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1,2,指锚杆支护系统的托板、螺母、网、梁等材料设计选用的煤巷锚杆支护材料应符合国家标准和相关行业标准 。 托板、螺母、网、梁等各构件强度不均的情况下，这些构件中锚杆的强度应该是最低的；锚固力最大，螺母次之，托板再次之。 目前一般选用国内先进的、性能优越的左旋无纵筋变截面螺纹钢等强锚杆，托板需强度匹配的碟形托板，螺母选用快速安装防松加厚螺母，网一般为高质量的菱形金属网。,3,MT146.22002的规定的主要内容：杆体：应优先选用屈服强度大于335Mpa螺纹钢杆体，在满足锚杆支护需要时，也可以采用屈服强度大于335Mpa的普通热轧圆钢。 杆体5延伸率不小于15。杆体直线度2mm/m。 尾部螺纹极限载荷应不小于杆体的屈服载荷。 螺母：应优先选用可快速安装工艺扭矩螺母。 托盘：优先选用蝶形托盘，其承载力应不小于杆体屈服载荷，规格尺寸不小于100mm100mm或100mm。 锚杆与巷道的周边不垂直时必须使用异型托板。,4,5,树脂锚杆玻璃纤维增强塑料杆体有关标准规定内容：玻璃钢锚杆杆体与螺母旋合后，螺纹承载力不得小于50kN。杆体与螺母抗拉力： 20mm杆体抗拉强度300MPa；杆体抗剪强度75MPa；扭矩40N m，锚固力70kN，托盘承载力70kN 。 1）杆体直径一般有18mm 20mm， 22mm、 25mm长度根据设计选用。 2）玻璃钢锚杆仅限于煤层稳定、巷道服务时间相对较短的巷帮。 3）安装过程中务必控制扭矩，防止超扭矩安装或二次紧固导致玻璃钢锚杆杆体的剪切破坏。 4）当巷道应力较大，出现玻璃钢锚杆受力断裂时，应及时改用螺纹钢金属锚杆，或采取其它有效的控制措施。,6,树脂锚固剂生产厂家提供质量合格、稳定的产品，锚固剂中固化剂的颜色必须统一，超快速CKa为黄色、 CK为红色，快速K为蓝色，中速Z为白色，对锚固剂的性能、特征、外形尺寸、搅拌时间、初凝时间及正确的使用方法均在产品中说明。,表1 产品分类及性能指标,7,使用树脂锚固剂的井口内不得同时混用不同生产厂家的锚固剂。变更供应厂家或应用新型锚固剂前必须经本单位分管掘进副总工程师以上技术领导批准，并针对变更后的锚固剂性能采取相应措施。,8,为了杜绝树脂药卷浪费，防止职工偷工减料，探索生产了双速药卷。即一块药卷在两个段头为不同的速度，有利于现场的使用。 树脂药卷直径确定的原则：一是应在确定的钻孔直径条件下，保证树脂药卷能够得到顺利安装；二是保证树脂药卷能够顺利安装的条件下，将其直径尽量加大。树脂锚固剂药卷尽量加大有如下好处：一是在锚杆搅拌树脂药卷时，有利于树脂胶泥和固化剂充分混合，树脂药卷锚固强度能够得到充分发挥；二是在用相同体积的树脂药卷时，由于药卷直径的加大，药卷总长度可以缩短，减少装药工序和药卷在孔中的占据长度，方便锚杆安装。 注意的是锚索安装时不得使用两块双速药卷。在搅拌的时间控制以两者交界的时间为标准，并在说明书中予以规定。 徐矿集团为了规范产品，由过去的8个树脂药卷生产厂家的整合至2家，有利于技术规范管理，保证质量。井下现场要防水。,9,钢带有12mm焊接的圆钢带梁，锚杆支护用的梁是由1216mm圆钢加工成的梯子形钢带梁，宽一般为 100mm，长度则等于巷道宽度。图示为W钢带。,10,标准型钢绞线由冷拉光圆钢丝捻制成的钢绞线。 目前常用的有15.24mm、17.8mm、18.9mm的钢绞线三种规格。 