范的基础上重新编制了本规范。

经各单位充分讨论和专家审定，新版《煤巷锚杆支护技术规范》共8章112条。

规范内容包括煤巷锚杆支护技术管理体制、地质评估、支护设计、施工、支护材料、安全监测、质量检测及职业健康等。

本规范与2004版规范相比，增加了巷道围岩地质力学评估及稳定性分类内容，修改了锚杆支护设计方法，淘汰了Φ15.24锚索和普通建筑螺纹钢锚杆，增加了新的支护材料，提高了相应的标准。

本规范的实施，将使阜矿集团公司煤巷锚杆支护技术进一步实现标准化、科学化和规范化，对锚杆支护技术的健康发展将起到更为积极的推动作用。

201*年8月20日
目录
第一章总则 (1)
第二章煤巷锚杆支护技术管理体制 (4)
第三章巷道围岩地质力学评估及稳定性分类 (7)
第四章锚杆支护设计 (9)
第五章锚杆支护材料 (19)
第六章锚杆支护施工 (22)
第七章煤巷锚杆支护监测 (25)
第八章锚杆支护工程质量检测 (30)
附录一短锚固拉拔试验 (34)
附录二回采巷道围岩稳定性分类 (36)
附录三煤巷锚杆支护工程质量检验评定标准 (37)
附录四本规范用词说明 (40)
附件锚杆支护材料制作标准 (41)
参考文献 (53)
第一章总则
第1条煤巷锚杆支护技术是一种科学先进的巷道支护技术。

