1 C20煤层概况 1
2巷道支护方案设计 1
2.1巷道断面设计 1
2.2巷道临时支护 1
2.3巷道宽度控制 1
2.4支护方案 2
2.4.1方案一? 中空注浆锚杆＋注浆锚索＋菱形金属网＋M型钢带+喷浆支护 2
2.4.1.1锚杆参数确定 2
2.4.1.2 锚索参数确定 2
2.4.1.3? 金属网和钢带 2
2.4.1.4安装工艺 2
2.4.1.5? 注浆工艺 4
2.4.1.6 注意事项 6
2.4.2 方案二? 超前注浆+注浆锚杆＋注浆锚索＋菱形金属网＋M型钢带+喷浆支护 6
2.4.3 方案三? 树脂锚杆锚索支护 7
2.4.3.1 锚杆参数确定 7
2.4.3.2锚索参数的确定 7
2.4.3.3锚杆锚索类型和结构 7
2.4.3.4树脂药卷 8
2.4.3.5锚杆锚索施工工艺 8
2.4方案四 工字钢架棚支护 11
2.5 各方案每米耗材 11
3矿山压力观测计划 13
3.1矿压监测站布置 13
3.2观测内容及观测仪器 14
3.2.1巷道相对位移量监测 14
3.2.2顶板离层监测 14
3.2.3锚杆受力监测 14
3.2.4锚索受力监测 15
3.3观测计划 15
附件 16
1 实验目的 22
2 实验场所 22
3 测试对象 22
4 测试设备及材料 22
5 锚固力要求 23
6 试验段巷道支护设计 24
7 现场管理 24
8 人员组织 24
9? 数据分析 25
1 C20煤层概况
?俗称“小炭”。位于含煤岩系下部，上距C19煤层平均3.29m。该煤层结构简单，偶含夹矸。该煤层厚0.57～1.15m，平均0.81m，属本井田主要可采煤层，全区可采，煤层厚度有由东向西逐渐减薄趋势。
2巷道支护方案设计
2.1巷道断面设计
?巷道设计：矮帮高度2.10m，巷道宽度3.6m（不沿空留巷的风巷宽度为3.2 m）。水沟深×宽为300×200mm，水沟应尽量靠高帮。巷道按中腰线破底沿顶板施工（严禁破顶，机巷必须按中线施工）。采用中线施工后，可能因底板起伏不平，使得水沟无法正常自排，在这种情况下，应在靠高帮低洼段作一个小水仓，其大小应根据现场涌水量来确定，并配备具有足够排水能力的潜水泵。巷道断面详见附图1。
2.2巷道临时支护
?为保证掘进施工安全，采用前探梁、内注式单体液压支柱进行临时支护。
?前探梁布置方式：在巷道顶板锚杆末端处，采用吊环将两根11号工字钢梁，长约4m，平行置于吊环内并向掘进头延伸。前探梁的前端铺设长×宽×厚为2200mm×200mm×150mm的木板梁，在吊环处采用长×宽为50mm×20mm的金属楔接顶，使木板梁接顶严实。吊环及巷道临时支护示意图见附图。
?内注式单体液压支柱布置方式：在碛头巷道高帮侧和矮帮侧各布置2根内注式单体支柱，配木梁顶或金属顶梁。
?临时支护跟拢碛头，正式支护滞后碛头距离不大于0.9米（放炮后）。
2.3巷道宽度控制
?施工时要严格按设计要求控制巷道宽度。一般情况下，巷道的宽度不得超过设计宽度的200mm。如因不可抗拒的原因造成施工断面超宽、超高大于500mm时，必须变更支护设计，采用补打锚杆（锚索）或棚子支护进行加固。当巷道超宽大于200mm时，应采取加强措施，如增打锚杆等。一般情况下，超宽在200mm～400mm时，增加1根锚杆；超宽大于400mm时，增加2根锚杆。
?为了避免巷道超宽现象的出现，在巷道掘进过程中，如果采用炮掘，掏槽眼应靠掘进巷道的下部。同时，合理确定扩大眼、周边眼的位置和装药量，保证巷道成形断面达到设计要求，并尽量减少放炮震动对顶板及两帮岩层的不利影响。
2.4支护方案
?（1）注浆锚杆＋注浆锚索＋菱形金属网＋M型钢带+喷浆的支护方式；
?（2）超前注浆+注浆锚杆＋注浆锚索＋菱形金属网＋M型钢带+喷浆的支护方式；
?（3）树脂锚杆＋锚索＋菱形金属网＋M型钢带+喷浆的支护方式，
?（4）架棚支护。
?各种支护方案详见附图。
