煤矿运输巷锚杆支护初始设计.doc

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1、XX煤矿2304运输巷锚杆支护初始设计XX科技股份有限公司开采设计事业部 摘 要 本设计是XX煤矿2304运输巷锚杆支护初始设计。采用动态信息支护设计法进行锚杆支护设计。设计步骤包括试验点调查和地质力学评估，煤柱尺寸优化，初始设计，综合监测和信息反馈，修正设计和日常监测。在详细调查试验地点和评估地质力学参数的基础上，结合丰富的设计经验，提出初始设计。它包括支护形式和参数，支护材料，井下施工工艺和安全措施，矿压监测等内容。该设计实施于井下后，还应得到矿压监测的验证或修改。关键词：XX煤矿 2304运输巷 锚杆支护 动态信息设计 目 录摘要前言1 锚杆支护设计方法介绍2 试验点调查和地质力学评估3

2、 煤柱尺寸优化4 锚杆支护初始设计5 锚杆支护材料6 井下施工工艺和安全措施7 矿压监测 XX煤矿2304运输巷锚杆支护初始设计前言巷道支护是煤炭开采中的一项关键技术。安全、合理、有效的巷道支护是保证矿井高产高效的必要条件。近年来，煤巷锚杆支护技术发展极为迅速。由于这种支护方式具有支护效果好，成本低等诸多特点，它的广泛应用给煤矿企业带来巨大的技术经济效益。锚杆支护已经成为巷道支护的一个主要发展方向。XX煤矿位于山西省屯留县境内，潞安矿区中段西部，跨越XX、藕泽等村，东临常村井田，以经线404000线为界，西以经线402000线为界，南以藕泽断层为界，北至纬线4024000线，东西宽2000m，

3、南北长约5830m，面积为11.66km2。矿井埋深在400-500m之间。该矿近两年采煤技术发展非常迅速，从几年前的二三十万吨经过矿井改造，迅速发展成为上百万吨的大型矿井。目前该矿主要以综采放顶煤开采为主。XX煤矿目前虽然产量大幅度提高，但从整个矿井的巷道支护情况来看，无论永久性大巷还是回采巷道，目前仍全部采用被动支护形式，支护形式主要包括砌碹、木棚支护和型钢支护。在矿井开采初期，由于巷道不受回采动压影响，这些支护未显示出其支护强度弱的特点，巷道变形较小。但随着矿井的开采，回采动压的影响表现得越来越明显，一些距回采面较近的大巷出现明显的变形，顶板开裂破碎、两帮移进、底臌等现象越来越明显。特别

4、是在孤岛工作面顺槽中，工字钢支护巷道变形非常严重，只是根本无法回收复用。在这种情况下，根本无法在工作面顺槽中进一步使用型钢支护形式。否则将严重影响矿井的正常生产，严重制约矿井的产量。在这种情况下，采用主动的锚杆支护形式取代被动的支护形式已成为XX煤矿巷道支护的必由之路。2304工作面属于孤岛工作面，西部是2305工作面采空区，东部为2303工作面采空区，为提高煤炭采出率，XX煤矿计划在2304孤岛工作面进行小煤柱支护项目研究。XX煤矿与XX科技股份有限公司曾在2302工作面进行过锚杆支护的试验工作，双方合作非常愉快，取得了良好的支护效果，围岩得到有效控制，完全保证了工作面的顺利回采。为了解决2

5、304孤岛工作面小煤柱问题，XX煤矿与XX科技股份有限公司开采设计事业部再次合作进行研究和试验。以下是XX煤矿2304运输巷锚杆支护初始设计。它包括地质力学调查，支护形式和参数设计，支护材料选择，井下施工工艺和安全措施，矿压监测设计等内容。该设计实施于井下后，还应进行矿压监测，以验证或修改本设计，保证巷道安全。1 锚杆支护设计方法介绍 现有的锚杆支护设计方法很多，如基于以往经验和围岩分类的经验设计法，基于某种假说和解析计算的理论设计法，以现场监测数据为基础的监控设计法。大量实践经验证明，单独采用任何一种方法都不符合巷道围岩复杂性和多变性的特点，因而达不到理想的设计效果。只有采用包括试验点调查和