阜矿集团所属各矿应积极推广应用煤巷锚杆支护技术。

第2条煤巷锚杆支护的合理性和可靠性是由先进的技术、合格的施工和严格的管理以及材质的优选来保证的。

推广应用煤巷锚杆支护技术时，要高度重视技术问题，同时强化管理。

第3条煤巷锚杆支护技术是不断发展的，各矿应根据自己的条件积极引进和推广应用新技术、新材料、新机具、新工艺。

第4条制定本规范的宗旨是在安全、高效、经济的原则下，促进煤巷锚杆支护技术的健康发展。

第5条本规范涵盖了煤巷锚杆支护技术的术语和定义、管理、地质评估、设计、施工、材料、监测、质量检测及职业健康等内容。

第6条本规范是在对阜矿集团所属各矿应用锚杆支护技术的经验进行总结的基础上，结合国内外先进技术和最新技术发展动态制定的。

本规范也是行业煤巷锚杆支护技术规范出台后，对公司2004年版企业规范的重新编制和修订。

第7条本规范适用于阜矿集团公司所属各矿以锚杆支护为主要手段的煤巷和半煤岩巷。

岩巷锚杆支护参照本规范相关条款执行。

第8条本规范未涉及到的煤巷锚杆支护技术问题，应按国家、煤炭行业和阜矿集团有关标准、规范和规定执行。

本规范解释权属阜矿集团公司。

第9条有关名词解释：
(1)煤巷：在煤层中掘进的巷道，断面中煤层面积占4/5或4/5以上的巷道。

（2）半煤岩巷：在煤层中掘进的巷道，断面中煤层面积（含夹石层）大于1/5到小于4/5的巷道。

（3）锚杆支护：以锚杆为基本支护形式的支护方式。

除采用锚杆支护外，还包括锚杆同其它构件的各种组合支护，如锚喷支护、锚网支护、锚带支护、锚网带支护以及锚索支护等。

（4）锚杆杆体破断力：锚杆杆体能承受的极限拉力（kN）。

(5)锚杆拉拔力：拉拔试验时，作用于锚杆上的轴向拉力（kN)。

(6)锚固力：锚杆对围岩所产生的约束力(kN)。

（7）设计锚固力：设计时给定的锚杆对围岩的约束力(kN)。

(8)树脂锚杆：以树脂锚固剂配以各种材质杆体及托盘、螺母与减磨垫圈等构件组成的，用于锚固岩层、煤层的一套构件。

(9)锚固长度：锚杆(锚索)的锚固剂或锚固装置与钻孔孔壁的有效结合长度。

(10)端头锚固：锚杆的锚固长度不大于钻孔长度的1／3。

(11)全长锚固锚杆：锚杆的锚固长度不小于钻孔长度的90%。

(12)加长锚固：锚杆的锚固长度介于端头锚固与全长锚固之间。

（13）短锚固拉拔试验：用150mm标准长度的CK型树脂锚固剂及设计选用的锚杆杆体在钻孔中进行拉拔试验。

试验结果用于评估岩层的可锚性和锚杆的载荷传递效果。

(14)搅拌时间：安装树脂锚杆时，对锚固剂进行连续、充分搅拌所持续的时间（s）。

(15)等待时间:安装树脂锚杆时，从停止搅拌树脂到树脂凝固可以拧紧螺母时所持续的时间（s）。

(16)预紧力：在安装锚杆(锚索)过程中，通过拧紧螺母或采用张拉的方法施加在锚杆(锚索)上的拉力（kN）。

(17)预紧力矩：在安装锚杆过程中，施加到螺母上的力矩(N.m)。

(18)锚杆承载工况：锚杆受力分布以及随围岩变形的变化情况。

(19)锚杆快速安装：使用锚杆钻机连续完成搅拌树脂锚固剂、拧紧螺母全过程的工艺。

(20)初始设计：根据已有资料提出的，可以依照施工，但必须根据现场监测信息加以验证或修改的锚杆支护设计。

(21)动态信息反馈：对监测信息进行分析和解释，并据此对支护设计不断进行验证和修改的过程。

(22)正式设计：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。

(23)复杂地段：指构造及围岩破碎带、应力集中区、顶板淋水区、巷道穿层地段、瓦斯异常区、巷道交岔点、大断面及大跨度巷道等地段。

（24）顶板离层临界值：支护设计或工程实践分析确定的锚杆长度以内和以外顶板允许变形值。

超过该值必须采取补强加固措施。

（25）高强锚杆：锚杆杆体材料的屈服强度介于400-600MPa，
直径一般为20-22mm。

（26）强力锚杆：锚杆杆体材料的屈服强度不小于600MPa。

直径一般为22-25mm，拉断载荷在300kN以上。

（27）围岩松动圈：巷道开挖后，当围岩应力超过围岩强度时，将在围岩中产生新的裂纹，其分布区域类似圆形或椭圆形，称之为围岩松动圈。

松动圈厚度小于400mm为小松动圈；松动圈厚度在400-1500mm为中松动圈；松动圈厚度大于1500mm为大松动圈。

（28）异常情况：指巷道位移、离层、锚杆受力等发生突变的情况。

第二章煤巷锚杆支护技术管理体制
第10条阜矿集团生产技术处在阜矿集团总经理、分管副总经理、总工程师、分管副总工程师领导下，对阜矿集团所属各矿煤巷锚杆支护技术进行归口管理，整体协调全公司锚杆支护技术和管理工作，促进全公司煤巷锚杆支护技术的健康发展。

具体职责是：
(1)对阜矿集团范围内煤巷锚杆支护技术的推广和发展作出规划和部署，制定解释并监督执行有关煤巷锚杆支护的现场管理、技术管理、安全管理的规章制度和经济政策等方面的文件，对规范和标准进行增补和修订。

