C20煤層巷道錨桿支護實施方案
目 錄
1 C20煤層概況 1
2巷道支護方案設計 1
2.1巷道斷面設計 1
2.2巷道臨時支護 1
2.3巷道寬度控制 1
2.4支護方案 2
2.4.1方案一 中空注漿錨桿+注漿錨索+菱形金屬網+M型鋼帶+噴漿支護 2
2.4.1.1錨桿參數確定 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+注漿錨桿+注漿錨索+菱形金屬網+M型鋼帶+噴漿支護 6
2.4.3 方案三 樹脂錨桿錨索支護 7
2.4.3.1 錨桿參數確定 7
2.4.3.2錨索參數的確定 7
2.4.3.3錨桿錨索類型和結構 7
2.4.3.4樹脂藥卷 8
2.4.3.5錨桿錨索施工工藝 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錨桿受力監測 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 數據分析 25
1 C20煤層概況
俗稱“小炭”。位于含煤巖系下部,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巷道斷面設計
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)。采用中線施工后,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,應在靠高幫低洼段作一個小水倉,其大小應根據現場涌水量來確定,并配備具有足夠排水能力的潛水泵。巷道斷面詳見附圖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:在巷道頂板錨桿末端處,采用吊環將兩根11號工字鋼梁,長約4m,平行置于吊環內并向掘進頭延伸。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,正式支護滯后磧頭距離不大于0.9米(放炮后)。
2.3巷道寬度控制
施工時要嚴格按設計要求控制巷道寬度。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面超寬、超高大于500mm時,必須變更支護設計,采用補打錨桿(錨索)或棚子支護進行加固。當巷道超寬大于200mm時,應采取加強措施,如增打錨桿等。一般情況下,超寬在200mm~400mm時,增加1根錨桿;超寬大于400mm時,增加2根錨桿。
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,保證巷道成形斷面達到設計要求,并盡量減少放炮震動對頂板及兩幫巖層的不利影響。
2.4支護方案
(1)注漿錨桿+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+注漿錨桿+注漿錨索+菱形金屬網+M型鋼帶+噴漿的支護方式;
(3)樹脂錨桿+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桿實驗方案。
2.4.1方案一 中空注漿錨桿+注漿錨索+菱形金屬網+M型鋼帶+噴漿支護
2.4.1.1錨桿參數確定
頂板采用中空注漿錨桿,選用25mm的左旋20MnSi(錳硅)錨桿,長2.2m。錨桿的外露長度不大于100mm,托板規格150×150×8。
頂錨桿安裝時先用樹脂藥卷端錨(藥卷規格Z2870),然后再注漿全長錨固。
幫錨桿采用16mm的螺紋鋼可回收錨桿,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(錳硅)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于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
工作面放炮后,先移前探梁進行臨時支護后出煤矸,然后開始鋪設頂網、架棚支護,架料之間用撐桿連接成整體防倒。架料間距0.8米。架料支護空頂距(放炮后)不大于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
打頂板注漿錨桿孔,加鋼帶,安裝中空注漿錨桿,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;打兩幫錨桿孔、鋪幫網、兩幫安裝可回收錨桿。
錨桿間排距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。錨網支護滯后磧頭不大于1.6米,錨索支護滯后磧頭不大于3米。
經測試錨桿錨索在使用樹脂藥卷端錨后初錨力大于5噸,則注漿可滯后磧頭5-10米,否則安裝錨桿后立即注漿。
③噴漿
初噴滯后磧頭距離不大于5米,復噴(達設計厚度要求)滯后磧頭距離不大于20米。
(2)錨桿安裝工藝
1)鉆錨桿孔
①首先,敲幫問頂。仔細檢查頂幫圍巖情況,去掉懸矸、危巖。安設前探梁,做好臨時支護。
②按中線嚴格檢查巷道斷面規格,不符合要求時必須先進行處理。
③按設計要求確定錨桿孔的位置(誤差不超過±50mm)和打眼方向,錨桿孔盡量垂直巷道表面,增大與軟弱結構面的夾角。
④打眼前在鉆桿上做好標志,使鉆孔深度與錨桿錨索長度相匹配,保證錨桿外露100mm。鉆孔深度誤差不超過±50mm,嚴禁超鉆或欠鉆。
⑤鉆孔順序,應由外向里(掘進頭)先頂后幫的順序依次進行。
⑥成孔后,必須將孔內的巖粉、積水清理干凈。
