巷道掘进技术及顶板管理培训
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在坚硬和稳定的煤、岩层中、确定巷道不设支护时、必须制定安全措施。 2、更换巷道支护时、在拆除原有支护前、应先加固临近支护、拆除原有
支护后、必须及时除掉顶帮活矸和架设永久支护、必要时还应采取临时支护 措施。在倾斜巷道中、必须有防止矸石、物料滚落和支架歪倒的安全措施。
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3、采用锚杆、锚喷等支护形式时、
三、锚杆支护
锚杆支护是使围岩加固而主动承受地压的一种支护方式， 具有快速、安全、经济的特点、是当今世界巷道支护技术的 主要发展方向。
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1、锚杆支护作用原理
1．悬吊作用 悬吊理论认为：锚杆支护的作用是将巷道顶板较
软弱的岩层悬吊在上部坚硬稳定岩层上。这样就能控 制和减弱岩层的下沉和离层、保持顶板的稳定。 2．组合梁理论
掘进技术 及掘进质量标准化
生产技术中心
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巷道支护技术
支护的作用在于改善围岩稳定状况和控制围岩运 动的发展速度、以维护安全的工作空间。围岩是承 受地压的主要结构、设置人工支护只是为了改善和 提高围岩自身支持能力。围岩不仅是施载物体、又 是承载结构体、围岩承载圈和支护体是组构巷道的 统一体、是一个力学体系、是同时承受铅垂与水平 作用力的厚壁圆筒、巷道的开掘与支护都要为保持 与改善围岩的自持能力服务。
作业。 (4)使用锚固剂固定锚杆时、应将孔壁冲洗干净、砂浆锚杆必须灌满填实。 (5)软岩使用锚杆支护时、必须全长锚固。 (6)采用人工上料喷射机喷射混凝土、砂浆时、必须采用潮料、并使用除尘机对上
料口、余气口除尘。喷射前、必须冲洗岩帮。喷射后应有养护措施。作业人员必须 佩戴劳动保护用品。 (7)锚杆必须按规定做拉力试验。煤巷还必须进行顶板离层监测、并用记录牌板显 示。对喷体必须做厚度和强度检查。并有检查和试验记录。在井下做锚固力试验时 、必须有安全措施。 (8)锚杆必须用机械或力矩扳手拧紧、确保锚杆的托板紧贴巷壁。 (9)岩帮的涌水地点、必须处理。 (10)处理堵塞的喷射管路时、喷枪口的前方及其附精近品严课件禁有其他人员。
（2）锚杆长度 当顶板有坚硬岩层或者有塑性区、锚杆的端部应该插入坚硬岩层中或超出塑 性区、如没有坚硬岩石或塑性区过大、则宜使用全长锚固式锚杆。
组合梁理论认为：当顶板岩层中存在没有稳固岩 层的若干薄层状时、通过锚杆的支护作用将这些岩层 锁紧成一个较厚的岩层、由叠合梁变成组合梁、显著 提高了岩梁的抗弯曲能力并减小挠度。
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图 悬吊作用
图 组合梁作用
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6上煤巷道支护设计
当实测的围岩松动圈LP＜1.5m时，悬吊理论是确定支 护参数较好的方法，锚杆的悬吊点是松动圈外的未松 动岩层或煤层。
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一、《煤矿安全规程》有关 巷道支护的规定
1、掘进工作面严禁空顶作业。靠近掘进工作面10m内的支护、在爆破前 必须加固。爆破崩倒、崩坏的支架必须先行修复、之后方可进入工作面作业 。修复支架时必须先检查顶、帮、并由外向里逐架进行。
在松软的煤、岩层或流砂性地层中及地质破碎带掘进巷道时、必须采取前 探支护或其他措施。
应遵守下列规定：
(1)锚杆、锚喷等支护的端头与掘进工作面的距离、锚杆的形式、规格、安装角度 、混凝土标号、喷体厚度、挂网所采用金属网的规格以及围岩涌水的处理等、必须 符合施工组织设计或作业规程中规定。
(2)采用钻爆法掘进的岩石巷道、必须采用光面爆破。 (3)打锚杆眼前、必须首先敲帮问顶、将活矸处理掉、在确保安全的条件下、方可
； L2——锚杆在巷道中的外漏长度，一般取0.1m。
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2、锚杆间距、排距计算：
设计令间距a、排距b，则 a*b=Q/KHγ=70/2*1.2*14.7Leabharlann Baidu1.98
式中a*b——锚杆间排距，m； Q——锚杆设计锚固力，70KN/根 H——冒落拱高度，取1.2m； γ——被悬吊煤层的重力密度，取14.7KN/m³； K——安全系数，一般取K=2。 3、锚杆直径：d=L/110=2200/110=20
