近距离煤层巷道的支护设计与施工

Ｔ　矗｜　盎辩暴　～　嚣　■■—■■■■瞄曩暖　圜　■■—■■　Ｃ文章编号：１００６—４８７７（２００６）０３—００８１—０３　近距离煤层巷道的支护设计与施工　丁武杰　摘要：通过对近距离煤层巷道钢带锚杆、加预应力锚索、加　在稳定岩层时，将破坏区载荷悬吊于巷道两帮上部　的岩石上（见图３）；如果锚杆在两帮上部岩层中的　锚固力小于破坏区岩层重力时，则不应单独采用锚　杆支护。　护帮锚栓支护的设计方法以及支护参数的选择和施工方法的　探索，解决了近距离煤层巷道的支护。　关键词：近距离煤层巷道；树脂锚固；钢带锚杆；预应力锚索　中图分类号：ＴＤ３５３　文献标识码：Ａ　２按悬吊作用理论确定锚杆和锚索支护参数　以同家梁矿ｌ４　层３ｌｌ盘区，３ｌｌ盘区皮带巷　在近距离煤层巷道中．钢带锚杆、加预应力锚　索吊ｌｌ　工字钢梁和加护帮锚栓支护，已取代了大　量的架棚支护。其施工工艺简单、省工省力、操作　钢带锚杆、加预应力锚索和加护帮支护设计为例，　具体阐述了近距离煤层巷道的支护。　１）该巷设计长度２　２００　ｍ，根据安装皮带和机　掘巷道机组的需要，定为矩形断面，净宽３．６　ｍ，　净高２＿３　ｍ。　２）根据巷道围岩分类方案定为Ⅱ类顶板，采　用钢带锚杆、加预应力锚索吊工字钢梁和加护帮的　联合支护形式。　３）根据ｌ４　层顶底板柱状所描绘煤岩物理力学　性质及组合状态分析，确定采用端部锚固式树脂锚　方便，便于掘进机组机械化施工；且锚固力大。安　全可靠，比架棚支护可节约大量支护材料。降低支　护成本；巷道断面利用率高，减少巷道挖掘量。目　前，钢带锚杆、加预应力锚索和加护帮联合支护。　在同家梁矿ｌ４　层近距离煤层条件下得到广泛应　用。　１　按悬吊原则设计锚杆和锚索支护　巷道开掘以后，两帮与顶　底板都会不同程度地出现一定　范围的破坏区（见图１）。锚　杆及端部锚固式树脂锚索，加端部锚固式护帮锚杆　联合支护形式，ｌ４　层３ｌｌ皮带巷综合柱状图（见　图４）。　杆、锚索和护帮支护的作用就　图１围岩破坏区　在于保持破坏区　范围内煤层的稳　定性。锚杆、锚　索和护帮支护设　计的根据是悬吊　§。　－　蓑柱状层号累计　耋　主兰　备注　．　１２—１与　９　１１．９５　２．６０　１２－－１　煤　黑色半亮型　图２锚杆悬吊　稳定岩层　原则。即：当顶　板一定范围内有　稳定岩层时。将　破坏区载荷悬吊　于稳定岩层上　图３锚索悬吊　深部稳定岩层　裹ｉｌ　霎　４　４．７６　１．７７　粉砂岩　硬联石　深灰色水平　（见图２）；在顶板　一定范围内不存　组Ｉ　霞　３　２．９９　Ｏ．５０　１４－２　煤　黑色半亮型　１４－２　与．　　１　１．　１４—３　煤　黑色半亮型　粉砂岩　灰白色粉细砂　层夹石　收稿日期：２００５一Ｉｌ一２９；修回日期：２００５—１２—１４　作者简介：丁武杰（１９６９一），男，山西大同人。１９９　年７月毕业于山西矿业学院，工程师。　维普资讯 http://www.cqvip.com