6、地质力学评估、初始设计、井下监测和信息反馈、修正设计和日常监测的动态信息设计方法,才是符合井下巷道围岩特性的科学的设计方法。其中试验点调查包括围岩强度、围岩结构、地应力及锚固性能测试等内容，在此基础上进行地质力学评估和围岩分类，为初始设计提供可靠的参数。初始设计采用数值计算和经验法相结合的方法进行，根据围岩参数和已有实测数据确定出比较合理的初始设计。然后将初始设计实施于井下，并进行详细的围岩位移和锚杆受力监测，根据监测结果验证或修正初始设计。正常施工后还要进行日常监测，保证巷道安全。本设计包括试验点调查和地质力学评估，锚杆支护初始设计，井下施工所需材料、设备和工艺，矿压监测设计和仪器等内容。2

7、 试验点调查和地质力学评估2304综放工作面位于XX煤矿井田西北部，北面和东面与常村煤矿南翼接壤，2304属于孤岛工作面，东西两侧均为采空区。该工作面埋深在400-500m之间，整个工作面基本呈南高北低的趋势。工作面布置如图1。图 1 巷道平面布置图2304运输巷沿3#煤层底板掘进。3#煤位于山西组中下部，属稳定可采煤层。根据3131、3132钻孔情况分析，该工作面煤层厚度在5.65-5.85m之间，含0-3层夹矸，块状为主，局部为粉状，具水平层理。有镜煤条带，亮煤条带及半暗煤组成，条带状结构，玻璃光泽。参照常村煤矿南三采区顶底板岩性，煤层单轴抗压强度在10MPa左右。煤层直接顶为砂质泥岩，厚

8、度4m，灰黑色，块状，岩芯较完整。之上为5.6m的中砂岩，岩芯较完整，之上为3.3m为细砂岩，灰色，厚层状，以石英为主，岩芯完整，之上为4m为粉砂岩，灰色，厚层状，以石英为主，岩芯完整。煤层直接底为2.6m的中砂岩，灰白色，块状，石英长石为主，含黑色矿物、云母及植物化石；老底为2.7m的粉砂岩，黑灰色，块状，间夹薄层泥岩、细砂岩，含黑色矿物和煤屑。地质柱状图见图2。岩性厚度/m柱状强度/MPa岩 性 描 述粉砂岩448.7灰色，厚层状，以石英为主细砂岩3.386.0灰白色，厚层状，以石英为主中砂岩5.675.7灰白色，岩芯较完整粉砂岩4.039.5灰黑色，块状，岩芯较破碎煤5.710.0岩芯破

9、碎，含一层夹矸中砂岩2.670.6灰白色，块状，石英长石为主，含黑色矿物、云母及植物化石粉砂岩2.745.3黑灰色，块状，间夹博层泥岩、细砂岩，含黑色矿物和煤屑图2 综合柱状图2.1 地质构造根据矿方提供的XX煤矿地质报告，矿区内主要构造为王村背斜，由东兴旺村进入井田，穿越XX村至藕泽村之西为藕泽断层所截，区内长约6公里，走向近似南北向，两翼倾角约80，局部可达120。另位于井田内双塔村一带，有老军庄向斜，向南北藕泽断层所截，区内延伸长度约3公里，走向近似南北项，两翼倾角约50。在巷道掘至地质条件变化附近时，应随时根据井下具体情况对支护设计进行调整，必要时采取加固措施。2.2 水文地质情况 根

10、据矿方提供的地质报告，XX井田地表均为第四系黄土覆盖，属丘陵地貌，发育冲沟，区内有三条河流。参照常村矿地质报告，3#煤上部发育有7、8、9、10、11、12号六个砂岩含水层，除7、8号含水层距3#煤层较近外，其他含水层距3号煤较远，而7、8号含水层为较弱含水层。因此，各含水层水对巷道掘进影响不大；预计正常涌水量为9m3/h，最大涌水量为15m3/h。2.3 地应力 XX煤矿2006年在距2302工作面下顺槽口25m处进行过地应力测量工作，测量结果为最大水平主应力为15.16MPa，方向为N22.50E ；最小水平主应力为7.73MPa，垂直主应力为9.67MPa。2.4 粘结强度测试 采用锚杆