当围岩裂隙发育或者实测的围岩松动圈LP＞1.5m时， 按组合拱理论设计锚杆支护参数。
辽工大科研项目得围岩松动圈为1.2-1.3m，按悬吊理 论计算锚杆参数
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1、锚杆长度计算：
L=KH+L1+L2=1.3*1.2+0.4+0.1=2.06 式中L——锚杆长度，m； H——冒落拱高度，m；取H=1.2 K——安全系数，一般取K=1.3； L1——锚杆锚入稳定煤层的深度，一般按经验取0.4m
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3. 锚索间距
m=0.85B/n=0.85*5.4/2=2.29 式中 n——排数； B——巷道宽度，m。
按GBJ86-85要求：锚索锚固长度La应符合下式：
La≥k*d* fs/(4* fc)=2*18.9*1770/(4*10)=1672.65mm 式中 k——安全系数，一般取2； d——锚索钢铰线直径，mm； fs——钢绞线抗拉强度，N/mm2；（1770） fc——锚索与锚固剂的设计粘结强度，一般煤巷锚索多用
树脂作锚固剂，其粘结强度，fc＝10N/mm2。
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2、锚杆布置主要技术参数
（1）“三径”的合理匹配 1)钻孔直径：煤巷锚杆钻孔直径应采用φ28mm、不宜采用大于φ33mm的 。 2)锚杆直径：使用无纵筋左旋螺纹钢锚杆时、钻孔直径与锚杆直径之差应为 4-1Omm之间、最佳值为5-6mm。 3)树脂卷直径：当使用φ2 8mm钻孔直径和φ16-22mm带纵筋螺纹钢锚杆 时、树脂卷直径应为φ23-φ25mm；当使用φ26mm和φ43mm的钻孔时 、应分别使用φ23mm和φ28mm的树脂卷。
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1. 锚索长度的确定
X= X1 + X 2 + X 3
=0.3+1.3+1.8=3.4m
式中 X 1——锚索外露长度，取0.3m； X3——锚索锚固长度，取1.8m； X2——潜在不稳定煤层高度，m；
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2. 锚索排距
s=3σ/4B2γk=3*400/（4*5.4*2*14.7*0.5）=3.78 式中 σ——每根锚索最低破断载荷，400 kN； γ——煤岩体积力，kN/m3；（14.7） B——巷道宽度m； k——安全系数，取0.5；
支护后、必须及时除掉顶帮活矸和架设永久支护、必要时还应采取临时支护 措施。在倾斜巷道中、必须有防止矸石、物料滚落和支架歪倒的安全措施。
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3、采用锚杆、锚喷等支护形式时、
三、锚杆支护
锚杆支护是使围岩加固而主动承受地压的一种支护方式， 具有快速、安全、经济的特点、是当今世界巷道支护技术的 主要发展方向。
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1、锚杆支护作用原理
1．悬吊作用 悬吊理论认为：锚杆支护的作用是将巷道顶板较
软弱的岩层悬吊在上部坚硬稳定岩层上。这样就能控 制和减弱岩层的下沉和离层、保持顶板的稳定。 2．组合梁理论
掘进技术 及掘进质量标准化
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支护的作用在于改善围岩稳定状况和控制围岩运 动的发展速度、以维护安全的工作空间。围岩是承 受地压的主要结构、设置人工支护只是为了改善和 提高围岩自身支持能力。围岩不仅是施载物体、又 是承载结构体、围岩承载圈和支护体是组构巷道的 统一体、是一个力学体系、是同时承受铅垂与水平 作用力的厚壁圆筒、巷道的开掘与支护都要为保持 与改善围岩的自持能力服务。
作业。 (4)使用锚固剂固定锚杆时、应将孔壁冲洗干净、砂浆锚杆必须灌满填实。 (5)软岩使用锚杆支护时、必须全长锚固。 (6)采用人工上料喷射机喷射混凝土、砂浆时、必须采用潮料、并使用除尘机对上
料口、余气口除尘。喷射前、必须冲洗岩帮。喷射后应有养护措施。作业人员必须 佩戴劳动保护用品。 (7)锚杆必须按规定做拉力试验。煤巷还必须进行顶板离层监测、并用记录牌板显 示。对喷体必须做厚度和强度检查。并有检查和试验记录。在井下做锚固力试验时 、必须有安全措施。 (8)锚杆必须用机械或力矩扳手拧紧、确保锚杆的托板紧贴巷壁。 (9)岩帮的涌水地点、必须处理。 (10)处理堵塞的喷射管路时、喷枪口的前方及其附精近品严课件禁有其他人员。