?试验巷道采用方案一和方案四联合支护形式，详见S1224掘进巷道中空注浆锚杆实验方案。
2.4.1方案一? 中空注浆锚杆＋注浆锚索＋菱形金属网＋M型钢带+喷浆支护
2.4.1.1锚杆参数确定
?顶板采用中空注浆锚杆，选用25mm的左旋20MnSi（锰硅）锚杆,长2.2m。锚杆的外露长度不大于100mm，托板规格150×150×8。
?顶锚杆安装时先用树脂药卷端锚（药卷规格Z2870），然后再注浆全长锚固。
?帮锚杆采用16mm的螺纹钢可回收锚杆,长1.5m, 托板规格120×120×8。
2.4.1.2 锚索参数确定
?中空注浆锚索采用直径25mm的左旋20MnSi（锰硅）锚索，锚索长度为10.3m（通过连接套连接而成），锚索的外露长度不大于100mm。每2.4m布置一组锚索。托板规格250×250×12。
2.4.1.3? 金属网和钢带
?采用10#铁丝编织的菱形金属网，网孔50×50。选用GRT-M3钢带。
2.4.1.4施工工艺
?（1）施工顺序
?①架棚支护
?工作面放炮后，先移前探梁进行临时支护后出煤矸，然后开始铺设顶网、架棚支护，架料之间用撑杆连接成整体防倒。架料间距0.8米。架料支护空顶距(放炮后)不大于0.9米，前探梁临时支护必须跟拢碛头。
?②在架料间进行锚网支护
?打顶板注浆锚杆孔，加钢带，安装中空注浆锚杆，先用树脂药卷端锚，再注浆锚固；打注浆锚索孔，安装中空注浆锚索，先用树脂药卷端锚，再注浆锚固；打两帮锚杆孔、铺帮网、两帮安装可回收锚杆。
?锚杆间排距0.8米，每2.4米布置一组锚索(两根)，锚索分别布置在距高帮1米和距矮帮1.5米处。锚网支护滞后碛头不大于1.6米，锚索支护滞后碛头不大于3米。
?经测试锚杆锚索在使用树脂药卷端锚后初锚力大于5吨，则注浆可滞后碛头5-10米，否则安装锚杆后立即注浆。
?③喷浆
?初喷滞后碛头距离不大于5米，复喷（达设计厚度要求）滞后碛头距离不大于20米。
?（2）锚杆安装工艺
?1）钻锚杆孔
?①首先，敲帮问顶。仔细检查顶帮围岩情况，去掉悬矸、危岩。安设前探梁，做好临时支护。
?②按中线严格检查巷道断面规格，不符合要求时必须先进行处理。
?③按设计要求确定锚杆孔的位置（误差不超过±50mm）和打眼方向，锚杆孔尽量垂直巷道表面，增大与软弱结构面的夹角。
?④打眼前在钻杆上做好标志，使钻孔深度与锚杆锚索长度相匹配，保证锚杆外露100mm。钻孔深度误差不超过±50mm，严禁超钻或欠钻。
?⑤钻孔顺序，应由外向里（掘进头）先顶后帮的顺序依次进行。
?⑥成孔后，必须将孔内的岩粉、积水清理干净。
?2）安装锚杆
?①装药卷
?顶板每根锚杆锚索使用Z2370药卷1只，采用端锚方式先固定好锚杆锚索，为注浆施工创造条件。
?装药卷之前应先检查锚杆孔的质量（深度与角度），锚杆构件是否齐全，杆尾是否已涂防锈油脂以及袋装药卷是否硬化，过期或损坏等，已硬化或过期的药卷严禁使用。
?②插入锚杆杆体
?锚杆杆尾通过连接套与锚杆机头连接，杆端插入已装好树脂药卷的岩孔内，升起锚杆机并利用锚杆杆体将孔口处的药卷匀速地推送至孔内，使药卷接触到孔底为止。
?③搅拌药卷
?药卷搅拌时间过短，药卷中的固化剂与树脂胶黏剂不能充分起化学反应而影响凝胶和固化效果；搅拌时间过长，使已经凝胶和固化的树脂遭到破坏，同样影响锚固效果。所以，将药卷匀速搅拌和推送至孔内的时间为20±5s。
?④10min以后，先卸下专用套筒，装上锚网、托板、螺帽，并将其托到紧贴顶板位置。
?⑤注意事项
?在打顶板靠高帮的锚杆时，注意锚杆与顶板表面的夹角保持60°左右。在打高帮锚杆时，最上面一根锚杆要与水平呈15°左右的夹角；顶板安装5根锚杆，高帮安装4根锚杆，矮帮安装3根锚杆，一个截面总共安装13跟锚杆。巷道锚杆具体的布置情况见附图3。
