C20煤層巷道錨杆支護實施方案
目 錄
1 C20煤層概況 1
2巷道支護方案設計1
2.1巷道斷麵設計1
2.2巷道臨時支護 1
2.3巷道寬度控製 1
2.4支護方案 2
2.4.1方案一 中空注漿錨杆+注漿錨索+菱形金屬網+M型鋼帶+噴漿支護 2
2.4.1.1錨杆參數確定 2
2.4.1.2 錨索參數確定 2
2.4.1.3 金屬網和鋼帶 2
2.4.1.4安裝工藝 2
2.4.1.5 注漿工藝 4
2.4.1.6 注意事項 6
2.4.2 方案二 超前注漿+注漿錨杆+注漿錨索+菱形金屬網+M型鋼帶+噴漿支護 6
2.4.3 方案三 樹脂錨杆錨索支護 7
2.4.3.1 錨杆參數確定 7
2.4.3.2錨索參數的確定 7
2.4.3.3錨杆錨索類型和結構 7
2.4.3.4樹脂藥卷 8
2.4.3.5錨杆錨索施工工藝 8
2.4方案四 工字鋼架棚支護 11
2.5 各方案每米耗材 11
3礦山壓力觀測計劃13
3.1礦壓監測站布置 13
3.2觀測內容及觀測儀器 14
3.2.1巷道相對位移量監測 14
3.2.2頂板離層監測 14
3.2.3錨杆受力監測 14
3.2.4錨索受力監測 15
3.3觀測計劃15
附件 16
1 實驗目的 22
2 實驗場所 22
3 測試對象 22
4 測試設備及材料 22
5 錨固力要求 23
6 試驗段巷道支護設計24
7 現場管理24
8 人員組織 24
9 數據03manbetx
25
1 C20煤層概況
俗稱“小炭”。位於含煤岩係下部,上距C19煤層平均3.29m。該煤層結構簡單,偶含夾矸。該煤層厚0.57~1.15m,平均0.81m,屬本井田主要可采煤層,全區可采,煤層厚度有由東向西逐漸減薄趨勢。
2巷道支護方案設計
2.1巷道斷麵設計
巷道設計:矮幫高度2.10m,巷道寬度3.6m(不沿空留巷的風巷寬度為3.2 m)。水溝深×寬為300×200mm,水溝應盡量靠高幫。巷道按中腰線破底沿頂板施工(嚴禁破頂,機巷必須按中線施工)。采用中線施工後,可能因底板起伏不平,使得水溝無法正常自排,在這種情況下,應在靠高幫低窪段作一個小水倉,其大小應根據現場湧水量來確定,並配備具有足夠排水能力的潛水泵。巷道斷麵詳見附圖1。
2.2巷道臨時支護
為保證掘進施工安全,采用前探梁、內注式單體液壓支柱進行臨時支護。
前探梁布置方式:在巷道頂板錨杆末端處,采用吊環將兩根11號工字鋼梁,長約4m,平行置於吊環內並向掘進頭延伸。前探梁的前端鋪設長×寬×厚為2200mm×200mm×150mm的木板梁,在吊環處采用長×寬為50mm×20mm的金屬楔接頂,使木板梁接頂嚴實。吊環及巷道臨時支護示意圖見附圖。
內注式單體液壓支柱布置方式:在磧頭巷道高幫側和矮幫側各布置2根內注式單體支柱,配木梁頂或金屬頂梁。
臨時支護跟攏磧頭,正式支護滯後磧頭距離不大於0.9米(放炮後)。
2.3巷道寬度控製
