1104回风巷锚索设计及安装措施

1104运输巷锚索设计及安装补充措施
1104运输巷采用锚杆锚索网支护。

一、锚杆支护参数计算
根据锚杆加固作用原理,确定如下参数:
1、锚杆长度
123L L L L =++=0.10+1.5+0.4=2.00m
式中，
1
L —锚杆外露长度,其值主要取决于锚杆类型及锚固方式，一般取
0.10m ，对于端锚锚杆，L 1=垫板厚度+螺母厚度+（0.03~0.05），对于全长锚固锚杆，还有加上穹形球体的厚度;
2L —锚杆的有效长度，即围岩松动圈的范围，通过查规范知一般取
1.5m;
L—锚杆锚固段长度亦即锚杆锚入坚硬岩石的长度,一般L3=0.3~0.4，3
由拉拔实验确定，当围岩松软时，L3还要加大，取L3为0.4m。

为安全施工，取锚杆长度L=2000mm长满足要求。

巷道围岩内外层结构
2、锚杆直径：
锚杆采用20MnSiⅡ级建筑用螺纹钢系列，锚杆的直径根据杆体承载力与锚固力等强度原则确定，即
35.5220.5
==⨯=
d mm
式中，
D—锚杆杆体直径，mm
Q—锚固力，由拉拔实验及查表6.17确定为114KN.
σ—杆体材料的抗拉强度，查表6.15知tσ为340Mpa，常用的锚杆t
直径规格为14、16 、18、20 、22mm现取锚杆直径为20mm。

3、锚杆间、排距
锚杆间排距根据每根锚杆悬吊的岩石重量确定，即锚杆悬吊的岩石重
量等于锚杆的锚固力，通常按锚杆的等间等排距排列，根据设计规范知，
锚杆间距
D ≤
11210010502
2
l m m =
⨯=
式中，
D —锚杆间距；
L —锚杆长度；
安全起见D 取0.9m<1.050m 满足要求，排距L 0=D=0.9m 。

5、 每米巷道支护材料消耗量
由前面的巷道断面尺寸设计知
6、 每米巷道锚杆消耗量
10
0.5P D N D L -=
式中，
N —每米巷道锚杆消耗；
P 1—为计算锚杆消耗周长；P 1 =9.4（m ）
D — 锚杆间距,取0.9m ；
L 0—锚杆排距，取0.9m
故 N=11÷0.9(间距) ≈13根
7、 每米巷道金属网消耗
S=周长×1m=9.4m 2
8、锚杆的布置方式
按设计要求锚杆采用矩形布置方式，间排距900mm×900mm 从顶开
始，依次由腮部至帮，巷道断面每排
()10.513.125130.8
P D
=
=≈根 ，取13根。

2.3.9 锚固剂
锚杆锚固为树脂药卷锚固，每根锚杆均用直径为φ20mm，规格为中速Z2335的树脂药卷，每孔2卷药。

药卷凝胶时间3~4分钟，固化时间10分钟。

二、锚索支护参数计算
（一）、锚索设计锚固力
钢绞线直径为φ15.24mm时锚固力不小于240kN,预紧力100～120KN。

（二）、锚索支护参数校核
1、锚索通过悬吊作用，达到支护效果的条件，应满足：L≥L1+L2+L3
式中：
L——锚索总长度，m；
L1——锚索外露长度（包括钢带、托板、锁具厚度），m；
L2——有效长度（锚索取围岩松动圈冒落高度b），m;
L3——锚入岩（煤）层内深度，m。

其中
L1=0.30m
L2=b(锚索取围岩松动圈冒落高度)
b=顶
f H B
⎪⎭⎫
⎝⎛-+︒245tan 2ω
式中
B ——巷道掘宽（掘宽4.0m ） H ——巷道掘高 (2.8m)
顶
f ——顶板岩石普氏系数；(取3.0)`
ω——两帮围岩的似内摩擦角，ω=()顶f arctan 。