现场需要的注意的问题： 1、必须对锚索钢绞线进行防腐处理； 2、端头增大搅拌直径的处理方式，利于锚索钢绞线的搅拌； 3、现场不得截取钢绞线； 4、端头防水。,11,在钢绞线锚具组装件达到实测极限拉力F时，应当是钢绞线的断裂，而不是由锚具的破坏所导致，试验后，锚具部件会有残余变形，但不应出现肉眼可见的裂纹或破坏。,12,锚索托板的承载力应不小于锚索设计承载力Ni的1.5倍。 15.24mm钢绞线锚索锚固力不小于240kN。锚索预紧力不得小于100kN，不大于120kN； 18.9mm锚固力不小于380 kN 。锚索预紧力不得小于120kN，不大于140kN；在特殊地质条件下施工的锚索预紧力应在作业规程、措施中明确规定。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。 15.24mm钢绞线锚索应使用不低于18#槽钢制成，长度为400，中间加焊15015010或17017010的钢板，孔眼居托板中间，且用钻床或冲床加工。 18.9mm钢绞线锚索应使用不低于20#槽钢制成锚索托板的破坏载荷不得小于36t。特殊地点巷道，可在锚索托板与巷道围岩表面之间加一块不小于锚索托板面积、厚度不小于50的湿柳木托板。,13,煤巷锚杆支护巷道应用的网，在强度允许的情况下，宜优先选用塑料或玻璃钢为主要材料的网。巷道铺设的金属网必须使用焊接平网或菱形网，不得使用普通经纬网。,14,做法： 一是对锚杆杆体、托板、螺母做了大量试验室试验，获取了大量的数据资料，经整理分析，提出了锚杆构件合理配置的材料和参数； 二是用合理配置的锚杆构件做示范工程，用实际效果证明以启迪和转变人们的认识； 三是摄制锚杆支护科教片，对有关人员进行锚杆支护材料选择和工艺操作技能教育。 顶板必须使用左旋无纵筋螺纹钢等强锚杆，且其尾部螺纹加工螺纹必须用滚丝机加工；淘汰普通螺母，必须配置封板式快速安装防松加厚螺母；锚杆托板厚度不得小于8mm，面积不得低于100cm2；,15,技术人员在编制规程、措施时必须明确锚杆支护施工顺序，操作要领、工程质量标准。对围岩变形量较大的巷道，可采用两种断面规格检查验收，但巷道变形后的最小断面必须满足掘进期间安全生产的需要，并制定专门措施。移交巷道时应满足采煤工作面安装、回采的设计要求。,16,及时支护是锚杆支护工艺技术的关键环节，通常讲的是露头就锚。及时支护，一是为了安全，在循环进度范围内暴露的顶板都必须先支护好，方可再进行下一道工序的施工，以保护作业区内的人身安全；二是及时加固顶帮，防止出现片帮掉顶，影响锚杆安装质量，减少顶帮松动离层和围岩变形量；三是及时支护落实难度较大，是现场控制的重点。“三软”煤层要求爆破后，煤出一部分，具备顶板支护条件，就要进行支护。同时，在滞后工作面46m处刷掉帮的预留部分。煤帮刷宽应先上后下、两帮同时，刷够一片网面积，就要及时支护；中硬煤层，巷道两帮应同时一次爆破修边成形，支护煤帮始终滞后顶板不超过2.0m。以保证煤帮顶板支护及时与平行作业兼顾，实现质量、数量的相互促进，协调发展。 在松软煤层巷帮的成形控制采取“倒八形 ”预留成形。,17,7001000 28002200 7001000 图 “三软”煤层预留爆破后的倒梯形巷道断面,18,顶锚杆必须逐排由外向迎头顺序施工，每排内锚杆必须由中间向两帮顺序施工，必须采用快速安装工艺钻孔、搅拌、安装，应尽可能减少顶板空锚时间。严禁采用一次性将所有钻孔打好，再一次性安装锚杆的方法施工。 施工锚杆孔要兼顾以下问题：顶部永久支护锚杆必须紧跟迎头，且逐排向迎头施工，距离迎头的最大控顶距离不得超过1个循环进尺加300的距离。