施工時要嚴格按設計要求控製巷道寬度。一般情況下,巷道的寬度不得超過設計寬度的200mm。如因不可抗拒的原因造成施工斷麵超寬、超高大於500mm時,必須變更支護設計,采用補打錨杆(錨索)或棚子支護進行加固。當巷道超寬大於200mm時,應采取加強措施,如增打錨杆等。一般情況下,超寬在200mm~400mm時,增加1根錨杆;超寬大於400mm時,增加2根錨杆。
為了避免巷道超寬現象的出現,在巷道掘進過程中,如果采用炮掘,掏槽眼應靠掘進巷道的下部。同時,合理確定擴大眼、周邊眼的位置和裝藥量,保證巷道成形斷麵達到設計要求,並盡量減少放炮震動對頂板及兩幫岩層的不利影響。
2.4支護方案
(1)注漿錨杆+注漿錨索+菱形金屬網+M型鋼帶+噴漿的支護方式;
(2)超前注漿+注漿錨杆+注漿錨索+菱形金屬網+M型鋼帶+噴漿的支護方式;
(3)樹脂錨杆+錨索+菱形金屬網+M型鋼帶+噴漿的支護方式,
(4)架棚支護。
各種支護方案詳見附圖。
試驗巷道采用方案一和方案四聯合支護形式,詳見S1224掘進巷道中空注漿錨杆實驗方案。
2.4.1方案一 中空注漿錨杆+注漿錨索+菱形金屬網+M型鋼帶+噴漿支護
2.4.1.1錨杆參數確定
頂板采用中空注漿錨杆,選用25mm的左旋20MnSi(錳矽)錨杆,長2.2m。錨杆的外露長度不大於100mm,托板規格150×150×8。
頂錨杆安裝時先用樹脂藥卷端錨(藥卷規格Z2870),然後再注漿全長錨固。
幫錨杆采用16mm的螺紋鋼可回收錨杆,長1.5m, 托板規格120×120×8。
2.4.1.2 錨索參數確定
中空注漿錨索采用直徑25mm的左旋20MnSi(錳矽)錨索,錨索長度為10.3m(通過連接套連接而成),錨索的外露長度不大於100mm。每2.4m布置一組錨索。托板規格250×250×12。
2.4.1.3 金屬網和鋼帶
采用10#鐵絲編織的菱形金屬網,網孔50×50。選用GRT-M3鋼帶。
2.4.1.4施工工藝
(1)施工順序
①架棚支護
工作麵放炮後,先移前探梁進行臨時支護後出煤矸,然後開始鋪設頂網、架棚支護,架料之間用撐杆連接成整體防倒。架料間距0.8米。架料支護空頂距(放炮後)不大於0.9米,前探梁臨時支護必須跟攏磧頭。
②在架料間進行錨網支護
打頂板注漿錨杆孔,加鋼帶,安裝中空注漿錨杆,先用樹脂藥卷端錨,再注漿錨固;打注漿錨索孔,安裝中空注漿錨索,先用樹脂藥卷端錨,再注漿錨固;打兩幫錨杆孔、鋪幫網、兩幫安裝可回收錨杆。
錨杆間排距0.8米,每2.4米布置一組錨索(兩根),錨索分別布置在距高幫1米和距矮幫1.5米處。錨網支護滯後磧頭不大於1.6米,錨索支護滯後磧頭不大於3米。
經測試錨杆錨索在使用樹脂藥卷端錨後初錨力大於5噸,則注漿可滯後磧頭5-10米,否則安裝錨杆後立即注漿。
③噴漿
初噴滯後磧頭距離不大於5米,複噴(達設計厚度要求)滯後磧頭距離不大於20米。
(2)錨杆安裝工藝
1)鑽錨杆孔
①首先,敲幫問頂。仔細檢查頂幫圍岩情況,去掉懸矸、危岩。安設前探梁,做好臨時支護。
②按中線嚴格檢查巷道斷麵規格,不符合要求時必須先進行處理。
③按設計要求確定錨杆孔的位置(誤差不超過±50mm)和打眼方向,錨杆孔盡量垂直巷道表麵,增大與軟弱結構麵的夾角。