带入公式算的b=1.197m L2=1.18m
L3=锚固剂体积/锚索眼面积与锚索横截面之差（锚固剂型号；CK2335，使用数量：4根，锚索直径：15.24mm ，锚索眼直径：28mm ）
带入公式得L3=2.6m
L1+L2+L3=0.30m+1.197m+2.6m=4.097m 2、锚索长度校核，应满足d
c b a L L L L L +++=
式中
L
——锚索总长度，m ；
a
L ——锚索深入到较稳定岩层的锚固长度，m ；
c
a a f f d K L 41⨯
≥
其中：
K
——安全系数；(取2)
1d ——锚索直径；（15.24mm ）
a f ——锚索抗拉强度，N/㎜2；(1426.05) c
f ——锚索与锚固剂的粘合强度，N/㎜2；（10）
带入公式得La ≥1.1m
b
L ——需要悬吊的不稳定岩层厚度，m ；(2.2m ，经实际打眼，我矿顶
板2m 以上为砂岩)
c L ——托板及锚具的厚度，m ；
d
L ——外露张拉长度，m ；(LC+ Ld=0.20m)
带入公式d
c b a L L L L L +++=≥1.1m+2.2m+0.20m ≥3.50m
以上得出：我矿锚索长度为6.0m 满足设计要求。

3、校核锚索间、排距：应满足
γ
2kL G a <
式中
a ——锚索间、排距，m ；
G ——锚索设计锚固力，kN/根； k ——安全系数，一般取2；（松散系数）
L2——有效长度（取b）;
γ——岩体容重
其中
G取200kN/根
K取2
L2=1.18m(上式已算出)
γ取25kN/m3
算的a<5.82m
经验公式：L/S≥2（L为锚索孔深，S为间排距）
经上述计算及验算得出结论：我矿锚索选长6.0m,排距1.8m,间距3～5m 足以满足支护要求，且满足锚索大于4m的国家要求。

附表1 锚索抗拉强度（1MPa=1 N/mm²）
附表2 煤岩容重
附表3预应力钢绞线技术指标
4、悬吊理论校核锚索排距：
L ≤nF2/[BH γ-（2F1sin θ）/L1]
式中 L---锚索排距，m ； B---巷道最大冒落宽度， m ；
H---巷道最大帽落高度， m ；（最大取锚杆长度）
γ---岩体容重，kN/m3（包括顶煤+直接顶）
L1---锚杆排距, m,
F1---锚杆锚固力, kN;70
F2---锚索极限承载力, kN;
θ---角锚杆与巷道顶板的夹角,75°;
n---锚索排数,取1。

5、加强锚索数目的校核，应满足
断P W K N ⨯
≥
式中N ——锚索数目；
K——安全系数；2
P——锚索最低破断力，kN；
断
W——被悬吊岩石的自重，kN；
∑∑⨯
h
Wγ
B
=D
⨯
⨯
其中：B——巷道掘进荒宽，m；
D——锚索间排距，m；
∑h——悬吊岩石厚度，m；
∑γ——悬吊岩石平均容重，kN/m3。

四、锚索抗拉强度（1MPa=1 N/mm²）
五、煤、岩容重
六、预应力钢绞线技术指标（检测报告）
七、锚固剂主要参数（固化与搅拌时间）
三、临时支护
采用锚杆进行临时支护，每排不少于3根锚杆，锚杆规格为为φ20mm×2000mm，同时采用11号工字钢配合30型刮板运输机链条作前探支护。

爆破后安装前探梁,出渣支护,永久支护到位后取下,做到工作面不空顶。

四、永久支护
采用锚索网进行支护，锚杆排间距为900mm×900mm，锚索间距为1800mm，排距5000mm。

1、锚杆采用Φ20mm×2100mm20MnSiⅡ级建筑用螺纹钢，间排距900mm×800mm，每孔2卷CK2335树脂药，网采用Φ6mm钢筋焊接而成，规格1000mm×2000mm，网格100mm×100mm，网搭接100mm；
2、锚索选长6.0m,排距1.8m,间距5m足以满足支护要求，且满足锚索大于4m的国家要求。