?在任何煤巷作业地点，不得使用作为永久支护的锚杆、锚索、金属网起吊设备或其它重物。锚杆支护作业场所距工作面200m内，必须备有5～10架备用棚及相应的复合支护材料，以备改变支护方式和抢险之需。
?3）金属网安装
?等待10min之后（针对安装锚杆），去掉专用套筒，挂金属网要紧贴岩面，压茬严密且不少于100mm，网与网之间间隔0.3m用10#铁丝连接并拧紧。
?顶网与帮网应相互搭接。顶板与高帮、矮帮的夹角处，采用铺设高帮的金属网务必要搭接到顶板靠高帮的锚杆上，然后经过高帮靠顶板的锚杆上，最后搭接到高帮的第二根锚杆上（从顶板往下）。矮帮的处理也采用同样的方式进行。
?4）钢带安装
?金属网安装以后，将钢带孔置于锚杆内加托盘，用锚杆机上紧锚杆螺母，并达到不小于60N·m的预紧力。
?5）注浆
?安装好止浆塞和注浆连接装置，进行注浆，详见2.4.1.5。
?6)喷浆
?喷浆厚度50 mm, 初喷滞后碛头距离不大于5米，复喷（达设计厚度要求）滞后碛头距离不大于20米。
?（3）注浆工艺
?1）注浆量
?锚索孔进入C19下采空区，注入的浆液跟C20煤层与C19下分层采空区较好的黏结，形成黏结性较好的整体。实际注浆量根据现场试验情况确定。
?2）注浆液
?采用水泥单液浆。水泥采用42.5普通硅酸盐水泥，水灰比在0.7～1.0之间，并掺加3％～5％的水玻璃，5％的生石膏。
?3）注浆压力
?注浆需要一定压力克服裂隙阻力以便浆液渗入围岩，因注浆孔深、围岩裂隙发育，应采用较小的注浆压力。因此，确定注浆压力为0.1～1.5MPa。
?4）注浆时间
?如果单孔连续注1 h ～2 h 不升压，可适当调高浓度；如果单孔段吸浆量过大，可以采取间歇法施工，即单孔采用间歇法多次注浆。无效时可采用双液浆注浆机进行注浆，根据现场具体情况而定。
?5）注浆设备
?注浆设备选用2ZBYS-4.2/10-15型双液浆注浆或瓦斯抽放孔专用封孔泵。
?6）施工工艺
?注浆施工工艺流程是：施工准备——钻锚杆锚索孔——挂网、安装钢带—安装中空注浆锚杆锚索—造浆——注浆施工——清理注浆机具。
?7）注意事项
?①打眼封孔。封孔是比较关键的注浆施工技术，孔口不封好，容易出现跑浆漏浆，浪费材料，影响注浆效果。用钻机打40mm的孔，要求孔口段尽量保持完好有利封孔。采用中空注浆锚杆锚索配套的止浆塞进行封孔。
?②注浆顺序。封孔可靠后，进行注浆，其注浆顺序为先进行矮帮锚杆锚索注浆，后进行高帮锚杆锚索的注浆。
?③拌料注浆。浆液在配浆容器中人工配制。浆液水灰比为0. 7～1.0，掺加3％～5％的水玻璃、5％的生石膏，搅拌5min后制成单液水泥浆。开泵注浆按定压、定量控制注浆，注浆压力开始时不宜过大，根据现在情况确定注浆压力。
?④注浆应当连续，因故停止注浆或注浆结束时，必须注入清水，清水注入量不小于注浆孔的容量，然后取下注浆管吸入清水冲洗注浆机及管路。注浆时，需边注边搅拌，防止浆液沉淀。
?⑤注浆时吸浆管管口不要露出液面或接触容器底部，防止吸入空气造成不吸浆或吸入块状物造成管路堵塞。
?⑥在注浆过程中，要严防碎渣等杂物进入管路或泵体，以免造成堵管或不吸浆，影响注浆效果。
?⑦注浆停止或暂停前，应先关闭高压阀，后停机，再拆卸管路。开始注浆时，应先开机后开高压阀。
?⑧注浆过程中，若发现巷道表面有跑浆现象，可提高浆液浓度，必要时可先注漏浆区域，待漏浆区域浆液凝固后再注下一孔。
?⑨清洗。每班结束注浆或暂停一段时间，需要冲洗注浆泵和管路，直到管路末端出清水。
2.4.1.5 注意事项
?（1）在掘进过程中，对于断层破碎带、煤层松软区、地质构造变化带、地应力异常区、动压影响区等围岩支护条件复杂区，必须及时采取应急措施并立即向有关领导和职能部门报告，采取加密锚杆锚索、点柱及架棚等强化支护措施，或采取超前高压注浆锚杆、锚索支护。?
?（2）巷道掘进过程中，每隔30m由矿山地质部门安排一次顶板岩性、厚度变化的检测，并在掘进作业规程中按有关规定制定相关的安全技术措施，以及修改支护设计。