④打眼前在鑽杆上做好標誌,使鑽孔深度與錨杆錨索長度相匹配,保證錨杆外露100mm。鑽孔深度誤差不超過±50mm,嚴禁超鑽或欠鑽。
⑤鑽孔順序,應由外向裏(掘進頭)先頂後幫的順序依次進行。
⑥成孔後,必須將孔內的岩粉、積水清理幹淨。
2)安裝錨杆
①裝藥卷
頂板每根錨杆錨索使用Z2370藥卷1隻,采用端錨方式先固定好錨杆錨索,為注漿施工創造條件。
裝藥卷之前應先檢查錨杆孔的質量(深度與角度),錨杆構件是否齊全,杆尾是否已塗防鏽油脂以及袋裝藥卷是否硬化,過期或損壞等,已硬化或過期的藥卷嚴禁使用。
②插入錨杆杆體
錨杆杆尾通過連接套與錨杆機頭連接,杆端插入已裝好樹脂藥卷的岩孔內,升起錨杆機並利用錨杆杆體將孔口處的藥卷勻速地推送至孔內,使藥卷接觸到孔底為止。
③攪拌藥卷
藥卷攪拌時間過短,藥卷中的固化劑與樹脂膠黏劑不能充分起化學反應而影響凝膠和固化效果;攪拌時間過長,使已經凝膠和固化的樹脂遭到破壞,同樣影響錨固效果。所以,將藥卷勻速攪拌和推送至孔內的時間為20±5s。
④10min以後,先卸下專用套筒,裝上錨網、托板、螺帽,並將其托到緊貼頂板位置。
⑤注意事項
在打頂板靠高幫的錨杆時,注意錨杆與頂板表麵的夾角保持60°左右。在打高幫錨杆時,最上麵一根錨杆要與水平呈15°左右的夾角;頂板安裝5根錨杆,高幫安裝4根錨杆,矮幫安裝3根錨杆,一個截麵總共安裝13跟錨杆。巷道錨杆具體的布置情況見附圖3。
在任何煤巷作業地點,不得使用作為永久支護的錨杆、錨索、金屬網起吊設備或其它重物。錨杆支護作業場所距工作麵200m內,必須備有5~10架備用棚及相應的複合支護材料,以備改變支護方式和搶險之需。
3)金屬網安裝
等待10min之後(針對安裝錨杆),去掉專用套筒,掛金屬網要緊貼岩麵,壓茬嚴密且不少於100mm,網與網之間間隔0.3m用10#鐵絲連接並擰緊。
頂網與幫網應相互搭接。頂板與高幫、矮幫的夾角處,采用鋪設高幫的金屬網務必要搭接到頂板靠高幫的錨杆上,然後經過高幫靠頂板的錨杆上,最後搭接到高幫的第二根錨杆上(從頂板往下)。矮幫的處理也采用同樣的方式進行。
4)鋼帶安裝
金屬網安裝以後,將鋼帶孔置於錨杆內加托盤,用錨杆機上緊錨杆螺母,並達到不小於60N·m的預緊力。
5)注漿
安裝好止漿塞和注漿連接裝置,進行注漿,詳見2.4.1.5。
6)噴漿
噴漿厚度50 mm, 初噴滯後磧頭距離不大於5米,複噴(達設計厚度要求)滯後磧頭距離不大於20米。
(3)注漿工藝
1)注漿量
錨索孔進入C19下采空區,注入的漿液跟C20煤層與C19下分層采空區較好的黏結,形成黏結性較好的整體。實際注漿量根據現場試驗情況確定。
2)注漿液
采用水泥單液漿。水泥采用42.5普通矽酸鹽水泥,水灰比在0.7~1.0之間,並摻加3%~5%的水玻璃,5%的生石膏。
3)注漿壓力
注漿需要一定壓力克服裂隙阻力以便漿液滲入圍岩,因注漿孔深、圍岩裂隙發育,應采用較小的注漿壓力。因此,確定注漿壓力為0.1~1.5MPa。
4)注漿時間
如果單孔連續注1 h ~2 h 不升壓,可適當調高濃度;如果單孔段吸漿量過大,可以采取間歇法施工,即單孔采用間歇法多次注漿。無效時可采用雙液漿注漿機進行注漿,根據現場具體情況而定。