磁■暖强圜　嚣　Ｌ　——工字钢梁及锁具的厚度，取０．１　ｍ；　——２．１　钢带锚杆支护参数的确定　锚杆长度（Ｌ）按下式计算：　Ｌ＝Ｌ１十　２十　３，　需外露的张拉长度，取０．２　ｍ。　得出：Ｌ＝４．４２　ｍ，因此锚索长度选４．５　ＩＴＩ。　式中：Ｌ，——锚杆外露长度，取０．０５　ｍ；　Ｌ　——锚杆有效长度，ｍ；　Ｌ，——锚杆锚固力长度，根据上三卷Ｚ－２３３３　锚索倾角：锚索以垂直巷道顶板岩层层面安装　最为有利，考虑后期受回采采动影响有炸帮存在，　因此将锚索载荷悬吊于巷道两帮上部岩层中，所以　确定巷中锚索垂直顶板，两边锚索倾角７２。，呈角　锚式。　型树脂药要求，取０．７～０．９　ｍ。　显然，锚杆外露长度Ｌ，与锚固段长度Ｌ，是容　易确定的，关键是如何确定锚杆有效长度Ｌ　，我们　采用普氏自然平衡拱理论确定Ｌ　的大小，即当，≥　３时：　锚索排间距Ｄ：根据公式Ｄ＝Ｘ／ＱＩＫｙＬ，　式中：Ｄ——锚索间距．ｍ：　Ｋ——锚索安全系数（取２）；　Ｑ——锚索锚固力，取＞１９６　ｋＮ；　——Ｌ２＝ＢＩ２ｆ，　式中：Ｂ——巷道跨度，取３．６　ｍ；　厂——普氏岩石坚固系数（取４）。　则Ｌ２＝０．４５　ｍ，得出：Ｌ＝Ｉ．４　ｍ，因此锚杆长度选１．６　ｍ。　岩石容重，取２３．５２　ｋＮ／ｍ　；　Ｌ——锚索自由伸缩段，取２．８２　ｍ。　得出：Ｄ－２．１ｌ　ｍ。　根据巷道宽度，确定排距１．３　ｍ，间距２．０　ｍ，　锚杆直径ｄ：根据公式ｄ≥１．７８５、／Ｑ　，　式中：ｄ——锚杆杆体直径，ｍｍ；　Ｑ——锚固力，取＞４９ｋＮ；　——选用三眼ｌｌ　工字钢梁长３．２　ｍ，从工字钢筋部开　＝２０　ｍｍ孑Ｌ．其钢绞线选用　＝１５．４　ｍｍ，抗拉强　度＆＝１　８６０　Ｎ／ｍｍ　。　Ａ３螺纹钢抗拉强度，查表得　０．９　ｋＮ／ｃｍ　。　２．３护帮锚栓支护参数的确定　锚杆长度（Ｌ）按下式计算：　Ｌ＝Ｃ＋△．　得出：ｄ＝１３．９　ｍｍ，因此锚杆直径选１６　ｍｍ。　锚杆排间距Ｄ：根据公式Ｄ＝Ｖ￣Ｑ／ＫｒＬ一，　式中：Ｄ——锚杆间距，ｍ；　Ｋ——锚杆安全系数（取１．５～１．８）；　——式中：Ｃ——炸帮深度，取１．１　ｍ；　△——锚固长度，取０．３ｍ。　得出：Ｌ＝Ｉ．４　ｍ，因此护帮锚杆长度选１．７　ｍ，　＝１８　ｍｍ的圆钢．端头麻花式锚固。　锚杆排间距Ｄ：根据公式Ｏ＝Ｖ＇—Ｑ／Ｋ—＇ｙＬ，　式中：Ｄ——锚杆间距，ｍ；　Ｋ——锚杆安全系数（取１．５～１．８）；　——－岩石容重，取２３．５２　ｋＮ／ｍ　。　得出：Ｄ＝Ｉ．１２　ｍ。　根据同家梁矿实际情况，确定排距０．９３　ｍ，间　距１．００　ｍ，配ｗ型四眼钢带，钢带长×宽×厚＝３　２００　ｍｍｘｌ５０　ｍｍｘ５　ｍｍ。　煤的容重，取ｌ２．７４　ｋＮ／ｍ３。　２．２锚索支护参数的确定　因同家梁矿开采１４　层的主采煤层为１４—３　得出：Ｄ＝２．