附图2巷道支护断面图（见附图）
第三节支护工艺
一、支护材料
1、树脂锚杆：φ20mm×2000mm的端头锚固式麻花头锚杆。

2、锚杆金属托板（长×宽×厚）：130mm×130mm×10mm，中心孔径φ22mm; 锚索金属托板（长×宽×厚）：170mm×170mm ×10mm，中心孔径φ28mm;。

3、树脂锚固剂：CK2335，φ35mm×300mm
4、每根锚杆使用3卷树脂药，锚杆锚固力不低于5t。

二、锚杆安装工艺
（一）打锚杆眼
打锚杆眼使用MQ T—120/3.0型向上式锚杆机。

永久支护距工作面空顶距不得大于 1.2m，截割完毕后，立即在永久支护掩护下将前探梁伸到工作面，保证前探梁距工作面距离为零，并用长柄工具在永久支护掩护下将零皮、活矸、伞檐等不安全隐患处理掉，确保安全无误后，立即用半圆木和木楔子将前探梁刹紧背牢。

打锚杆眼时将相应的前探梁退后一根，打完后将前探梁推至工作面，再将相邻的前探梁退后，周而复始将永久支护支设到距工作面不大于1.2的范围。

刹顶木规格（长×宽×厚）为2000mm×120mm×150mm。

（二）锚杆、锚索的安装方法
锚杆、锚索孔钻好后，用锚杆、锚索将树脂药轻轻送入眼底，再用锚杆机进行搅拌，搅拌时间为20s±5s凝固后取下煤电钻，15min后将锚盘上好，螺母拧紧，要求锚托盘与煤、岩面贴紧，确保支承效果，避免顶板离层。