每个循环支护工作完成后，紧靠迎头的一排顶部锚杆，距迎头的最大控顶距离不得大于1/2个锚杆排距，不得小于200；巷道顶板最外侧锚杆距帮不大于300，不得小于200；两帮最上端锚杆距顶不大于300，不得小于200；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，其倾斜角度应在支护设计中作出规定，倾斜锚杆宜与异形托板配套使用，以提高锚固效果。锚杆必须推到孔底，螺母外锚杆丝扣长度应在1040之间。安装撅顶道的顶部锚杆螺母丝扣外露宜在3040，便于装撅顶道吊环。撅顶道吊环使用螺母厚度不得低于25，安装时必须上满丝。,19,树脂锚杆配合使用快速安装防松螺母的安装过程为：先打一个锚杆眼铺网上钢带上托盘装锚固剂搅拌(锚固剂初凝) 上紧螺母对准锚带控制孔打下一个锚杆眼装锚固剂搅拌(锚固剂初凝) 上紧螺母。根据测算使用快速安装螺母比使用普通螺母施工效率可提高1/3上，缩短了掘进循环时间，加快了施工速度，效益显著。,20,22 21 1 21 22,21,钻顶板锚杆孔、安装锚杆，可与刷帮、钻帮锚杆孔、安装帮锚杆平行作业。顶板锚索施工，可与掘进工作面钻进炮眼，安装帮、顶锚杆平行作业。 爆破后可先将掘进工作面7m范围内的煤矸耙运到后方，使其达到方便锚杆安装的适当高度，以创造出煤与锚杆安装平行作业的条件。,22,开工准备 打迎头炮眼 爆破落煤 前移前探梁 掘进机落煤 打锚索眼孔 组装锚杆 铺金属网 打顶板锚杆眼 安全点柱 出煤矸 上钢带、梁 打帮锚杆眼 出煤矸 安装帮锚杆 安装顶板锚杆 下一循环 安装锚索 多工序交叉平行作业,23,锚固杆体的丝扣加工的长度为90mm，眼孔的深度超过30mm后，会导致锚杆的丝扣外露小于60mm，螺母外露丝扣不足20mm。 巷道帮部、底角锚杆孔可采用压风扫眼进行清除岩沫。,24,锚杆安装过程中应严格按树脂药卷说明书上规定的搅拌、等待时间等安装方法操作，向孔中送树脂药卷时，应轻轻将药卷试送到孔中。当使用两种胶凝速度的树脂药卷时，应将胶凝速度快的放在前面，胶凝速度慢的放在后面。每个锚杆眼中不得应用两卷及以上双速药卷。应将树脂药卷缓慢匀速地推到眼底后，方可转动机械边旋转边匀速上推，边旋转边匀速上推到眼底的时间一般占总搅拌时间的70%，推到眼底后继续搅拌，其时间一般占总搅拌时间的30%。待树脂药卷搅拌后一段时间、树脂锚固剂已具有锚固能力后方可开始紧固螺母。,25,正 错 错 确 误 误 1 2 图 安装锚杆正确、错误操作示意图,26,错误1：树脂药卷未推至眼底，在眼孔口即开始搅拌，致使锚杆眼壁上沾满树脂药剂，影响锚固效果。错误2：树脂药卷被快速推至眼底，致使锚杆穿进树脂药卷的药包中，俗称“穿糖葫芦”，影响锚固效果。,27,紧固锚杆必须选用静止扭矩不小于1000Nm的锚杆安装机（风炮、气板机），原则上不得人工紧固锚杆螺母。 螺母扭矩按锚杆直径分：18及以下；100 Nm扭矩150 Nm；20及以上：150 Nm扭矩200 Nm。二次紧固必须符合以下要求：18及以下：150 Nm扭矩200 Nm；20及以上：200 Nm扭矩300 Nm。其螺母扭矩大小、二次紧固时间应在作业规程、措施中明确规定。,28,工程技术人员经过现场监测发现，不论应用锚杆钻机或气扳机对锚杆螺母实施的扭矩多大，不论锚索张拉力多大，经过一段时间后，锚杆螺母扭矩和锚索托板的锚托力都经过一个急速下降期、快速承载期和缓慢承载期的过程，甚至有的锚杆的锚托力、螺母扭矩会下降到零，见图。