11、拉拔计确定树脂锚固剂的粘结强度。该测试工作必须在井下施工之前进行完毕。测试应采用施工中所用的锚杆和树脂药卷，分别在巷道顶板和两帮设计锚固深度上进行三组拉拔试验。粘结强度满足设计要求后方可在井下施工中采用。3 煤柱尺寸对巷道变形量的影响回采对采后掘进的巷道的影响，实际上是在周围煤体上形成了应力升高区和降低区，改变了未受回采影响的煤体内开掘巷道的原始应力状态，从而使巷道在掘进过程中围岩应力的分布、塑性区的大小和周边位移有很大差异。回采引起的煤体的支承应力不仅在工作面附近最高，而且煤体的塑性变形正处于发展阶段，随着与工作面的滞后距离和采后时间的延长，应力和塑性变形均将衰减。这是巷道与工作面滞后的距离

12、和时间不同，掘进期间围岩变形相差悬殊的主要原因。此外，无论是在工作面附近或远离工作面，煤体的应力分布仍呈现应力降低、应力升高和原始应力三个区，不过它们的应力大小已有很大变化而已。若巷道滞后工作面较远，而且与采空之间保留较宽的煤柱，能够避开残存支承压力顶峰的影响，则其在掘进过程中的围岩变形较小。若煤柱较窄，巷道处于残存支承压力顶峰之下，则掘进过程中仍会引起围岩的剧烈变形，遭到严重破坏的窄煤柱，还会引起围岩变形持续发展。沿已稳定的采空区边缘掘进巷道，由于周围应力低于原始应力gH，故掘进期间的围岩变形也较小。通过数值模拟分析及工程实践经验，考虑到2305、2303顺槽原支护形式为架工字钢棚，两工作面

13、回采时煤体破坏可能较严重，确定XX煤矿2304工作面运输巷与2305工作面采空区之间的净隔离煤柱为8m。3 锚杆支护初始设计3.1 设计原则3.1.1 支护参数确定的原则(1) 高可靠性和安全性，尽可能在巷道服务期间不维修或仅进行局部维修；(2) 支护参数和支护材料规格具有较好的适应性和施工可行性，尽可能采用统一的支护参数和材料规格；(3) 在满足前两项原则的前提下，做到经济合理。3.1.2 支护参数确定的依据(1) 临近工作面类似巷道现有支护状况和地质条件；(2) 2304运输巷的地质资料及地质力学测试数据；(3) 数值模拟分析结果；(4) 现有科技成果和工程实践经验。3.2 支护设计方案3

14、.2.1 巷道支护断面设计考虑到2304运输巷在掘进过程中设备尺寸，通风要求和巷道围岩变形预留量，设计巷道断面尺寸如下：巷道断面呈矩形，掘进宽4m，高3m。掘进断面积为12m2。3.2.2 煤柱尺寸确定通过数值模拟分析及工程实践经验，考虑到2301、2303顺槽原支护形式为架工字钢棚，两工作面回采时煤体破坏较严重，考虑到已采面2301可能存在较大积水，确定XX煤矿2304工作面运输巷与2301工作面采空区之间的净隔离煤柱为15m， 2304工作面回风巷与2303工作面采空区之间的净煤柱尺寸为15m。3.2.3 支护方案确定XX矿2304运输巷采用树脂加长锚固高强锚杆支护系统并进行锚索补强。具体

15、支护形式和参数为： (1) 顶板支护 锚杆形式和规格：杆体为22#左旋无纵筋螺纹钢筋，长度2.4m，杆尾螺纹为M24。 锚固方式：树脂加长锚固，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30mm，锚固长度为1200mm。 钢筋托梁规格：采用f14mm的钢筋焊接而成，宽度80mm，长度3800m。 托板：采用拱型高强度托盘配合球形垫和减阻尼龙垫圈。锚杆角度：靠近巷帮的顶板锚杆安设角度为与垂线成15度。网片规格：采用金属网护顶，网孔规格5050mm，网片规格4400900mm。锚杆布置：锚杆排距800mm，每排5根锚杆，间距900mm。 锚索布置：锚索排距1600mm