5)注漿設備
注漿設備選用2ZBYS-4.2/10-15型雙液漿注漿或瓦斯抽放孔專用封孔泵。
6)施工工藝
注漿施工工藝流程是:施工準備——鑽錨杆錨索孔——掛網、安裝鋼帶—安裝中空注漿錨杆錨索—造漿——注漿施工——清理注漿機具。
7)注意事項
①打眼封孔。封孔是比較關鍵的注漿施工技術,孔口不封好,容易出現跑漿漏漿,浪費材料,影響注漿效果。用鑽機打40mm的孔,要求孔口段盡量保持完好有利封孔。采用中空注漿錨杆錨索配套的止漿塞進行封孔。
②注漿順序。封孔可靠後,進行注漿,其注漿順序為先進行矮幫錨杆錨索注漿,後進行高幫錨杆錨索的注漿。
③拌料注漿。漿液在配漿容器中人工配製。漿液水灰比為0. 7~1.0,摻加3%~5%的水玻璃、5%的生石膏,攪拌5min後製成單液水泥漿。開泵注漿按定壓、定量控製注漿,注漿壓力開始時不宜過大,根據現在情況確定注漿壓力。
④注漿應當連續,因故停止注漿或注漿結束時,必須注入清水,清水注入量不小於注漿孔的容量,然後取下注漿管吸入清水衝洗注漿機及管路。注漿時,需邊注邊攪拌,防止漿液沉澱。
⑤注漿時吸漿管管口不要露出液麵或接觸容器底部,防止吸入空氣造成不吸漿或吸入塊狀物造成管路堵塞。
⑥在注漿過程中,要嚴防碎渣等雜物進入管路或泵體,以免造成堵管或不吸漿,影響注漿效果。
⑦注漿停止或暫停前,應先關閉高壓閥,後停機,再拆卸管路。開始注漿時,應先開機後開高壓閥。
⑧注漿過程中,若發現巷道表麵有跑漿現象,可提高漿液濃度,必要時可先注漏漿區域,待漏漿區域漿液凝固後再注下一孔。
⑨清洗。每班結束注漿或暫停一段時間,需要衝洗注漿泵和管路,直到管路末端出清水。
2.4.1.5 注意事項
(1)在掘進過程中,對於斷層破碎帶、煤層鬆軟區、地質構造變化帶、地應力異常區、動壓影響區等圍岩支護條件複雜區,必須及時采取應急措施並立即向有關領導和職能部門報告,采取加密錨杆錨索、點柱及架棚等強化支護措施,或采取超前高壓注漿錨杆、錨索支護。
(2)巷道掘進過程中,每隔30m由礦山地質部門安排一次頂板岩性、厚度變化的檢測,並在掘進作業01manbetx
中按有關規定製定相關的安全技術措施,以及修改支護設計。
(3)有關機具設備的使用、操作、維護、保養等均應按廠家的產品說明書或操作指南進行。
(4)錨杆支護作業場所距工作麵200m內,必須備有5~10架備用棚及相應的複合支護材料,以備改變支護方式和搶險之需。
(5)打錨索孔時,接長式鑽杆連接處強度較低,在接頭位置進入孔內之前要控製錨杆機推力,以免鑽杆折斷傷人。
(6)該方案在試驗時,采取先鋪網架棚、再錨網噴支護的方式,經測試錨杆錨固力達到要求並且巷道變形量在規定範圍內,再撤除支架。
2.4.2 方案二 超前注漿+注漿錨杆+注漿錨索+菱形金屬網+M型鋼帶+噴漿支護
如果直接采用注漿錨杆錨索支護效果差,則先對C20煤層巷道頂板進行超前注漿加固,加固後再采用注漿錨杆錨索支護。注漿錨杆錨索、噴漿的設計參數與方案一設計參數相同。
(1)超前注漿鑽孔長度