2)安裝錨桿
①裝藥卷
頂板每根錨桿錨索使用Z2370藥卷1只,采用端錨方式先固定好錨桿錨索,為注漿施工創造條件。
裝藥卷之前應先檢查錨桿孔的質量(深度與角度),錨桿構件是否齊全,桿尾是否已涂防銹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插入錨桿桿體
錨桿桿尾通過連接套與錨桿機頭連接,桿端插入已裝好樹脂藥卷的巖孔內,升起錨桿機并利用錨桿桿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以后,先卸下專用套筒,裝上錨網、托板、螺帽,并將其托到緊貼頂板位置。
⑤注意事項
在打頂板靠高幫的錨桿時,注意錨桿與頂板表面的夾角保持60°左右。在打高幫錨桿時,最上面一根錨桿要與水平呈15°左右的夾角;頂板安裝5根錨桿,高幫安裝4根錨桿,矮幫安裝3根錨桿,一個截面總共安裝13跟錨桿。巷道錨桿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桿、錨索、金屬網起吊設備或其它重物。錨桿支護作業場所距工作面200m內,必須備有5~10架備用棚及相應的復合支護材料,以備改變支護方式和搶險之需。
3)金屬網安裝
等待10min之后(針對安裝錨桿),去掉專用套筒,掛金屬網要緊貼巖面,壓茬嚴密且不少于100mm,網與網之間間隔0.3m用10#鐵絲連接并擰緊。
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桿上,然后經過高幫靠頂板的錨桿上,最后搭接到高幫的第二根錨桿上(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
金屬網安裝以后,將鋼帶孔置于錨桿內加托盤,用錨桿機上緊錨桿螺母,并達到不小于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, 初噴滯后磧頭距離不大于5米,復噴(達設計厚度要求)滯后磧頭距離不大于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普通硅酸鹽水泥,水灰比在0.7~1.0之間,并摻加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巖,因注漿孔深、圍巖裂隙發育,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——鉆錨桿錨索孔——掛網、安裝鋼帶—安裝中空注漿錨桿錨索—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。用鉆機打40mm的孔,要求孔口段盡量保持完好有利封孔。采用中空注漿錨桿錨索配套的止漿塞進行封孔。
②注漿順序。封孔可靠后,進行注漿,其注漿順序為先進行矮幫錨桿錨索注漿,后進行高幫錨桿錨索的注漿。
③拌料注漿。漿液在配漿容器中人工配制。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后制成單液水泥漿。開泵注漿按定壓、定量控制注漿,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,清水注入量不小于注漿孔的容量,然后取下注漿管吸入清水沖洗注漿機及管路。注漿時,需邊注邊攪拌,防止漿液沉淀。
⑤注漿時吸漿管管口不要露出液面或接觸容器底部,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,后停機,再拆卸管路。開始注漿時,應先開機后開高壓閥。
⑧注漿過程中,若發現巷道表面有跑漿現象,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后再注下一孔。
⑨清洗。每班結束注漿或暫停一段時間,需要沖洗注漿泵和管路,直到管路末端出清水。
2.4.1.5 注意事項
(1)在掘進過程中,對于斷層破碎帶、煤層松軟區、地質構造變化帶、地應力異常區、動壓影響區等圍巖支護條件復雜區,必須及時采取應急措施并立即向有關領導和職能部門報告,采取加密錨桿錨索、點柱及架棚等強化支護措施,或采取超前高壓注漿錨桿、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巖性、厚度變化的檢測,并在掘進作業規程中按有關規定制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)錨桿支護作業場所距工作面200m內,必須備有5~10架備用棚及相應的復合支護材料,以備改變支護方式和搶險之需。
(5)打錨索孔時,接長式鉆桿連接處強度較低,在接頭位置進入孔內之前要控制錨桿機推力,以免鉆桿折斷傷人。
(6)該方案在試驗時,采取先鋪網架棚、再錨網噴支護的方式,經測試錨桿錨固力達到要求并且巷道變形量在規定范圍內,再撤除支架。
2.4.2 方案二 超前注漿+注漿錨桿+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桿錨索支護效果差,則先對C20煤層巷道頂板進行超前注漿加固,加固后再采用注漿錨桿錨索支護。注漿錨桿錨索、噴漿的設計參數與方案一設計參數相同。
(1)超前注漿鉆孔長度
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鉆孔長度為12.7m,巷道中間注漿加固鉆孔長度為9.6m。詳見圖1。