16、，每两排锚杆打一根锚索。(2) 巷帮支护锚杆形式和规格：杆体为22#左旋无纵筋螺纹钢筋，长度2.0m，杆尾螺纹为M24。锚固方式：树脂端部锚固，采用一支锚固剂，规格为Z2360。钻孔直径为30mm。 钢筋托梁规格：采用f14mm的钢筋焊接而成，宽度80mm，长度2600m。托板：采用拱型高强度托盘配合球形垫和减阻尼龙垫圈。网片规格：采用金属网护帮，网孔规格5050mm，网片规格2600900mm。锚杆布置：锚杆排距800mm，每排每帮4根锚杆，间距800mm。锚杆角度：靠近顶底板的两根锚杆与水平线呈10度。巷道支护布置如图3。图3 巷道支护图4 锚杆支护材料 本次试验所需锚杆支护材料如表1所列

17、。表12304运输巷锚杆支护材料清单序号名称型号每排数每米数100m巷道数10%富余1螺纹钢锚杆22#-M24-240056.256256882螺纹钢锚杆22#-M24-2000810100011003树脂药卷Z23601316.25162517884树脂药卷K233556.256256885钢筋托梁f14-5-80-380011.251251386钢筋托梁f14-4-80-260022.52502757金属网5050mm，4.40.9m11.251251388金属网5050mm，2.60.9m22.52502759锚索f17.8-730010.62562568810锚索托盘300300161

18、0.6256256884.1 锚杆杆体顶板锚杆杆体为左旋无纵筋螺纹钢筋，专用锚杆钢材。杆体公称直径22mm，长度2.4m及2.0m。极限拉断力228kN，屈服力为156kN，延伸率17%。杆尾螺纹规格M24，采用滚压加工工艺成型。4.2 树脂药卷树脂锚固剂型号分别为：Z2360, 即直径23mm，长度600mm，固化时间为中速；K2335，即直径23mm，长度350mm，固化时间为快速。4.3 托板 拱型高强度托盘，力学性能与锚杆杆体配套。配合高强度球形垫和减阻尼龙垫圈。4.4 钢筋托梁组合构件是锚杆支护中的重要部件。它可将单根锚杆联结起来组成一个整体承载结构，显著提高锚杆支护的整体效果。目前

19、锚杆组合构件主要有三种形式，W钢带、平钢带和钢筋托梁。针对XX煤矿，钢筋托梁规格如下：采用f14mm的钢筋焊接而成，宽度80mm。在安装锚杆的位置处焊上两段纵筋，以便安装锚杆。顶钢筋托梁长3.8m，帮钢筋托梁长2.6m，其加工分别如下图4及图5，钢筋托梁规格和力学参数见表2和表3。4.5 金属网巷道铺设金属经纬网，其中顶网规格为4.40.9m，帮网规格为2.60.9m，材料为10铁丝，网孔5050mm，用18#铅丝逐孔连接。4.6 强力锚索锚索材料为f17.8mm，17股高强度低松弛预应力钢绞线，长度7300mm，极限破断拉力为350KN，配合高强度锁具和大托板，锚索张拉要达到10-12t。图

20、4 顶部钢筋托梁加工图图5 帮部钢筋托梁加工图表2 钢筋托梁参数系列钢筋直径f(mm)托梁宽度W(mm)加强筋间距L2(mm)L0(mm)长度L(m)1460100601001002002.04.5162.46.0183.06.0203.24.0表3 钢筋托梁系列的力学参数钢筋直径(mm)截面积(mm2)屈服载荷(kN)拉断力(kN)惯性矩(mm4)14307.973.9117.03771.516402.196.5152.86434.018508.9122.1193.410306.020628.3150.8238.815708.0 注：材质为A3钢，ss=240MPa，sb=380MPa5 井

21、下施工工艺和安全措施井下施工是该项目的关键部分，所以必须按照设计要求，保证施工质量。5.1 施工机具5.1.1锚杆钻机锚杆钻机很多，按锚杆钻机工作原理可分为旋转式、冲击式和冲击旋转式；按锚杆钻机所用动力可分为液压、电动和风动。目前，在煤巷锚杆支护中，单体锚杆钻机得到了广泛的推广使用，它具有机型小、重量轻、搬运方便等优点。现简单介绍江苏江阴矿山器材厂生产的MQT系列风动单体锚杆钻机。该钻机的技术特征如下：(1) 适用范围围岩抗压强度f8；巷道断面形状：矩形、斜顶矩形、梯形；巷道高度1500 3600mm。(2) 主要技术参数压气压力：0.4-0.63MPa静力失速扭矩：130Nm空载转速：630