,29,为了防止锚杆、锚索的锚托力在急速下降期带来的被动承载，徐矿集团在煤巷锚杆支护设计时，要求必须给出锚杆螺母的二次紧固、锚索的二次张拉的明确时间和指标。设计时，一方面应考虑到给锚杆、锚索一定的变形、稳定时间，另一方面在不让锚杆、锚索的锚托力下降到最低点且具有一定锚托力的情况下，适时进行锚杆螺母的二次紧固、锚索的二次张拉，以保证锚杆、锚索自安装后自始至终都有适当的锚托力。补强的强度必须高于初期强度。图10、图11中的S1、S1是没有采取补强措施的锚杆、锚索锚托力变化曲线；S2、S2是采取补强措施的锚杆、锚索锚托力变化曲线。,30,对于不同直径的锚杆来说，相同的螺母扭矩所获得的锚杆托板的锚托力不同，若不考虑其它因素的影响，直径越小，初始锚托力越大，直径越大，初始锚托力越小。,31,32,预紧力与螺母安装扭矩之间的关系： P0=kM 预紧力与螺母扭矩成正比，同时取决于系数k。 影响k值的关键因素：螺母与螺纹段间摩擦系数，越大，k值越小；螺母、垫圈端面间摩擦系数，越小，k值越大；锚杆直径，锚杆越粗，k值越小。 提高预应力途径：提高螺母扭矩M；提高转换系数k。提高螺母安装扭矩M：螺母安装扭矩由锚杆机具输出扭矩决定，影响预紧力关键因素。 美国等采用锚杆台车、掘锚机组。钻机扭矩大，400-500Nm，保证锚杆高预紧力。 国内采用单体锚杆钻机，输出扭矩100-150N.m，顶推力10kN，无法实现锚杆高预紧力。 采用专门高扭矩螺母拧紧设备，但增加一道工序；引进、开发锚杆台车和掘锚联合机组。 提高预紧力与螺母扭矩的转换系数k降低螺母与锚杆螺纹段间摩擦系数； 提高螺纹加工精度等级，减少摩擦阻力和摩擦扭矩；采用油脂对螺纹部进行润滑，减少摩擦阻力。 减小螺母、垫圈端面间摩擦系数。 采用高效减摩垫圈，减少螺母、垫圈和托盘之间的摩擦阻力和摩擦扭矩。在螺母与托板之间加金属垫圈和塑料垫圈，可减少摩擦阻力，而且塑料减摩垫圈的材质起着关键作用。,33,网的规格和锚杆的排距协调的原则，尽量是锚杆的联结处采用压茬联接方式的压茬宽度应保持在100200范围内，并用铁丝双排扣连接，且将网拉紧压实，紧贴巷道围岩表面。有条件用锚杆托盘压网的必须采用锚杆托盘压网；采用不压茬联接方式的，其网与网之间必须通过自身连接或用铁丝单排扣连接形成整体。联网材料必须采用不低于14#的双股铁丝联接，联接点间距不大于200。,34,眼孔过浅：有效锚固的距离降低； 眼孔过深：锚固剂被顶入眼底，不参与支护过程；一方面，减少和杜绝剪切的破坏，降低职工的施工难度；另一方面，稳定和提高安装的质量，降低职工的劳动强度。 手动式张拉机具存在效率低下的问题，可防止职工偷懒行为。,35,锚索钢绞线外露距巷道底板小于1.8m时应加防护套。 锚索必须滞后迎头五分之四个排距布置，但距迎头最大距离不得超过2个锚索的排距。 掘进工作面过早支护会因巷道围岩的大变形而造成钢绞线被拉断；太迟支护会造成锚杆锚固段与锚索锚固段之间的岩层离合。实践证明，在围岩表面与锚杆锚固段之间岩层急剧变形期内，锚索不宜支护；在围岩表面与锚杆锚固段之间岩层变形由急剧向缓慢变形转化时，是锚索的最佳支护期。 一般情况下，尤其是地质条件比较差、巷道变形比较大的区域，锚索主要应该起到预防性挤压加固作用，不宜仅仅起到悬吊作用，一旦锚索仅仅起到悬吊作用，悬吊的重量一般都很大，将是很危险的，因此，锚索的施工时间应很好把握。为了弥补锚索低延伸率的弊病，在锚索托板里面可垫一块湿柳木托板。常规情况下顶板越好的情况下，锚索的张拉力相对较小；顶板越差的情况下，锚索的张拉力相对应大些，最好应相应增加托板面积。