煤矿巷道支护设计及施工工艺
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支护设计
一、巷道断面
巷道断面直墙半圆拱型,净下宽:3.6m,净高:3.0m,净断面:
9.4㎡,掘进下宽:3.8m,掘进中高:3.1m,掘进断面:10.6㎡。
二、支护方式
(一)、永久支护
巷道永久支护方式采用锚网喷,巷道交叉口、岩层松软、过断层等地段采用锚网喷+锚索支护。
按悬吊理论计算锚杆参数:
1、锚杆长度计算:
L=KH+L1+L2
式中 L---锚杆长度,m;
H---冒落拱高度,m;
K---安全系数,一般K=2;
L1---锚杆锚进稳定岩层的深度,一般按0.5m;
L2---锚杆的外露长度,一般取0.1m;
其中:
H=B/2f=3.8/(2×3)=0.63
B---巷道掘进宽度,取3.8m;
f---岩石坚固系数,取3;
K---安全系数,一般K=2;
则:
L=2×0.63+0.5+0.1=1.86
2、锚杆间距、排距计算:设计时间距、排距均为a,则
a=[Q/KHγ]1/2=1.02
式中 a---锚杆间排距,m;
Q---锚杆设计锚固力,64kN/根;
H---冒落拱高度,0.63m;
γ---被悬吊砂岩的密度,取25kN/m³;
K---安全系数,一般K=2;
通过以上计算,选用直径20mm螺纹钢树脂锚杆,长度为2.0m,锚杆间、排距为 0.9m。网片采用钢筋网,相邻网片要压茬连接,搭接长度不小于100mm。爆破前锚网支护距迎头不大于0.7m,炮后不大于2.4m。围岩性较好时,采用先锚后喷的方式;围岩稳定性较差是,锚杆间、排距应适当缩小,并要先及时喷射混凝土,喷浆厚度不小于30mm,然后打设锚杆,复喷必须达到设计厚度。
初喷距工作面不超过5m,复喷距工作面不超过10m。洒水养护时间不少于28天。
(二)、临时支护
1、由于锚杆机手柄长度为1.3m,锚杆间距为0.9m,因此,在炮后及时进行敲帮问顶,然后操作人员站在支护完好的地点打设顶锚杆作为临时支护。
2、初喷工作面作临时支护。炮后及时找掉,冲刷巷帮后立即进行初喷,初喷厚度不小于30mm,喷体初凝20min后,施工人员方可
进入迎头。
(三)、加强支护
巷道交叉口、岩层松软、过断层等地段采用锚网喷+锚索支护。
支护断面图
支护工艺
一、支护工艺及要求。
1、锚杆、锚索及锚固剂:锚杆采用直径为20mm螺纹钢树脂锚杆,长度为2.0m,锚索长6.2m,每根锚杆使用树脂锚固剂锚固长度大于0.5m,锚杆外露长度为30~50mm。托盘120mm×120mm×5mm的正方
形钢板制成。锚固剂型号为CK2350型,长度为500mm。
2、锚网采用金属网片,网片规格为长×宽=2000mm×1000mm,网格为长×宽=50mm×50mm。
3、混凝土:喷射混凝土采用复合硅酸盐水泥﹙P·C42·5﹚,纯净的山砂、粒度不大于10 mm,按配比为水泥:砂=1:3.6均匀搅拌而成,混凝土标号为C20。
4、速凝剂:型号为J85,掺入量为水泥重量的4%,速凝剂必须在喷浆机的上料口随喷随掺入,不得提前掺入混凝土内。
二、锚杆安装工艺
(一)、打锚杆眼:
1、打眼前,首先严格按照中、腰线检查巷道规格,不符合设计要求时必须先进行处理;打眼前先按照由外向里、先顶后帮的顺序检查顶帮、找掉活矸危岩,确认安全后方可作业。
2、锚杆眼位要准确,眼位误差不得大于100mm,眼向误差不得大于15°,锚杆眼深度应与锚杆长度相匹配,打眼时应在钻杆上做好标志,严格按锚杆长度打锚杆眼,深度为 1.9m。打眼应按由外向里、先顶后帮的顺序依次进行。
3、打锚杆眼使用锚索钻机(型号MQT—120)),钻头采用PCD φ28,使用时要先送水、后送风、停机要先停风、后停水。
(二)、安装锚杆
锚杆孔钻好后,拱基线以上眼孔用水冲洗干净,帮眼先用吹管吹尽孔内矸碴、泥浆,再用锚杆将树脂药卷轻轻送入眼底,再用锚矸钻
机进行搅拌,搅拌40s±5 s凝固后取下钻机,20min后拧紧螺母,要求托盘紧贴岩面,确保支护有效,避免顶板离层。
1、顶锚杆施工工艺:
掘进→找掉危岩后出矸→临时支护→钻顶板中部锚杆眼→清孔→用锚杆装树脂药卷→按规定时间搅拌树脂药卷→待1分钟后铺金属网上托盘和螺母→安装其它锚杆。
2、帮锚杆施工工艺
钻孔→清孔→安装树脂药卷和锚杆→按规定时间搅拌树脂药卷→待1分钟左右→﹙铺网﹚上托盘拧紧螺母→安装其它帮锚杆。锚杆安装示意图
(三)支护质量要求
1、锚杆间排距为900mm×900mm,锚索2.4m一组,每组2棵。
2、锚杆要求与顶板或巷道轮廓尽量垂直,与岩石面夹角75°≤β≤105°。
3、锚杆外露长度为30mm~50mm。
4、网片要压茬连接,搭接长度不小于100mm。
5、每300根锚杆进行一组(一组三根)锚杆拉力试验,锚固力顶锚杆必须达到10t、帮锚杆必须达到5t以上,拧紧力矩不小于120N.m,不合格的必须重新补打。
四、喷砼工艺流程:
喷砼人员进班后首先对喷射段巷道进行几何尺寸检查、是否符合设计要求。发现不符合设计要求的地方必须先进行处理,进行喷射柱埋设,拉喷砼线,冲洗巷道顶帮,喷砼,喷后清理回弹物。
喷射机的开机顺序:首先开风,接着开水,紧接着送电,最后上料;关机顺序:首先停料,待料完毕停电,接着关水,最后关风。
(一)、混凝土材料要求:
1、喷射混凝土必须使用不低于42.5#的水泥、纯净的山砂粒度不大于10 mm,按配比为水泥 : 砂 = 1 : 3.6 均匀搅拌而成。混凝土标号C20。
2、速凝剂:型号为J85型,掺入量为水泥重量的4%。速凝剂必须在喷浆机的上料口随喷随掺入。不得提前掺入混凝土内。
3、支护所用的水泥、砂和速凝剂要分类存放,水泥和速凝剂的存量分别控制在50吨和15吨左右,不得大量存放,以防长时间存放受潮失效;砂不少于50吨。
(二)、喷射混凝土时的注意事项:
喷射混凝土前的准备工作:
(1)检查待喷巷道内的所有锚杆、锚索、金属网是否合格,无问题时方可进行喷射工作。