22、r/min最大推力：6.2kN压气消耗： 3.1m3/min冲洗水压力：0.6-1.2MPa重量：4347kg收缩高度：1080mm、1200mm、1360mm伸长高度：2504mm、3000mm、3630mm(3) 结构与功能MQT锚杆机由回转部分、控制臂、气腿等三个主要部件组成。回转部分由齿轮马达、减速器、通水外壳、钻杆接头、消音器等零部件组成。控制臂由驱轴、阀体、扳机、连接臂、顶杆、快换接头等零部件组成。气腿由一、二、三级缸筒、外缸筒底座、提环等零部件组成。工作时，外管不动，内管向上伸。图6 风动锚杆钻机5.1.2 钻头和钻杆1、 钻杆井下施工中采用的钻杆规格如下：l B19锚杆岩石钻杆

23、；l 26mm煤电钻钻杆；2、钻头井下施工中采用的钻头规格如下：l 27、29mm岩石钻头（图7）l 29mm煤钻头图7 岩石钻头在XX煤矿试验中所需施工机具如表4所列。采用江苏江阴矿山器材厂生产的MQT120型单体风动锚杆机钻装锚杆。配套钻杆为B19型中空钎杆，钻头为f29mm双翼钻头。用煤电钻（或帮锚杆机）钻装煤帮锚杆。5.2 施工前的准备工作 (1) 准备好试验所需的一切材料、机具和矿压观测仪器，并保证质量。(2) 对施工队伍进行技术培训，使其了解试验目的，施工工艺和要求，掌握有关机具的操作，以便在井下施工中保证质量。表4 施工所需机具序号名称型号数量产地1锚杆钻机MQT-1206台江阴

24、矿山器材厂2钻杆B19，1.2m30套同上3钻杆B19，2.4m30套同上4接长钻杆B19，18m10套同上5钻头f29mm,双翼200个同上6钻头f27mm,双翼100个同上7帮锚杆机3台同上8帮钻杆f26mm，2.0m30套同上9煤钻头f29mm200个同上10空压机211风炮2000N.m左右3同上12锚索张拉器对f17.8mm2套北京巧力液压公司5.3 施工工艺和技术要求5.3.1 施工工艺过程施工工序包括掘进和支护两大部分。巷道顶板支护的施工工艺流程为：掘进打掉危岩出煤铺金属网上钢筋托梁临时支护钻顶板中部锚杆孔清孔安装树脂药卷和锚杆用锚杆机搅拌树脂药卷至规定时间停止搅拌并等待1分钟左

25、右从中向外依次安装其它顶板锚杆。帮锚杆施工工艺：挂网上钢筋托梁钻孔、清孔安装树脂药卷和锚杆搅拌树脂药卷等待1分钟左右拧紧螺母安装其它帮锚杆。5.3.2 技术要求(1) 掘进2304运输巷采用综掘机掘进。要求按设计尺寸施工，保证成形质量。不得超挖或欠挖。巷道掘进尺寸与设计尺寸相差不得超过200mm。(2) 临时支护采用前探梁进行临时支护。(3) 安装顶锚杆 锚杆应紧跟掘进头及时支护，最大空顶距不得超过2m。当顶板比较破碎时，应适当缩小空顶范围。 锚杆孔采用单体风动锚杆机完成。先用1.2m的短钎杆，后换2.4m的长钎杆，采用f29mm钻头。钻孔时锚杆机升起，使钻头插入相应的钢带孔中，然后开动锚杆机

26、进行钻孔。顶孔深要求为230030mm，并保证钻孔角度。钻头钻到预定孔深后下缩锚杆机，同时清孔，清除煤粉和泥浆。 放入树脂药卷。锚杆杆体套上托板及带上螺母，杆尾通过安装器与锚杆机机头联接，杆端插入已装好树脂药卷的钻孔中，升起锚杆机，将孔口处的药卷送入孔底。 利用锚杆机搅拌树脂药卷。树脂药卷搅拌是锚杆安装中的关键工序，搅拌时间按厂家要求严格控制。同时要求搅拌过程连续进行，中途不得间断。停止搅拌后等待1分钟左右。 利用气扳机拧紧螺母，使锚杆具有一定的预紧力。拧紧力矩应达到300N.m。 锚杆排距误差不得超过设计值50mm。（4）安装帮锚杆帮锚杆安装过程同顶锚杆。帮孔深要求为190030mm，并保证