,36,小孔径预应力锚索支护应采用快速、中速两种树脂锚固剂，先装快速，后装中速。树脂锚固剂用锚索送至孔底后边搅拌边推进，搅拌2030秒停转，等待2分钟后再落下钻机。树脂锚固剂凝固1小时后，方可进行张拉预紧上托盘工作，预紧力一般不小于100kN。,37,（1） 巷道围岩变形观测：主要目的是掌握巷道开挖后不同阶段巷道变形及断面的收敛情况，为准确评价支护效果提供量化指标。（2） 顶板离层观测 目的是对较大范围可能出现的顶板松动离层情况进行连续直观的监测，便于及时发现异常情况，采取相应措施。 （3） 深部围岩位移观测 目的是掌握顶、帮煤(岩)体的变形及松动情况，以便了解巷道变形特征，分析其巷道围岩失稳模式提供依据。（4） 锚杆受力观测主要目的是为评价支护参数是否合理，掌握不同时期顶、帮锚杆随围岩变形的受力变化情况，以及随时掌握工程质量状况提供依据。（5） 锚杆锚固力矩检测 目的是随时掌握锚杆预紧力是否达到设计要求，以保证锚杆支护系统的作用。,38,回采巷道顶板锚固区内的离层临界值由锚固深度和锚杆的延伸率确定锚固岩层内的岩层离层I临界值可根据顶板锚杆延伸率确定。临界值H 为：H =h1式中： 顶板锚杆的延伸率；h1锚杆自由段锚固区内的岩层离层值小于其临界值时，说明顶板锚杆没有发生断裂，锚杆仍能提供较高的锚固力而发挥作用。当该离层值超过其临界值时，说明顶板锚杆已发生断裂，锚杆的锚固作用将大部分丧失。此时应修改锚杆支护参数，如增大锚杆密度、提高锚固力等。,39,水泥砂浆的最大塑性收缩力约为28.5 N,最大塑性收缩开裂应力约为0.003 2 MPa;未经改性处理的聚丙烯纤维对水泥砂浆塑性收缩应力影响较小,塑性减裂作用较小,而改性聚丙烯纤维可使其塑性减裂作用明显增加对水泥基材料的塑性减裂作用。,40,（一）测点布置（1）每组测点包括4个点：顶板、底板和两帮。测点布置时，保证顶底测点连线与两帮测点连线垂直。（2）帮部及顶部测点采用打短锚杆的方式布设，顶部及帮部锚杆打入巷道围岩不小于1000mm，采用1卷K2540树脂锚固剂端头锚固。顶板和两帮测点锚杆外露长度不小于220mm（按设计毛断面施工时），底部测点采用16L1900布设，采用1卷K2350树脂锚固剂端头锚固。锚杆打入底板后外露长度不小于550m，以保证铺轨后测点的定位。（3）测点布设后应作好记号，记录与巷道特征点的距离并编号，并在施工中注意保护，以确保测量数据的准确性和可靠性。（二）测量仪器及方法用钢卷尺和塔尺分别测量各测点到基准点的距离，两测点相邻两次测试数据的差值即为两点相对移近，以此累加相邻两次测试数据的差值即可得两点相对总移近量，测量精度0.1mm。（三）观测时间及数据处理巷道刚掘进时，每天都必须进行日常观测。每次观测数据需要做好记录表，及时整理，并根据观测结果提出相关建议。每天观测记录及分析应及时上报有关人员。,41,围岩深部位移观测（一）测站布置 围岩深部位移测量主要是监测巷道在掘进和受采动影响的整个服务期间内深部围岩变形随时间的变化情况。围岩深部位移测量的目的是：（1）了解巷道围岩各部分不同深度的位移，岩层弱化和破坏的范围（离层情况、塑性区、破碎区的分布等）；（2）判断锚杆与围岩之间是否发生脱离，锚杆应变是否超过极限应变量；（3）为修改锚杆支护设计提供依据。根据量测需要，可每隔50m布置一个深部位移测站。每个测站中钻孔深度为8m，共布置3个钻孔（顶和两帮），每个钻孔内布置不低于4个测点，一个测点安装一个孔内固定器，从巷道表面开始，每1m布置一个测点。