見圖1,在C20煤層巷道頂板靠兩幫以15°仰角向C19下采空區打注漿孔,巷道中間位置以20°仰角向C19下采空區打注漿孔。注漿孔的排距為4.0m。從現有的地質資料得知:C20煤層頂板到C19下采空區的垂直距離為3.29m,得到靠兩幫頂板注漿加固鑽孔長度為12.7m,巷道中間注漿加固鑽孔長度為9.6m。詳見圖1。
(2)鑽孔、注漿管直徑
注漿鑽孔的直徑為32mm。注漿管直徑20mm。
(3)注漿有關事項同方案一。
2.4.3 方案三 樹脂錨杆錨索支護
在C19未開采區域掘進C20煤層巷道,采用樹脂錨杆錨索支護。
2.4.3.1 錨杆參數確定
(1)錨杆長度
頂錨杆用2.2 m,20MnSi(錳矽)20mm的螺紋鋼錨杆。幫錨杆長度按1.5m考慮,16mm的螺紋鋼可回收錨杆。
(2)錨杆間排距均取800mm。
2.4.3.2錨索參數的確定
錨索長度10.3m,錨索的排距為2.4m,錨索安裝位置分別距高幫1.0m、矮幫1.3m處。
2.4.3.3錨杆錨索類型和結構
(1)錨杆類型及結構
選用20MnSi(錳矽)20mm的螺紋鋼錨杆。其屈服極限為340MPa,強度極限為510Mpa,截麵積為314.2mm2。錨杆設計錨固力>85kN。
(2)錨索類型及結構
錨索采用7股5mm高強度鋼絞線組成。鋼絞線直徑為15.24mm,強度級別1860MPa,公稱截麵積140.00mm2,最低破壞荷載260.7kN,質量1.102kg/m。
鎖具的選擇:以瓦片式為主的鎖具有多種規格,應根據鋼絞線規格選取,保證瓦片與鋼絞線有良好的匹配關係,在這裏選用15.24mm的鎖具。
采用力學性能與樹脂錨杆相匹配的規格為250×250×12mm的高強度托板。
(3)金屬網
設計采用鐵絲菱形金屬網。10#鐵絲進行編織,網孔距50mm×50mm。
(4)托板的使用
為了保證錨杆與鋼帶之間更加緊密的貼合,提高托盤與鋼帶之間的摩擦力,設計了專用蝶形托盤,使鋼帶、托盤、錨杆三者之間成為一個更加統一的整體,減少了錨杆與鋼帶之間的錯動,有利於預防錨杆杆體產生的剪切破壞。見附圖11
(5)鋼帶
選用GRT-M3鋼帶。
2.4.3.4樹脂藥卷
頂錨杆使用Z2370樹脂藥卷2根,錨索使用Z2370樹脂藥卷2根。
2.4.3.5錨杆錨索施工工藝
(1)錨杆施工工藝
工藝同2.4.1.4。
(2)錨索施工工藝
1)錨索的製作步驟
①將成盤(應選購每盤1t的包裝規格)供應的鋼絞線先用8#鐵絲捆3道,然後打開原包裝鋼帶。
②展開2~3圈,按設計長度用無齒(砂輪)刀具截斷。
③重複②加工至所需的錨索根數(但一次不宜截太多,一般應隨用隨截)。
④視情況對錨索的錨固段進行必要的除鏽、除油處理。
⑤將製作好的錨索盤成1.5m的圓環,用細鐵絲等間隔捆3道,存好備用。
⑥不論是鋼絞線還是已製作好的錨索,均要妥善存放,防止黏上油汙,否則會嚴重影響錨固力。
2)錨索安裝工藝
①在巷道兩排錨杆之間頂板中間靠高幫1.3m、靠矮幫1 m處分別設置錨索鑽孔,錨索鑽孔排距2.4m。錨索鑽孔與頂板夾角為75°。
②采用打頂板的錨杆機配中空六方接長式鑽杆濕式打眼。為保證孔深符合要求,可在起始鑽杆上用白色或黃色油漆標出終孔位置。