（三）支护质量要求
1.打注锚杆必须严格按照规程中规定，照好中线找好锚杆位置画眼，排间距误差为±100mm。

2.锚杆要求与岩层层面或主要裂隙面垂直，锚杆与顶板或巷道轮廓线夹角不小于75°。

3.锚杆必须带双帽拧紧，螺纹外露长度为10~30mm，锚盘紧贴顶板，锚盘螺母必须坚固有效。

4.锚杆锚固力必须达到5t以上，不合格必须重新补打。

5.每隔100m巷道进行一组锚杆拉力试验，并用红油漆做好标记。

6.紧固锚杆螺母必须使用力矩扳手，拧紧力矩不小于100N.m。

7.梯子梁或锚网接头搭接长度不得小于100mm，搭接处必须用12#铁丝捆扎好。

8.巷道的净高，净宽按作业规程要求施工，允许误差为±100 mm。

9.中心、腰线严格按要求施工，允许偏差±100 mm。

10.巷道成形要好，超挖或欠挖（以超挖300 mm、欠挖100 mm
为限）每10m≤2处。

11.锚杆，锚索必须进行全程锚固，严禁出现松动现象，对松动及预紧力达不到要求，一律视为失效锚杆，必须进行补打。

12.巷内无积水、淤泥、浮渣。

13.机电设备是否上架整齐，管线吊挂是否整齐。

14.材料、设备码放是否整齐，并有标志牌。

以上14小项，若其中一项不达标，按工程质量管理办法进行处罚。

（四）锚索网支护安全技术措施
1、由外向里依次检查巷道永久支护、临时支护及安全设施，发现安全隐患必须先进行处理。

2、严格执行敲帮问顶制度，找净顶帮的活矸、危岩，找顶时要使用长把工具，先顶后帮，人员要站在安全地点，并有专人监护，同时观察好退路。

3、检查有害气体浓度是否符合规定，发现问题立即处理。

4、工具及设备材料检查
（1）、根据工序要求认真检查各种工具、材料，保证质量合格、数量满足要求，设备性能可靠，试运转正常。

（2）、钻具检查：检查凿岩机各部分及风水管路连接是否可靠，钎子和钎杆的质量及连接是否牢固。

（3）、锚杆检查：杆体规格尺寸，垫片、螺母、托盘规格。

（4）、锚固剂检查：规格、型号、有效期及外观质量检查。

（5）、其他检查：前探梁、钢带、金属网、量具等。

5、认真检查各种风水管路，保证连接牢固，风水压大小合适。

6、校正中、腰线，按“作业规程”中巷道断面图和爆破图表要求画出巷道轮廓线，确定眼位并作好眼距。

7、严格按相关技术参数进行施工。

8、顶板必须刷平后才能铺网打锚杆，有松动活矸必须将其找掉下来。

9、打设临时支护时，托板必须紧贴岩面。

10、找掉及刷挖顶帮、铺联金属网、打设临时支护及打设锚网梯等工作必须设专人观山，且操作人员必须是在有支架掩护的安全地点进行作业。

找掉时，找掉点正下方严禁有人，找掉的货必须及时清扫干净。

11、打锚杆(锚索)眼时，必须严格按设计的眼位和角度进行打眼，严禁让锚杆机在一个位置打几个锚杆眼。

所有锚杆（索）支护必须一次到位，紧跟迎头打设。

12、打锚杆(锚索)眼的工作必须是由熟悉锚杆机性能及操作方法的人员担任，打锚杆(锚索)前必须先检查各零部件是否齐全，紧固件是否松动，各开关及操作手把是否灵敏可靠、管路各接头是否接到对应的位置且绑紧绑牢，同时检查各查看各操纵机构是否灵活，最后检查控制机构是否处在“关”的位置（其中支腿升降手柄应在0位，马达回转手柄应在抬起状态），只有确定无问题后，方可打眼。

13、在较高的情况下，不允许钻机下垫木料，应靠正确调整钻杆的长短来实现。

14、钻机旋转时，不能用手（更不能带手套）触摸旋转的钻杆。

15、打锚杆(锚索)眼时，必须先量好待装锚杆的长度，严格控制好眼深，严禁出现过浅或过深的现象，以免影响锚杆(锚索)的安装质量，严禁在注入锚固剂并使用锚杆（索）搅拌后又将锚杆（索）向外拉拔。

16、打锚杆(锚索)眼过程中，钻杆下方严禁有人，以防断钎伤人。

17、当钻机收缩时，手不能按在伸缩缸上，以防意外。

18、锚杆眼打好后，每个锚杆眼必须放三个药卷且必须将树脂药卷送至眼底后才能使锚杆钻机一边前进一边转动直至使锚杆抵至孔底继续转动，转动时间共计保持在20秒左右，搅动锚固剂时严禁中途停顿。

19、锚杆（索）眼打好后，必须在将药卷搅拌并待其凝固后方可开始上托板。

20、安装锚索时，使用锚索人工将6卷中速树脂锚固剂药包送入眼底且搅拌时间增加到30秒，而且停转后继续保持推力2～3分钟，保证凝固效果。

21、锚索上端头锚固后，用推力器推紧锚具时，要求其推力必须达到30MPa。

22、严禁使用不符合规格规定的锚杆、钢绞索、槽钢和垫板。

23、在刷挖顶帮及打设顶锚、帮锚时，必须都要严格照线，顶帮钢筋梯要对直。

24、如发现信号柱折断崩裂等来压现象或后路巷道有顶板离层、下沉断裂等现象，必须及时将所有人员撤出，待采用补打锚索等方法处理好后方可恢复作业。

25、用不同颜色的油漆涂在各班所打设的锚杆（索）末尾以示区别，对发现的失效锚杆进行拉拔试验和分析，除及时补打以外，还要追究当班施工人员的责任。