１６　ｍ，根据同家梁矿实际情况确定排间　距０．８　ｍ，间距２．０　ｍ，配砼托板。　３施工工艺　层．根据综合柱状图分析，需另加锚索深入到较稳　定的岩层中，确定锚索支护参数。锚索长度（Ｌ）　３．１掘进方式　采用ＥＢＪ一１２０半煤岩机组沿１４－２　与１４—３　按下式计算：　Ｌ　Ｌ６也　也ｄ，　层分层夹石作为顶板进行掘进，由ＥＢＪ一１２０半煤　岩机组起底保证巷高２－３　ｍ。　３．２钢带锚杆施工方法　每掘进１　ｍ后．在有前探支护的掩护下采用　式中：Ｌ——锚索总长度，ｍ；　Ｌ。——锚索深入到较稳定岩层中的锚固长度，　取１－３　ｍ：　——需要悬吊的不稳定岩层厚度，根据综　合柱状取２．８２ｍ；　Ｍｚ一Ⅲ型液压钻配１．７５　ｍ长　＝１９　ｍｍ钻杆进行打　眼，打眼前根据巷道中线和排间距在顶板上准确定　Ｒ２一　维普资讯 http://www.cqvip.com

兰　曼墨黧墨曼　ＴＡｌＹＵＡ树ＳＣｌ—Ｔ￡Ｃ｝．　位，锚杆孔与顶板垂直，打一个眼上一根锚杆，安　装锚杆前先将三卷ｚ—２３３３型树脂药用锚杆送至眼　底．然后用ＭＺ一１．２型煤电钻配底座带动锚杆向眼　内边推进边搅拌，使树脂药搅拌均匀，搅拌时间２　ｍｉｎ．４根锚杆全部安装后，方可上钢带上垫片并用　根钢绞线全部安装后．待树脂药凝固４０　ｍｉｎ．方可　上１１　工字钢梁上锁具，之后采用ＳＤＢ手动油泵配　张拉千斤顶，对锚索逐根进行预应力张拉，张拉力　控制在２０～２５　ＭＰａ之问。　３．４护帮锚栓施工方法　每掘进２　ｍ后，在有钢带锚杆的掩护下，按间　力矩板将双螺母拧紧，要求钢带与岩面紧贴，锚杆　外露降帽外１Ｏ～３０　ｍｍ。　距２　ｍ在巷道两帮各打上２个护帮锚栓（打护帮锚　３．３锚索吊工字钢梁施工方法　栓可与打上锚索平行作业），打锚杆孔采用Ｍｚ一　每掘进够２　ｍ，在有钢带锚杆支护的掩护下，　１．２型煤电钻配１．８　ｍ长麻花杆进行，打眼前根据护　在钢带间隔内按间距２．０　ｍ，排距１．３　ｍ，打上锚　帮锚栓排间距在巷道两帮准确定位，锚杆孔与巷帮　索，打锚索孔采用Ｍｚ一Ⅲ型液压钻配０＝１９　ｍｍ，　煤壁垂直，打一个眼上一根锚杆，安装锚杆前，先　１．２　ｍ．１．５　ｍ长的组合钻杆配连接套进行，打眼前　将一卷Ｚ一３６３３型树脂药用锚杆送至眼底，然后用　根据巷道中线和排间距在顶板上准确定位，锚索孔　Ｍｚ一１．２型煤电钻带动锚杆边推进边搅拌，使树脂　巷中一个与顶板垂直，两边与顶板平面成７２。角布　药搅拌均匀，搅拌时问２　ｍｉｎ，锚杆安装好后，方　置．打一个眼安装一根钢绞线，安装钢绞线前，先将　可上砼托板，上垫片并用力矩板将双螺母拧紧，要　５卷Ｚ一２３３３型树脂药用钢绞线送至眼底，然后采　求砼托板与煤壁紧贴，锚杆外露降帽外１０～３０　ｍｎｌ。　