(2)定期到各矿检查煤巷锚杆支护技术工作，协助各矿分析处理煤巷锚杆支护现场存在的问题。

参与人身事故和非人身事故的分析处
理并总结经验教训，防止同类事故重复发生。

(3)组织各矿参与国内外技术交流，积极引进新技术、新机具、新材料、新工艺，促进阜矿集团煤巷锚杆支护技术水平的不断提高。

(4)根据科研管理程序，参与阜矿集团锚杆支护技术的科技论证和科研项目试验研究，并组织对相关的特殊安全技术措施进行审查。

(5)组织对从事锚杆支护工作的各类人员(主管开拓掘进的行政、技术领导，工程技术人员，现场管理人员以及操作工人)进行综合性和专题性技术培训。

(6)对阜矿集团岩石力学及材料试验实施业务及技术领导。

第11条各矿生产技术科在主管矿长、总工程师领导下，在掘进副总工程师的具体指导下，对锚杆支护技术推广应用进行管理。

其职责是：
(1)贯彻落实阜矿集团颁发的煤巷锚杆支护技术规范及有关文件，并对贯彻执行过程中存在的问题进行分析总结，向上级主管部门提出增补和修订意见。

(2)制定并组织落实煤巷锚杆支护技术管理、现场管理及安全管理方面的规章制度和经济政策。

(3)根据阜矿集团煤巷锚杆支护技术规范及有关文件，组织煤巷锚杆支护设计、作业规程、施工技术措施、安全技术措施等技术文件的编制和审批。

(4)从现场管理、技术管理、安全管理等方面对施工区队实施业务领导，处理现场技术问题。

(5)与有关部门共同组织事故分析，研究制定对策、措施并组织实施。

(6)组织或参与煤巷锚杆支护工程质量验收和安全检查。

(7)对煤巷锚杆支护的材料供应、设备配备、施工管理、工程验收等进行总体协调。

(8)负责组织煤巷锚杆支护巷道综合监测和日常监测，对监测数据进行处理和分析，提出对策并监督实施。

(9)组织有关煤巷锚杆支护方面的科研项目的现场实施。

（10）负责矿井含煤地层岩石力学性质测定、数据处理和存档管理。

(11)对工程技术人员、管理人员和操作人员进行技术培训。

(12)负责与煤巷锚杆支护有关的各种技术文件、资料、规程、监测数据等保存和管理。

第12条凡从事煤巷锚杆支护工作的工程技术人员都必须掌握煤巷锚杆支护原理、围岩地质力学评估方法、锚杆支护设计方法和矿压监测技术，熟悉支护材料性能和施工机具、监测仪器的操作方法，具有处理锚杆支护过程中出现的一般问题的能力。

第13条各级工程技术人员与管理干部有权处置锚杆支护现场的任何异常或危及人身安全的情况，但必须及时向上级负责人和有关职能部门汇报。

第三章巷道围岩地质力学评估及稳定性分类
第14条地质力学评估是煤巷锚杆支护设计的基础依据。

其内容包括现场地质调查、巷道围岩力学性质测定、围岩结构观测、地应力测量和锚杆锚固性能测试。

第15条地质力学评估的具体内容见表1。

表1 地质力学评估内容
第16条原岩应力、再生应力实测以及围岩力学参数测试是煤巷锚杆支护设计的基础性工作。

支护设计所需的地应力参数必须通过现场实测获得。

第17条各矿应根据井田及采区划分特点合理安排地应力和围
岩力学参数的测试。

原则上每个采区应进行原岩应力实测，测点布置要有代表性，以使实测结果能够最大程度地反映采区和井田的实际情况。

在此基础上绘制矿井应力分布图。

第18条优先采用钻孔应力解除法进行原岩应力和典型沿空巷道围岩次生应力分布测试。

第19条巷道支护设计所需要的岩石力学参数，包括单轴抗压强度、层面力学特性、岩石变形模量、水分含量、富含粘土质岩层的潮湿敏感性等均应通过现场采取岩样进行测试。

第20条围岩结构测量应采用煤巷表面观察、钻孔取芯测量和钻孔窥视等方法进行。

结构面力学特性测试应在现场取样后在实验室进行试验。

第21条围岩力学性质测试的岩样采取、包装、测试项目、测试方法等需满足煤巷锚杆支护设计的要求。

第22条短锚固拉拔试验是锚杆支护的常规实测项目，用于评价巷道围岩的可锚性，判断支护系统的性能。

短锚固拉拔试验应在施工现场或井下相似围岩中进行，每次不少于3根锚杆。

第23条煤巷锚杆支护的适用性取决于锚杆在围岩中的短锚固拉拔试验结果。

短锚固拉拔力≤50KN时，原则上不宜采用锚杆支护。

短锚固拉拔试验见附录一。

第24条阜矿集团各矿可采用围岩松动圈分类法进行支护围岩分类。

分类所依据的松动圈厚度是现场实测数据，它所代表的是现场原岩应力、岩体强度及岩体结构面以及水的影响的实际状况。

可以采
用超声波探测法或多点位移计观测法实测。

围岩松动圈分类见表2。

表2 阜矿支护围岩松动圈分类
第四章锚杆支护设计
第25条在采区巷道布置时，应尽量使煤巷的轴线方向与最大水平主应力的方向平行。

第26条巷道一般采用矩形或梯形断面，特殊情况可采用拱形或其它形状断面。

对围岩变形量较大的巷道，巷道的设计高度和宽度可预留200或300毫米变形量。

巷道变形的最小断面必须满足掘进期间的安全生产需要。

移交巷道时的断面必须满足设计的通风、行人、运输要求。

第27条锚杆支护设计采用动态反馈设计法。

设计是一个动态过程，充分利用每个过程提供的信息。

设计过程应严格按五个步骤进行，
即地质力学评估—初始设计—井下监测--信息反馈—修正设计。

第28条当地质力学评估结果表明待施工巷道可采用锚杆支护时，可进行锚杆支护初始设计。

第29条锚杆支护初始设计可采用下列方法选取（推荐采用围岩定性分类法）：
1、计算机数值模拟法。

利用有限差分、有限元、离散元等数值计算软件进行数值模拟，其基本步骤为：
（1）利用地质力学评估过程中获得的资料建立地质力学模型；
（2）利用地质力学模型分析巷道围岩的变形失稳模式；
（3）利用地质力学模型对各种可行的支护方案进行支护效果分析比较，优选出最佳的方案作为初始设计；
（4）分析确定顶板离层临界值。