,42,巷道顶板活动的主要表现为弯曲下沉、离层、冒顶，必须通过仪器才能监测和掌握他的活动状况，确保安全生产。,43,监测仪器采用目前现场应用较为广泛的为ML-10型顶板离层指示仪。顶板离层指示仪主要用以监测锚杆支护巷道顶板两个范围（锚固范围以内和锚固范围以外）的离层值，它主要由基点锚头、测绳、套管、外测筒与内测筒组成。安装时将深基点（8000mm）锚头固定在深部稳定基岩内，浅基点（2200mm）固定在锚杆端部位置。观测时通过直接读数2个基点与顶板表面相对位移变化情况，可测得顶板总离层量（S）以及相对于深基点的锚固范围之外的离层量（S外）与相对于浅基点锚固范围之内的离层量（S内）。其中，锚固范围之内的离层量（S内）和顶板总离层量（S）可直接从测筒上读出，锚固范围之外的离层量S外= S- S内。当锚杆锚固范围内、外都有离层时，内外测筒分明有离层显示，其示值之和为总离层值。,44,测力锚杆：属于矿山及岩土工程专用测力装置，它主要由矿用锚杆、电阻应变计(传感器)、二次仪表等组成。特点是安装方便、无需换算、直接读取锚杆某一点的力值。 锚杆（锚索）测力计锚杆（锚索）测力计是测定锚杆（锚索）受力变化的仪器，它对工程中常见的各类锚杆（锚索）均可使用。通过对锚杆（锚索）工况的监测，以便对锚杆（锚索）支护质量进行监控，因而也对巷道、峒室、围岩应力（应力显现）进行监控，是研究巷道峒室之稳定性不可缺少的监测仪器。,45,46,附表1 巷道表面位移观测原始数据记录表工程名称： 断面编号： 记录人：,47,附表2 顶板离层仪观测数据记录表工程名称： 断面编号： 记录人：,48,附表3 锚杆拉拔力试验记录表 巷道名称：,49,附表4 锚杆测力计观测原始数据记录表工程名称： 断面编号： 记录人：,50,附表5 多点位移计观测结果数据表工程名称： 编号： 位置： 单位：mm,51,将观测数据记录，并填入表格。绘制观测数据曲线。根据观测曲线分析锚杆工作时轴向力大小以检验单根锚杆的抗拉强度设计值、锚杆支护强度设计是否合理，并依此优化设计方案。每天将观测结果及曲线图汇总报有关人员。根据多点位移计观测数据，绘制以下曲线：（1）各测点位移时间变化曲线将各点每次所测的位移值与测量时间对应，绘制各测点位移时间变化曲线。（2）全断面不同深度围岩位移时间变化曲线 将观测断面内不同多点位移计不同深度测点每次所测的位移与测量时间对应，绘制全断面不同深度围岩位移时间变化曲线。（3）测点位移空间变化曲线将各点每次所测的位移与测量时距迎头距离对应，绘制各测点位移空间变化曲线。（4）全断面不同深度围岩位移空间变化曲线将观测断面内不同多点位移计不同深度测点每次所测的位移与测量时距迎头距离对应，绘制全断面不同深度围岩位移空间变化曲线。,52,53,54,55,56,57,安装顶板离层指示仪现场一般要求： 太原组（俗称屯头系）和山西组（俗称小湖系）煤层一般不超过100m，下石盒子组（俗称夏桥系）一般不超过50m， 特殊地点适当进行增加，包括巷道的交岔点、断层前后。,58,锚杆安装角度测量：1、实际上测量的是锚杆孔的施工角度；2、注意空间角度的测量，巷道截断面内（每排锚杆）锚杆与顶板的夹角、沿巷道中线方向锚杆与顶板的夹角。3、考虑到顶板的倾斜角度，常规顶板锚杆一般设计为锚杆垂直于巷道的顶板，截断面锚杆施工角度测量方法采用两者的数值差，两者的差值就是锚杆的钻孔方位角的施工误差值；纵向方向要考虑巷道坡度的影响，不能忽视沿巷道中线方向锚杆与顶板的夹角误差。4、巷道肩窝锚杆设计往往与顶板不垂直，角度的测量时，要结合设计要求进行测量。,