③檢查藥卷和錨索。插入樹脂藥卷前應檢查其質量(以手感柔軟為合格)。已硬化或過期的藥卷嚴禁使用。用棉絲將錨索錨固段的水、煤屑等擦幹淨。
④錨索下端裝上專用攪拌驅動器,2人配合用錨索頂住錨固劑緩緩送入鑽孔(注意不要反複抽來錨索),確保錨固劑全部送到孔底。
⑤嚴格錨固劑攪拌過程。將專用攪拌驅動器尾部六方頭插入錨杆機上。一人扶住機頭,一人操作錨杆機,邊推進邊攪拌,前半程用慢速旋轉,後半程用快速旋轉。攪拌時間控製在20~30s。
⑥確保錨固劑的凝固時間。攪拌一定時間以後,應繼續保持錨杆機的推力處於停止攪拌狀態,約3min以後才能卸下錨杆機。否則,將引起錨索下滑,影響錨固力。
⑦10min以後,先卸下專用攪拌驅動器,裝上錨網、托梁、托板、鎖具,並將其托到緊貼頂板位置。
⑧2人一起將張拉千斤頂套在錨索上並用手托住,開泵進行張拉,並注意觀察壓力表讀數,達到60KN預緊力後,結束千斤頂推進,迅速換向回程。
⑨卸下張拉千斤頂(注意用手接住避免墜落),用液壓切割器截下錨索的外露部分(可將一個班或幾個班安裝的錨索集中切割,但應注意安全,不能讓錨索外露部分傷人)。
3)錨索施工注意事項
①打錨索孔時,接長式鑽杆連接處強度較低,在接頭位置進入孔內之前要控製錨杆機推力,以免鑽杆折斷傷人。
②鬆開盤住的錨索時,要注意其彈性較大,防止彈開傷人。
③錨索要隨打隨安裝,也可以把當班安裝的錨索集中一次進行張拉。
④張拉錨索前,應先檢查張拉千斤頂、油泵各油路接頭處是否有鬆動,若發現有鬆動現象應及時擰緊。
⑤張拉錨索時,應使張拉油缸與錨索保持同軸。張拉千斤頂卡住錨索後,人員可撤到千斤頂側麵,張拉千斤頂時,下方嚴禁站人。
⑥掘進過程中遇到的地質條件惡化時,必須及時采取應急措施並立即向有關領導和職能部門報告。
⑦巷道掘進過程中,每隔30m由礦山地質部門安排一次頂板岩性、厚度變化的檢測,並在掘進作業01manbetx
中按有關規定製定相關的安全技術措施,以及修改支護設計。
⑧有關機具設備的使用、操作、維護、保養等均應按廠家的產品說明書或操作指南進行。
(3)金屬網安裝
等待10min之後(針對安裝錨杆),去掉專用套筒,掛金屬網要緊貼岩麵,壓茬嚴密且不少於100mm,網與網之間間隔0.3m用10#鐵絲連接並擰緊,錨網規格為1000×1000mm。頂板鋪設4張金屬菱形網,高幫鋪設3張金屬菱形網,矮幫鋪設2張金屬菱形網。
頂網與幫網應相互搭接。頂板與高幫、矮幫的夾角處,采用鋪設高幫的金屬網務必要搭接到頂板靠高幫的錨杆上,然後經過高幫靠頂板的錨杆上,最後搭接到高幫的第二根錨杆上(從頂板往下)。矮幫的處理也采用同樣的方式進行。
(4)鋼帶安裝
金屬網安裝以後,將鋼帶孔置於錨杆內加托盤,用錨杆機上緊錨杆螺母,並達到不小於60N·m的預緊力。
(5)噴漿
厚度50 mm。要求同方案一。
(6)遇特殊地層處理
在掘進過程中,對於斷層破碎帶、煤層鬆軟區、地質構造變化帶、地應力異常區、動壓影響區等圍岩支護條件複雜區,必須采取加密錨杆、全長錨固、錨索錨固、點柱及架棚等強化支護措施。
2.4方案四 工字鋼架棚支護