27、钻孔角度。（5）锚索采用MQT单体风动锚杆钻机，配B19中空六方接长钻杆和f27mm双翼钻头钻孔。孔深控制在700030mm内。 安装树脂药卷，先放入1个K2335速凝树脂药卷，然后放入2个Z2360中速树脂药卷。插入锚索将树脂药卷推至孔底。 锚索下端用专用搅拌器与锚杆机相连，开机搅拌。先慢后快，待锚索全部插入钻孔后，采用全速旋转搅拌1520S。停止搅拌后等待1分钟，收缩锚杆机，卸下搅拌器。搅拌后锚索外露长度应控制在250300mm。 张拉锚索。装上托板、锚具，用张拉千斤顶张拉锚索至设计预紧力（一般为100120kN），之后卸下千斤顶。 锚索切割。用液压切割器截下锚索的外露部分。 锚索间距误差

28、不得超过设计值50mm。5.4 安全技术措施 !(1) 须定期进行井下锚杆锚固力拉拔试验，每次数量不少于3根。如果发现锚杆实际锚固力与设计值相差较大，必须对锚固参数进行调整和修改。(2) 为了保证施工质量，须对锚杆锚固力进行抽检（10%的比例）,抽检指标为顶锚杆锚固力不得低于100kN，帮锚杆锚固力不低于50kN。发现不合格锚杆，应在其周围补打锚杆。(3) 掘进时形成的巷帮超宽或片帮超宽时，应及时处理，可采用补打单体锚杆的方法进行补强。(4) 巷道地质条件发生变化时，应根据变化程度，调整支护参数或采取应急措施及时处理，如采用锚索加固或缩小排距等。(5) 试验过程中，每隔30m在顶板安装一个离层

29、指示仪，观测围岩移动情况。一旦发生异常现象，观测人员应立即报告有关领导，以便采取相应措施。(6) 顶板铺网时，要求拉直拉紧，网间搭接长度不小于100mm。用18#铁丝逐孔连接牢固。(7) 张拉锚索时，每次使用要两人协作，张拉油缸应与钢绞线保持在同一轴线上，加压后，工具锚卡住钢绞线方能松手，并用18#铁丝将千斤顶绑在顶网上。操作人员要避开张拉缸轴线方向，以保证安全。(8) 液压切割器使用时必须两人协作，将钢绞线穿入切断器后，其中一人一手托住切断器，一手握住手把；另一人拿专用套管将钢绞线套好，以防钢丝散开打伤人员。操作时人员要躲开面部，切断器前方5m范围内不得站人，以防被钢屑溅伤或定刀破裂伤人。切

30、断后的钢丝束不得乱扔，以防扎伤人员。(9) 张拉时，发现不合格锚索，必须在其附近补打合格锚索。锚索安装两天后，如发现预紧力下降，必须及时补拉。6 矿压监测 矿压监测是动态信息设计方法的核心内容之一。通过测试锚杆受力和巷道围岩位移分布，就可比较全面地了解锚杆支护的工作状态，进而验证或修改锚杆支护初始设计，并保证巷道的安全状态。6.1 矿压监测前的准备工作井下实施矿压监测之前，需做好以下工作：(1) 组建矿压监测队伍矿压监测队伍成员由矿方安排，要求对监测工作认真负责，并具有一定巷道支护经验。(2) 准备监测仪器和测点安设物品按照设计要求的规格和数量购置所需监测仪器，准备测点安设所需物品。(3) 准