(2)鉆孔、注漿管直徑
注漿鉆孔的直徑為32mm。注漿管直徑20mm。
(3)注漿有關事項同方案一。
2.4.3 方案三 樹脂錨桿錨索支護
在C19未開采區域掘進C20煤層巷道,采用樹脂錨桿錨索支護。
2.4.3.1 錨桿參數確定
(1)錨桿長度
頂錨桿用2.2 m,20MnSi(錳硅)20mm的螺紋鋼錨桿。幫錨桿長度按1.5m考慮,16mm的螺紋鋼可回收錨桿。
(2)錨桿間排距均取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錨桿錨索類型和結構
(1)錨桿類型及結構
選用20MnSi(錳硅)20mm的螺紋鋼錨桿。其屈服極限為340MPa,強度極限為510Mpa,截面積為314.2mm2。錨桿設計錨固力>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,公稱截面積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系,在這里選用15.24mm的鎖具。
采用力學性能與樹脂錨桿相匹配的規格為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
為了保證錨桿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、錨桿三者之間成為一個更加統一的整體,減少了錨桿與鋼帶之間的錯動,有利于預防錨桿桿體產生的剪切破壞。見附圖11
(5)鋼帶
選用GRT-M3鋼帶。
2.4.3.4樹脂藥卷
頂錨桿使用Z2370樹脂藥卷2根,錨索使用Z2370樹脂藥卷2根。
2.4.3.5錨桿錨索施工工藝
(1)錨桿施工工藝
工藝同2.4.1.4。
(2)錨索施工工藝
1)錨索的制作步驟
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,然后打開原包裝鋼帶。
②展開2~3圈,按設計長度用無齒(砂輪)刀具截斷。
③重復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銹、除油處理。
⑤將制作好的錨索盤成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制作好的錨索,均要妥善存放,防止黏上油污,否則會嚴重影響錨固力。
2)錨索安裝工藝
①在巷道兩排錨桿之間頂板中間靠高幫1.3m、靠矮幫1 m處分別設置錨索鉆孔,錨索鉆孔排距2.4m。錨索鉆孔與頂板夾角為75°。
②采用打頂板的錨桿機配中空六方接長式鉆桿濕式打眼。為保證孔深符合要求,可在起始鉆桿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、煤屑等擦干凈。
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鉆孔(注意不要反復抽來錨索),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桿機上。一人扶住機頭,一人操作錨桿機,邊推進邊攪拌,前半程用慢速旋轉,后半程用快速旋轉。攪拌時間控制在20~30s。
⑥確保錨固劑的凝固時間。攪拌一定時間以后,應繼續保持錨桿機的推力處于停止攪拌狀態,約3min以后才能卸下錨桿機。否則,將引起錨索下滑,影響錨固力。
⑦10min以后,先卸下專用攪拌驅動器,裝上錨網、托梁、托板、鎖具,并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并用手托住,開泵進行張拉,并注意觀察壓力表讀數,達到60KN預緊力后,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,接長式鉆桿連接處強度較低,在接頭位置進入孔內之前要控制錨桿機推力,以免鉆桿折斷傷人。
②松開盤住的錨索時,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松動,若發現有松動現象應及時擰緊。
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后,人員可撤到千斤頂側面,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并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巖性、厚度變化的檢測,并在掘進作業規程中按有關規定制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之后(針對安裝錨桿),去掉專用套筒,掛金屬網要緊貼巖面,壓茬嚴密且不少于100mm,網與網之間間隔0.3m用10#鐵絲連接并擰緊,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桿上,然后經過高幫靠頂板的錨桿上,最后搭接到高幫的第二根錨桿上(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