若C20煤層巷道完整頂板薄,十分破碎,注漿效果差;或C20與C19層間岩層厚度小於錨杆設計長度時(即采用錨杆支護,錨杆的端部可能揭穿C19上采空區),采用工字鋼梁棚子支護,棚子間距800mm。見附圖6
(1)兩幫支護
兩幫采用一定長度的11#工字鋼,因底板較鬆軟,支護時需要掏一定深度的窩子,所以腿子加工長度應超過兩幫高度200mm。梁子與腿子之間采用螺母與扁鋼筋連接,使其成為一個整體。
兩幫采用水泥背板背幫,水泥背板的規格為1000×150×30mm,內嵌數根直徑6mm的小鋼筋。設計強度應滿足C20的要求,配比為水泥∶砂∶石∶水=mco∶mso∶mg0∶mWo=331∶685∶1390∶195=1∶2.07∶4.20∶0.59,水灰比(W/C)=0.59,碎石粒徑為5~20mm,設計密度為2.6kg/m3,水泥采用32.5矽酸鹽水泥,每塊水泥背板重量約11.7kg。
(2)頂板支護
頂板支護方式采用11#工字鋼+金屬網+水泥背板背頂,注意背頂一定要嚴實,防止漏頂或空頂。
(3)工藝
放炮—安全檢查—移前探梁—出矸—鋪頂網—架棚—水泥背板背幫背頂。
2.5 各方案每米耗材
2.5.1中空注漿錨杆錨索支護
3礦山壓力觀測計劃
3.1礦壓監測站布置
(1)巷道表麵相對位移監測
在正常條件下觀測時,每條巷道間隔50m設3個測站(本方案根據具體情況而定),每個測站設3個位移觀測麵,每個觀測麵設3對測點,采用“井”字布點(其中垂直兩對,水平一對),截麵間距0.8m。
位移觀測點的布置:孔徑為33mm,孔深為200mm,采用25mm圓鋼在孔內用水泥砂漿充填。在構件一端加工成圓形或錐形的凹槽,其深度控製在1cm左右,其目的是為了便於與測杆的接觸。
測站與測點的關係及構件圖詳見附圖8。
(2)頂板離層監測
頂板離層儀安設數量可參考表3-1。
表3-1 頂板離層儀安設數量
本方案每隔50m在頂板安設一組多點離層儀。
離層儀包括一個深部基點和多個淺部基點,分別測試巷道表麵與淺部基點之間,淺部基點與深部基點之間的相對位移。頂板未發生離層時,淺部基點與深部基點所測位移變化速率逐漸降低,並最終趨於0,如果中間發生躍變,則可判斷頂板中是否出現離層及離層部位。
離層儀安設在巷寬分別距矮幫、高幫0.5m的頂板內。為保證可靠的測試結果,深基點固定在錨杆上方穩定岩層內300mm;無穩定岩層時,一般固定在頂板以上8m處。C19上布置在頂板2.3m以上;C19下布置在頂板8.0m以上;C20煤層布置在頂板2.0m以上;C20煤層布置在頂板5.0m以上。
頂板離層安設示意圖詳見附圖9。
3.2觀測內容及觀測儀器
3.2.1巷道相對位移量監測
巷道表麵相對位移是指巷道開挖後一定時間內巷道頂、底板和兩幫的相對位移量。其監測方法有表麵收斂和表麵徑向相對位移觀測兩種方法。本次建議采用表麵收斂方法。監測設備采用山東科技大學泰安市機電實業公司生產的頂板動態監測儀(KY-82)。
3.2.2頂板離層監測
頂板離層監測是指巷道淺部圍岩與深部圍岩間的位移變化速度出現台階式躍變,當離層達到一定值時,頂板有可能發生破壞。所以頂板離層是巷道圍岩失穩的前兆。監測設備采用山東科技大學泰安市機電實業公司生產的頂板離層連續觀測儀(YHM150)。