31、备监测记录表格矿压监测所需记录表格应提前准备好，以供井下测试时使用。(4) 技术培训在井下测试之前，由试验小组对测工进行技术培训。6.2 矿压监测内容和方法本次矿压监测分为综合监测和日常监测。前者的主要作用是验证或修改初始设计，后者主要是为了保证巷道安全。6.2.1 综合监测综合监测内容如表5。测站布置如图8。在2304运输巷中，共设两个测站。巷道掘进100m后设置第一个测站，包括两个巷道表面位移监测断面，一个顶板离层监测断面，一个锚杆受力监测断面。巷道掘进200m设置第二测站。(1) 巷道表面位移采用十字布点法安设表面位移监测断面（图9）。在顶底板中部垂直方向和两帮水平方向钻f30mm、深4

32、00mm的孔，将f30mm、长400mm的木桩打入孔中。顶板和上帮木桩端部安设弯形测钉，底板和下帮木桩端部安设平头测钉。两监测断面沿巷道轴向间隔0.6-1.0m。观测方法表5 巷道综合监测内容序号项目内容1巷道表面位移巷道顶底板、两帮相对移近量，顶板下沉量。2顶板离层锚固区内外顶板岩层位移。3锚杆受力顶板锚杆受力分布，两帮锚杆受力。4巷道破坏状况统计记录巷道围岩破坏位置和程度。测站 1 2支护巷道（距离，m） 30m 50m巷道表面位移顶板离层锚杆受力图 8 综合监测测站布置为：在C、D之间拉紧测绳，A、B之间拉紧钢卷尺，测读AO、AB值；在A、B之间拉紧测绳，C、D之间拉紧钢卷尺，测读CO、

33、CD值；测量精度要求达到1mm，并估计出0.5mm；采用皮卷尺测量监测断面距掘进工作面的距离。测量频度为：距掘进工作面和采煤工作面50m之内，每天观测一次，其它时间每周1-2次。 400mm A 400mm C D O B图9 巷道表面位移监测断面布置（2）顶板离层采用顶板离层指示仪测试顶板岩层锚固范围内外位移值。LBY-3型顶板离层指示仪主要由固定器、测量钢丝、套管、外测筒与内测筒组成。如图10。图10 LBY-3型顶板离层指示仪 离层仪的安装方法和步骤： 钻孔：采用B19中空六方接长式钻杆、F29mm钻头用锚杆机在巷道中线处打垂直钻孔，深度7m；深部基点：用安装杆将深部基点锚固器推入孔中，

34、直至孔底，抽出安装杆后,用手拉一下钢绳，确认锚固器已固定住。浅部基点：用安装杆推入浅部基点锚固器至2.3m处，抽出安装杆后，用手拉一下钢绳，确认锚固器已固定住。孔口套管：安装孔口套管。对准刻度：将A刻度（浅部基点刻度）坠与孔口套管下边缘对齐，将其绳卡卡死并截去多余钢绳；将B刻度（深部基点刻度）坠与A刻度坠下边缘对齐，将其绳卡卡死并截去多余钢绳。初读数：记录初读数。其安装示意图见图11。图11 LBY-3型顶板离层指示仪安装示意图安装注意事项： 离层指示仪安装位置距迎头不得超过1.5m，否则无法捕捉顶板离层的全过程； 钢绳应事先盘好，推入锚固器时逐圈展开，以防纠缠打结； 推入锚固器时，安装杆不能

35、回拉，否则锚固器双爪会从安装杆上端的槽中脱出； 浅部基点锚固器一定要准确定位，为此可提前在安装杆上做好标记； 安装后，两个刻度坠均应处于自由悬垂状态，不得有任何卡阻现象。观测频度：观测频度与表面位移相同。(3) 锚杆受力采用CM200型测力锚杆（见图15）测试顶板锚杆受力。每一观测断面布置8根测力锚杆。在施工时，将正常安装的锚杆换成测力锚杆。测力锚杆的安装方法和步骤： 安装前，在井下测完初读数； 安装位置：测力锚杆应尽可能靠近掘进工作面安装，但必须保证不被掘进机切割头破坏。炮采工作面要采取措施避免崩坏。一般距掘进工作面至少大于0.5m，给掘进机留出足够空间，以免下一循环掘进时测力锚杆受到损害（