（2）锚杆长度 当顶板有坚硬岩层或者有塑性区、锚杆的端部应该插入坚硬岩层中或超出塑 性区、如没有坚硬岩石或塑性区过大、则宜使用全长锚固式锚杆。
组合梁理论认为：当顶板岩层中存在没有稳固岩 层的若干薄层状时、通过锚杆的支护作用将这些岩层 锁紧成一个较厚的岩层、由叠合梁变成组合梁、显著 提高了岩梁的抗弯曲能力并减小挠度。
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图 悬吊作用
图 组合梁作用
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6上煤巷道支护设计
当实测的围岩松动圈LP＜1.5m时，悬吊理论是确定支 护参数较好的方法，锚杆的悬吊点是松动圈外的未松 动岩层或煤层。
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一、《煤矿安全规程》有关 巷道支护的规定
1、掘进工作面严禁空顶作业。靠近掘进工作面10m内的支护、在爆破前 必须加固。爆破崩倒、崩坏的支架必须先行修复、之后方可进入工作面作业 。修复支架时必须先检查顶、帮、并由外向里逐架进行。
在松软的煤、岩层或流砂性地层中及地质破碎带掘进巷道时、必须采取前 探支护或其他措施。
应遵守下列规定：
(1)锚杆、锚喷等支护的端头与掘进工作面的距离、锚杆的形式、规格、安装角度 、混凝土标号、喷体厚度、挂网所采用金属网的规格以及围岩涌水的处理等、必须 符合施工组织设计或作业规程中规定。
(2)采用钻爆法掘进的岩石巷道、必须采用光面爆破。 (3)打锚杆眼前、必须首先敲帮问顶、将活矸处理掉、在确保安全的条件下、方可
； L2——锚杆在巷道中的外漏长度，一般取0.1m。
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2、锚杆间距、排距计算：
设计令间距a、排距b，则 a*b=Q/KHγ=70/2*1.2*14.7Leabharlann Baidu1.98
式中a*b——锚杆间排距，m； Q——锚杆设计锚固力，70KN/根 H——冒落拱高度，取1.2m； γ——被悬吊煤层的重力密度，取14.7KN/m³； K——安全系数，一般取K=2。 3、锚杆直径：d=L/110=2200/110=20
当围岩裂隙发育或者实测的围岩松动圈LP＞1.5m时， 按组合拱理论设计锚杆支护参数。
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1、锚杆长度计算：
L=KH+L1+L2=1.3*1.2+0.4+0.1=2.06 式中L——锚杆长度，m； H——冒落拱高度，m；取H=1.2 K——安全系数，一般取K=1.3； L1——锚杆锚入稳定煤层的深度，一般按经验取0.4m
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3. 锚索间距
m=0.85B/n=0.85*5.4/2=2.29 式中 n——排数； B——巷道宽度，m。
按GBJ86-85要求：锚索锚固长度La应符合下式：
La≥k*d* fs/(4* fc)=2*18.9*1770/(4*10)=1672.65mm 式中 k——安全系数，一般取2； d——锚索钢铰线直径，mm； fs——钢绞线抗拉强度，N/mm2；（1770） fc——锚索与锚固剂的设计粘结强度，一般煤巷锚索多用
树脂作锚固剂，其粘结强度，fc＝10N/mm2。
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2、锚杆布置主要技术参数
（1）“三径”的合理匹配 1)钻孔直径：煤巷锚杆钻孔直径应采用φ28mm、不宜采用大于φ33mm的 。 2)锚杆直径：使用无纵筋左旋螺纹钢锚杆时、钻孔直径与锚杆直径之差应为 4-1Omm之间、最佳值为5-6mm。 3)树脂卷直径：当使用φ2 8mm钻孔直径和φ16-22mm带纵筋螺纹钢锚杆 时、树脂卷直径应为φ23-φ25mm；当使用φ26mm和φ43mm的钻孔时 、应分别使用φ23mm和φ28mm的树脂卷。
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1. 锚索长度的确定
X= X1 + X 2 + X 3
=0.3+1.3+1.8=3.4m
式中 X 1——锚索外露长度，取0.3m； X3——锚索锚固长度，取1.8m； X2——潜在不稳定煤层高度，m；
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2. 锚索排距
s=3σ/4B2γk=3*400/（4*5.4*2*14.7*0.5）=3.78 式中 σ——每根锚索最低破断载荷，400 kN； γ——煤岩体积力，kN/m3；（14.7） B——巷道宽度m； k——安全系数，取0.5；