3.2.3錨杆受力監測
(1)錨杆工作荷載監測
錨杆工作荷載可以反映錨杆在各個不同時期的軸向力大小與圍岩變形的關係。錨杆質量監測采用拉拔裝置YML-Ⅱ型錨杆拉力計。每隔50m隨機抽取3根進行拉拔實驗,檢驗是否滿足設計要求,對不滿足設計要求的進行重新補打錨杆或者采用其他的加固措施(如鋼梁支護等)。
(2)錨杆錨固力的連續觀測
錨杆錨固力的連續觀測采用ZMC-ⅡA液壓式錨杆錨固力測力計,安裝位置為每隔50m在巷道頂板安設兩個。
3.2.4錨索受力監測
錨索工作載荷可采用拉拔裝置YML-Ⅱ型錨杆拉力計。每隔50m隨機抽取3根進行拉拔實驗,最大拉拔力達到150KN時停止試驗。主要檢驗錨索的錨固力是否滿足設計要求,對不滿足設計應進行及時的補來,以達到設計的要求。
3.3觀測計劃
(1)巷道相對位移量測試
位移側點必須在巷道掘進12h內埋設,距掘進工作頭0~10m範圍內,每天觀測兩次;11~20m範圍內每天觀測1次,21~50m範圍內,每3天觀測一次;50m以外每周觀測一次。
岩體表麵相對位移的觀測數據表格見附表1。
(2)頂板離層觀測
巷道掘進以後頂板離層觀測時間:距掘進工作麵0~10m範圍內,每天觀測兩次;11~20m範圍內每天觀測1次,21~50m範圍內,每3天觀測一次;50m以外每周觀測一次。
回采期間(作為機巷使用時)的觀測時間:距回采工作麵0~10m範圍內,每天觀測兩次;11~20m範圍內每天觀測1次,21~50m範圍內,每3天觀測一次;50m以外每周觀測一次。
頂板離層觀測數據表格見附表2。
(3)錨杆工作荷載監測
錨杆工作荷載監測是對已經安裝完畢的錨杆進行隨機抽取,檢查錨杆錨固力是否達到設計要求,檢查時間是每周對不同地段的錨杆進行檢查。
錨杆工作荷載監測表格見附表3。
(4)錨杆錨固力的連續觀測
距掘進工作麵0~15m範圍內,每天觀測一次;15~30m範圍內每2觀測1次,30~60m範圍內,每3天觀測一次;60m以外每周觀測一次。
回采期間(針對機巷)的觀測時間:距回采工作麵0~15m範圍內,每天觀測一次;15~30m範圍內每2天觀測1次,30~60m範圍內,每3天觀測一次;60m以外每周觀測一次。
錨杆錨固力的連續觀測表格見附表4。
(5)巷旁頂板壓力監測
巷旁頂板壓力監測時間:距回采工作麵0~10m範圍內,每天觀測兩次;11~20m範圍內每天觀測1次,21~50m範圍內,每3天觀測一次;50m以外每周觀測一次。
巷旁頂板壓力觀測表格見附表5。
附件
1 附圖
附圖1 巷道斷麵圖
附圖2 吊環及巷道臨時支護圖
附圖3 實驗支護方式圖
附圖4 錨網支護圖
附圖5 C20煤層中空注漿錨杆、錨索支護圖
附圖6 架梁支護方式圖
附圖7 錨索各段及其構成
附圖8 測站與測點的關係圖
附圖9 頂板離層儀安設示意圖
附圖10 錨棚支護斷麵圖
附圖11 托板加工示意圖
2 附表
附件1 岩體表麵相對位移觀測數據表格
附表2 頂板離層觀測數據表格
附表3 錨杆拉拔力檢測記錄表
附表4 錨杆錨固力連續觀測數據表格