煤矿巷道支护设计及施工工艺

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/(233)=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=230.63+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120mm3120mm35mm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3宽=2000mm31000mm，网格为长3宽=50mm350mm。

3、混凝土：喷射混凝土采用复合硅酸盐水泥﹙P2C4225﹚，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900mm3900mm，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。

（2）清理待喷巷道范围内的杂物、矸石等，接好风、水管路，输料管路要摆放平直不得有急弯，接头要严密不得漏风。

（3）检查喷浆机是否完好，磨擦板是否紧固，有无漏风等，无问题时，方可进行喷射工作。

（4）检查风、水压是否符合要求，风压应控制在0.1～０.12Mpa，水压应控制在0.25MPa。

2、在喷浆前，先检查待喷巷道的规格质量，必须符合设计要求，方可进行喷射混凝土工作。

3、砼配比为水泥：砂=1：3.6，水泥标号不低于42.5#，砂粒度不大于10 mm，速凝剂掺量为水泥重量的4%。

4、人工搅拌料时要将料搅拌均匀，配比符合要求。

5、为保证喷浆厚度和表面光滑，必须挂线喷浆，即在巷道顶板和巷道两帮分别按巷道设计的净高、净宽挂好三条线，作为检查巷道规格和喷浆厚度的依据。

6、喷浆前要用压风与水将巷道顶帮冲刷干净，并将电缆和其它设备保护好，用木板盖严。

7、喷射手在喷浆前必须戴上胶皮手套、防护口罩、防护眼镜、雨衣和雨裤。

8、喷射中，一人掌握喷枪，一人协同移动输料管，胶管不得出现直角弯。持枪者要一手紧握喷枪，掌握喷射方向，一手握住进水阀门，控制水量大小，严禁枪口对向其他工作人员，喷射时要通过调节水阀门控制合适的水灰比（0.4～0.5）。

9、喷枪与受喷面要基本垂直，最小不得小于750mm，喷枪与受喷面的距离以1.0～1.2 m为宜。

10、喷枪操作时，应使喷头沿螺旋形轨迹(1～1.5m)运行，一圈压半圈(圈径200mm)的均匀缓慢移动。

11、喷射顺序：先下后上，先墙后拱，先凹后凸。喷墙时一次喷厚60～80mm，喷拱时一次喷厚30～40mm，间歇时间15～30分钟。

12、速凝剂必须随喷随掺，不得提前掺入料中。

13、喷射砼必须洒水养护，要求每班洒水1～2次，养护时间不少于28天。

14、两帮必须挖出不少于100 mm深的基础，防止出现“穿裙裸脚”现象。

15、对于渗水或漏水地段，宜采用排、堵的方式来解决。用导水管把水集中导出，当砼形成强度后，再用砂浆封孔。

16、在松散破碎和膨胀性围岩中进行锚喷作业时，必须注意以下几点：

（1）严禁用高压水冲洗围岩，必要时可用压风冲刷。

（2）放炮后立即喷混凝土50mm，水泥标号不低于500#。

（3）喷完混凝土后到下一循环放炮时间间隔不应小于４小时。

（4）可采用金属网、锚杆、锚索进行联合支护。

（5）放炮前，预打超前锚杆，把顶板锚住防止顶板冒落。

17、正在喷浆的回弹料，可回收掺入新料中，但掺量不得超过30%，亦可灌注水沟、台阶等。

18、喷射混凝土的回弹率的规定：拱部不大于25%；两帮不大于15%。

19、为了减少喷射砼的收缩裂缝，应使用潮湿的中粗砂，控制水泥用量，不能太多，严格掌握水灰比，喷层厚度不得低于50mm，并保证最少28天的潮湿养护。

20、严格执行开停机顺序，开机前必须先给水，后开风，再开机，最后上料；停机时，必须先停料，后停机，再关水，最后停风。