在大量示范巷道数值计算设计的基础上，进行提炼和简化，编制适合本公司或本矿的支护设计软件是一条可行的途径。

2、工程类比法。

（1）直接工程类比法：当地质力学评估表明待施工的巷道与已经验证的锚杆支护巷道在地质条件、围岩力学性质、地应力和其它影响锚杆支护因素基本相同的情况下，巷道初始设计可参照进行。

（2）围岩定性分类法：根据围岩稳定性分类，在表3推荐的锚杆支护形式和支护参数范围内，选择合理的支护方案作为初始设计。

（3）根据本矿实际或经过验证的锚杆支护巷道的顶板离层情况确定顶板离层临界值，但最大临界值不能超过巷道设计高度的5%。

表3 阜矿煤巷锚杆支护形式和主要支护参数选择
说明：
i、锚杆长度的选取与巷道跨度相关，一般巷道跨度3-4米，宜取下限值，4-5米宜取中间值，大于5米宜取上限值。

ii、受构造应力、采动应力影响以及有冲击危险的区域，支护应全面加强，支护参数一般宜选取上限值或采取其它加强支护方式。

III、用左旋无纵筋螺纹钢锚杆替代普通螺纹钢锚杆。

破碎围岩可采用全螺纹锚杆。

让压锚杆为高强锚杆的一种，宜在不稳定、极不稳定围岩条件下使用。

3、理论计算法：主要有悬吊理论法、冒落拱理论法、组合梁理论法、组合拱理论法等，应根据具体条件进行应用。

由于各种理论方法所依据的理论基础不同，并且计算的一些参数也难于确定，因而计算结果存在局限性，某些条件下难以应用。

岩体力学参数可参考表
4、
表5选取。

表4 岩体物理力学参数表
表5 阜矿集团公司部分煤层顶板岩体物理力学试验参数表
第30条锚杆支护初始设计应包括以下内容：
l、巷道名称、位置、用途以及巷道设计断面；
2、巷道锚杆支护布置图：断面图、俯视图、侧视图；
3、锚杆种类；
4、锚杆几何参数(长度、直径)、力学参数(强度、延伸率)；
5、锚杆布置参数(间排距、角度)；
6、锚固剂型号、数量等；
7、锚杆锚固参数(孔径、锚固长度)；
8、锚杆的预紧力和锚固力；
9、钢带形式、强度、规格；
10、金属网形式、规格；
11、支护材料消耗；
12、施工工艺方法；
13、相关安全措施:临时支护、控顶距；
14、验证初始设计的观测与监测方案；
15、基于初始设计的补强加固措施；
16、预计巷道受采动或地质构造影响可能出现的问题，以及应采
取的相应措施。

第31条在复杂地段以及顶板软弱、高应力等巷道的支护中，为增加锚杆支护的安全可靠性，必须使用锚索进行加强支护。

锚索的作用主要有两方面，一是将锚杆支护形成的预应力承载结构与深部围岩相连，提高预应力承载结构的稳定性，同时充分调动深部围岩的承载能力；二是施加较大的预紧力，给围岩提供压应力，与锚杆形成的压应力区组合成骨架网状结构，主动支护围岩。

第32条锚索支护初始参数可按下列方法选取：
1、锚索长度的确定
L=L l+L2+L3
式中：
L1—锚索外露长度，一般取O．3m；
L3—锚索锚固长度，取1．5—2m；
L2—潜在不稳定岩层高度，m。

（1）对于稳定围岩巷道L2=a
式中：a--巷道跨度，m。

（2）对于静压软岩巷道，其潜在冒落高度为1.5倍的巷道宽度；同时为保证巷道的稳定性，锚索应保证锚固到稳定岩层中，因此锚索的有效长度取L2=max{1.5a,Σn i=1h i}
式中：h i—稳定岩层下各层厚度，m；
i—稳定岩层下岩层层数。

（3）对于动压软岩巷道L2= max{3a,Σn i=1h i}。

当同时采取其它联
合支护时，可按静压软岩巷道计算。

2、锚索排距：每排布置一根锚索，则其排距为s=3σ／4a2γk。

根据具体情况确定每排布置的根数，相应增加排距，但应保证锚索支护密度。

锚索的排列可按“排”、“三花”、“五花”方式布置。

式中：
σ——每根锚索最低破断载荷；
γ----煤岩体积力，kN／m3；
a----巷道宽度，m；
k----安全系数。

3、锚索间距
m=O.85a／n
式中：
n——每排锚索根数；
a——矩型巷道宽度或拱形、微拱弧长，m 。

4、锚索的锚固一般采用树脂药卷端锚，其锚固长度为1．5—2米。

围岩不稳定时，可加长锚固或全长锚固。

第33条锚索初始设计中的主要内容：
l、锚索支护布置图；
2、锚索几何参数(长度、直径)及确定依据；
3、锚索布置参数(间排距、密度)及确定依据；
4、锚索锚固参数(孔径、锚固长度)及确定依据；
5、锚索的锚固力和预紧力；
6、锚索托盘的规格及强度；
7、特殊地段的补强加固措施。