用ＭＺ一Ⅲ型液压钻配底座带动钢绞线向眼内边推　（大同煤矿集团有限责任公司，山西　大同０３７００３）　进边搅拌，使树脂药搅拌均匀，搅拌时间３　ｍｉｎ，３　（责任编辑刘长生）　Ｓｕｐｐｏｒｔ　Ｄｅｓｉｇｎ　ｏｆ　Ｓｈａｌｌｏｗ　Ｃｏａｌ　Ｌｅｖｅｌ　Ｌａｎｅ　ａｎｄ　ｔｈｅ　Ｃｏｎｓｔｒｕｃｔｉｏｎ　ａｂｏｕｔ　Ｉｔ　Ｄｉｎｇ　Ｗｕｊｉｅ　Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｔｈｒｏｕｇｈ　ｔｈｅ　ｔｏｏｌｓ　ｄｅｓｉｇｎ　ａｎｄ　ｆｏｒ　ｓｈａｌｌｏｗ　ｃｏａｌ　ｌｅｖｅｌ，ｔｈｅ　ｃｈｏｉｃｅ　ｏｆ　ｐａｒａｍｅｔｅｒ　ａｎｄ　ｔｈｅ　ｅｘｐｌｏｒａｔｉｏｎ　ｏｆ　ｃｏｎｓｔｒｕｃｔｉｏｎ　ｍｅｔｈｏｄ，ｔｈｉｓ　ｐａｐｅｒ　ｏｆｆｅｒｓ　ｔｈｅ　ｍｅａｎｓ　ｆｏｒ　ｔｈｅ　ｐｒｏｂｌｅｍｓ　ｏｆ　ｉｎｎｏｖａｔｉｏｎ　ａｂｉｌｉｔｙ　ｓｈａｌｌｏｗ　ｃｏａｌ　ｌｅｖｅｌ　ｌａｎｅ　ｓｕｐｐｏｒｔ．　Ｋｅｙｗｏｒｄｓ：ｓｈａｌｌｏｗ　ｃｏａｌ　ｌｅｖｅｌ　ｌａｎｅ；ｒｅｓｉｎ　ａｎｃｈｏｒ；ｓｔｅｅｌ　ｂｅｌｔ　ｒｏｏｆ　ｂｏｌｔ；ｐｒｅｓｔｒｅｓｓｉｎｇ　ｆｏｒｃｅ　ａｎｃｈｏｒ　ｃａｂｌｅ　（上接第８０页）　久性最重要的因素，处理时先排后防。设计中采用　距。　合理的横纵坡（横坡２．０％，纵坡１．２％），合理布置　５结束语　横向排水的泄水管构造和间距，桥面板悬臂设檐口　由于先简支后连续预应力混凝土桥梁满足行车　滴水。在钢筋混凝土与沥青面层之间设防水性能良　舒适性要求，且施工方便，经验成熟，得到广泛应　好的柔性防水层。　用。目前关注的问题在于体系转换作进一步深化空　此外，为减弱地震对构筑物的不利影响，设计　间计算、临时支座设计和拆除作优化设计等。（太　中做了抗震设施处理，如在墩、台挡块内侧，背墙　原市市政工程设计研究院，山西　太原０３０００２）　与预制箱梁对应位置及可能发生构件刚性撞击的位　（责任编辑刘长生）　置均设有橡胶缓冲块，在断面变化部位加密箍筋间　Ｈｕｏ　Ｓｈａｎ　Ｆｅｎ　Ｈｅ　Ｂｒｉｄｇｅ　Ｄｅｓｉｇｎ　ｏｆ　Ｇｕ　Ｊｉａｏ　Ｃｉｔｙ　ｗｉｔｈ　Ａｄｖａｎｃｅｄ　Ｔｅｃｈｎｉｑｕｅｓ　Ｍｅｎｇ　Ｘｉａｎｑｉｎ　Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｈｕｏ　Ｓｈａｎ　Ｆｅｎ　Ｈｅ　ｂｒｉｄｇｅ　ｓｐａｎｓ　Ｆｅｎ　Ｒｉｖｅｒ，　ｃｏｎｎｅｃｔｉｎｇ　Ｇｕ　Ｊｉａｏ　ｕｒｂａｎ　ａｒｅａ　ａｎｄ　ｔｈｅ　ｕｎｄｅｒ　ｄｅｖｅｌｏｐｅｄ　Ｈｕｏ　Ｓｈａｎ　ｒａｅａ．Ｔｈｉｓ　ｐａｐｅｒ　ｉｎｔｒｏｄｕｃｅｓ　ｔｈｅ　ｄｅｓｉｎｇ　ａｎｄ　ｃｏｍｐｕｔｅｒ　ｃｈａｒａｃｔｅｒｉｓｃｓ　ｏｆ　ｔｈｅ　ｂｒｉｄｇｅ．　Ｋｅｙｗｏｒｄｓ：ｎｄｅｒ　ｓｔｒｕｃｔｕｒｅ；ｌｏｗｅｒ　ｓｔｒｕｃｔｕｒｅ；ｃｏｎｓｔｒｕｃｔ　ｔａｃｔｉｃｓ　一８３—