36、图12）。安装多个测力锚杆，从左至右编号。 图12 测力锚杆安装位置 图13 测力锚杆安装方向 安装方向：安装测力锚杆要保证杆体上的应变片面向两帮（图13）。安装时，要在搅拌接头上做好标记，以便在搅拌时可以得到正确的安装方向。 安装时，先将安装搅拌接头旋入保护套内，由上端套上托盘，将树脂药卷放入孔中，用杆体将其推至孔底，然后，将安装搅拌接头插入锚杆机输出轴上，开机搅拌药卷。安装时必须保证杆体上的应变片朝向两帮。 搅拌结束待树脂固化后，拧紧螺母，用两把扳手分别卡住保护套和搅拌接头卸下搅拌接头，立即测读并记录第一次读数。 测读时，将测力锚杆与 YJK4500型静态电阻应变仪相连，依次读出1-12个

37、位置的读数。其安装和测量示意图见图14：图14 CM-200型测力锚杆安装和测量示意图1-测力锚杆；2-普通锚杆；3-静态电阻应变仪；4-多通道转换开关；5-安装搅拌接头图15 CM-200型测力锚杆观测频度： 观测频度要求与表面位移观测相同。 采用YGS-200型锚杆测力计测量两帮锚杆受力。井下使用时，将测力计安设在锚杆端部，从液压表读取压力值。观测频度要求与顶板锚杆。(3) 锚杆受力锚杆受力采用锚杆测力计进行观测。测试频度同表面位移。6.2.2 日常监测日常监测包括三部分内容，锚杆锚固力抽检，顶板离层观测和锚杆预紧力矩检测。(1) 锚杆锚固力抽检 巷道掘进施工过程中安排专人，按不小于10%

38、的比例和不大于二天的时间间隔对锚杆锚固力进行抽测。抽测时只做非破坏性拉拔，达到100kN、50kN后可停止拉拔。锚杆拉拔计用于测试树脂锚固剂的粘结强度，检测锚杆锚固力是否达到设计要求。 (1) 仪器组成整套仪器主要由四部分组成（图16）。 动力源：手动泵及管路。手动泵最大液压63MPa，传力介质20#机油。 拉拔器：最大载荷300kN，油缸液压52MPa，行程100mm，油缸容积0.59l。 拉杆：拉杆为一中空的连接杆，端头有阴螺纹，可与锚杆尾端连接。空心及M393的阳螺纹是为适应锚杆尾端长度变化而设计的，能适应不同锚杆尾端长度。 指示仪：配专用MZJ-200型测力指示仪。图16 锚杆拉拔计(

39、2) 技术特征最大加载能力：300kN；行程：100mm；精度：2%；防爆形式：本安型；油缸容积（行程达100mm时）：0.59l；自动卸载保护：行程达100mm时，油缸上有小孔泄油，保护拉拔器，以免受损；适应杆体直径：f14、f16、f18、f20、f22、f25。(2) 顶板离层顶板离层指示仪除作综合监测外，还用作日常监测。巷道每隔30m，安设一个顶板指示仪。在距掘进工作面50m内，观测离层值。50m以外，除非离层松动仍有明显增长的趋势，一般可停止测读具体数据，改为观察两个刻度坠的颜色。由当班班长和跟班技术员负责观察，其他人员也应随时注意观察，以便及早发现异常现象，确保安全。离层指示仪以红

40、、黄、绿三种颜色表示顶板离层松动的严重程度，绿色表示顶部松动离层值较小，处一较稳定的状态；黄色表示离层松动已达到警界值；红色则表示顶板离层松动值较大，已进入危险的状态。(3) 锚杆预紧力矩检测巷道掘进施工过程中，安排专人按不小于30%的比例和不大于二天的时间间隔用力矩示值扳手对锚杆螺母预紧力进行抽测，锚杆达300Nm，即为合格。6.3 监测仪器和物品本次矿压监测所需仪器和物品如表6所列。 表6 矿压监测仪器 名称型号数量产家 锚杆拉拔计 MJY-300/802台 北京开采设计 测力锚杆 CM-200 22根 北京开采设计 接收仪 YJK45001台 北京开采设计 锚杆测力计 YGS-10012个 北京开采设计 顶板离层指示仪 LBY380个 北京开采设计 离层仪安装杆3套 北京开采设计 扭矩扳手3把北京开采设计 钢卷尺 5m2 外购 皮卷尺 50m1 外购 木桩 400mm30个 自制 测绳 10m5根 自制 测钉30个 外购