第34条锚杆支护初始设计，作为掘进工作面作业规程的组成部分和工程质量管理的依据，编入掘进工作面作业规程，并经矿总工程师审查。

第35条按初始支护设计施工的巷道应及时进行综合监测，并将监测结果用于验证或修改初始设计。

正式设计实施过程中，应进行日常矿压监测，当地质条件发生较大变化时，须依据工程监测结果和现场实际修改支护设计。

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。

第36条交岔点及硐室设计要充分考虑邻近巷道的平面及空间位置关系，减少由于巷道布置及施工而造成围岩应力集中对巷道及硐室产生的破坏。

第37条锚杆支护设计中必须采用符合国家标准的锚杆支护材料。

锚固剂、杆体、托盘、螺母、钢带等的性能、强度与结构必须与设计锚固力相匹配。

第38条钻孔直径、锚杆（锚索）直径和树脂药卷直径要合理匹配。

钻孔直径与锚杆杆体直径之差应为6—10毫米（以6—8mm为最佳），钻孔直径与树脂药卷直径之差应为4—8毫米。

保证合理匹配钻孔以提高锚固效果。

1、锚杆、锚索设计锚固长度可按下式计算：
L3=kdf1/4f2
式中：
L3—设计锚固长度，mm；
k—安全系数，一般取2；
d—锚杆或锚索直径，mm；
f1—锚杆或索线抗拉强度，Mpa；
f2—锚杆、锚索与锚固剂粘结强度分别16Mpa和10Mpa。

2、已知使用锚固剂的长度，则实际锚固长度按下式计算：
L3'=L0D12/(D2-D22)
式中：
L0—树脂卷长度，mm；
L3'—实际锚固长度，mm；
D—钻孔直径，mm；
D1—树脂卷直径，mm；
D2—锚杆直径，mm。

第39条巷道支护应优先采用树脂锚固螺纹钢锚杆。

其它类型杆体和锚固方式（如机械摩擦式锚固）可作为辅助支护手段。

回采巷道靠工作面一侧可根据条件选用可拆卸锚杆或可切割锚杆。

第40条矩形或梯形断面巷道，顶板两肩部必须布置与水平方向成80°夹角的向两侧倾斜的锚杆，锚杆应与钢带（或钢筋梯）相连接。

巷道顶板最外侧锚杆距帮不大于200㎜，两帮最上端锚杆距顶不大于300㎜，该锚杆宜向上倾斜15°角。

Ⅲ～VI类围岩巷道两帮墙基锚
杆距底板不大于300㎜，该锚杆宜向底板倾斜15°。

第41条普通建筑螺纹钢Φ20锚杆的设计锚固力：顶锚杆的锚固力不小于100kN。

帮锚杆的锚固力不小于60kN ；设计预紧力：顶锚杆预紧力不小于60kN，帮锚杆预紧力不小于40kN。

达到设计预紧力的扭矩应分别不小于230 N·m和150 N·m。

Φ18可回收涨套锚杆执行本标准。

Φ20和Φ22高强锚杆的设计锚固力：顶锚杆的锚固力应不小于150kN。

帮锚杆的锚固力应不小于100kN 。

高强锚杆的设计预紧力：顶锚杆预紧力不小于80kN，帮锚杆预紧力不小于60kN。

第42条为获得最佳悬吊效果，锚索的安装必须垂直巷道顶板岩层层面。

第43条常用锚索的设计锚固力和预紧力应符合下列规定：
1、ΦΦ18锚索的设计锚固力不得小于250KN，预紧力不得小于120KN，不大于140KN；
2、Φ18.9锚索设计锚固力不得小于350 kN ，预紧力不得小于140kN，不大于160kN。

3、必须对锚索实施拉拔试验，其试验拉拔力一般以锚索设计锚固力的80%为宜。

第44条为便于现场管理、技术管理、质量管理以及支护材料加工，锚杆长度、直径、间排距、锚索直径、锚杆及锚索孔径应符合表6的规定。

表6 锚杆支护参数系列。