金屬網安裝以后,將鋼帶孔置于錨桿內加托盤,用錨桿機上緊錨桿螺母,并達到不小于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,對于斷層破碎帶、煤層松軟區、地質構造變化帶、地應力異常區、動壓影響區等圍巖支護條件復雜區,必須采取加密錨桿、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層間巖層厚度小于錨桿設計長度時(即采用錨桿支護,錨桿的端部可能揭穿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,因底板較松軟,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硅酸鹽水泥,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中空注漿錨桿錨索支護
3礦山壓力觀測計劃
3.1礦壓監測站布置
(1)巷道表面相對位移監測
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個位移觀測面,每個觀測面設3對測點,采用“井”字布點(其中垂直兩對,水平一對),截面間距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,其深度控制在1cm左右,其目的是為了便于與測桿的接觸。
測站與測點的關系及構件圖詳見附圖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,分別測試巷道表面與淺部基點之間,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,并最終趨于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,深基點固定在錨桿上方穩定巖層內300mm;無穩定巖層時,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
巷道表面相對位移是指巷道開挖后一定時間內巷道頂、底板和兩幫的相對位移量。其監測方法有表面收斂和表面徑向相對位移觀測兩種方法。本次建議采用表面收斂方法。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巖與深部圍巖間的位移變化速度出現臺階式躍變,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巖失穩的前兆。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錨桿受力監測
(1)錨桿工作荷載監測
錨桿工作荷載可以反映錨桿在各個不同時期的軸向力大小與圍巖變形的關系。錨桿質量監測采用拉拔裝置YML-Ⅱ型錨桿拉力計。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桿或者采用其他的加固措施(如鋼梁支護等)。
(2)錨桿錨固力的連續觀測
錨桿錨固力的連續觀測采用ZMC-ⅡA液壓式錨桿錨固力測力計,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型錨桿拉力計。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范圍內,每天觀測兩次;11~20m范圍內每天觀測1次,21~50m范圍內,每3天觀測一次;50m以外每周觀測一次。
巖體表面相對位移的觀測數據表格見附表1。
(2)頂板離層觀測
巷道掘進以后頂板離層觀測時間:距掘進工作面0~10m范圍內,每天觀測兩次;11~20m范圍內每天觀測1次,21~50m范圍內,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:距回采工作面0~10m范圍內,每天觀測兩次;11~20m范圍內每天觀測1次,21~50m范圍內,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)錨桿工作荷載監測
錨桿工作荷載監測是對已經安裝完畢的錨桿進行隨機抽取,檢查錨桿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桿進行檢查。
錨桿工作荷載監測表格見附表3。
(4)錨桿錨固力的連續觀測
距掘進工作面0~15m范圍內,每天觀測一次;15~30m范圍內每2觀測1次,30~60m范圍內,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:距回采工作面0~15m范圍內,每天觀測一次;15~30m范圍內每2天觀測1次,30~60m范圍內,每3天觀測一次;60m以外每周觀測一次。
錨桿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:距回采工作面0~10m范圍內,每天觀測兩次;11~20m范圍內每天觀測1次,21~50m范圍內,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 巷道斷面圖
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煤層中空注漿錨桿、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 測站與測點的關系圖
附圖9 頂板離層儀安設示意圖
附圖10 錨棚支護斷面圖
附圖11 托板加工示意圖
2 附表
附件1 巖體表面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 錨桿拉拔力檢測記錄表
附表4 錨桿錨固力連續觀測數據表格