權(quán)景偉-巷道錨桿支護技術(shù)工藝與安全控制2015.8

二0一五年八月煤礦巷道錨桿支護技術(shù)工藝與安全控制

權(quán)景偉目錄一、引言二、錨桿支護基礎(chǔ)知識三、錨桿支護巷道落煤工藝四、樹脂錨桿支護施工工藝五、樹脂錨索支護施工工藝六、錨桿支護巷道的整體性和連續(xù)性七、影響樹脂錨桿、錨索錨固效果的三個不容忽視的因素八、困難地質(zhì)條件下煤巷錨桿支護實例九、錨桿支護巷道的質(zhì)量監(jiān)測、評估和判斷十、困難地質(zhì)條件煤巷錨桿支護遵循的原則4.94一、引言2000年以來煤礦事故死亡人數(shù)2000年以來全國煤礦百萬噸死亡率2000～2014年全國煤礦各類事故死亡人數(shù)統(tǒng)計2000年以來頂板死亡人數(shù)與瓦斯死亡人數(shù)占總死亡人數(shù)比例對比圖2012年煤礦各類事故起數(shù)分布

2013年，全國煤礦共發(fā)生死亡事故604起，死亡1067人。各類事故中，頂板事故起數(shù)最多，瓦斯事故死亡人數(shù)最多。頂板事故274起，死亡325人。分別占全國煤礦各類事故起數(shù)和死亡人員的45.4%和30.5%；

2014年煤礦事故共發(fā)生509起，死亡931人，百萬噸死亡率0.24，創(chuàng)歷史最好水平。各類事故中，頂板事故196起，死亡292人；瓦斯事故47起，死亡266人；頂板事故起數(shù)和死亡人數(shù)都是最多的。分別占全國煤礦各類事故起數(shù)和死亡人員的38.5%和31.4%。

頂板事故超過瓦斯事故，成為煤礦事故分類中排名第一的事故，嚴重影響煤礦的安全狀況；近年來掘進巷道頂板事故有所抬頭，應(yīng)予以重視！

頂板災(zāi)害是當前和今后影響煤礦安全生產(chǎn)和長期效益的重大普遍問題之一，隨著開采強度增加越來越重。學術(shù)界認為：全世界最先進的采礦技術(shù)設(shè)備在中國全世界最落后的采礦技術(shù)工藝也在中國而且掘進技術(shù)工藝尤為原始滯后集團公司祝賀不連溝煤礦原煤年產(chǎn)突破千萬噸電牽引采煤機目前，國內(nèi)外新型采煤機均采用了大功率可控傳動、微機工況檢測監(jiān)控、自動化控制與機電一體化設(shè)計等先進技術(shù)，總裝機功率已達2500kW以上，如國內(nèi)西安煤礦機械有限公司、山西太重煤機有限公司、美國久益公司等。1、山西太重煤機有限公司3010kW2、西安煤礦機械有限公司2550kW3、美國久益公司2310kW

2015年6月26日，太重煤機和西山煤電完成的國家“十二五”智能制造裝備發(fā)展專項“煤炭綜采成套裝備智能系統(tǒng)開發(fā)與示范應(yīng)用”課題，通過了山西省科技廳組織的鑒定：其鑒定的結(jié)論是“成果達到國際領(lǐng)先水平”。煤機裝機功率2660kW,生產(chǎn)能力4500t/h;刮板輸送機功率2ⅹ1200kW,輸煤量3750t/h;支架高度2800～6400mm，中心距1750mm;具有綜采智能管理系統(tǒng)，實現(xiàn)遠程監(jiān)控和自動化運行。煤炭綜采成套裝備智能系統(tǒng)開發(fā)

0.55m8.8m1000kN21000kN1.25m2.05m支護高度工作阻力中心距液壓支架高度兩極化、支護高強化、架體輕量化、操作自動化—“四化”

液壓支架在經(jīng)歷了引進、消化、吸收幾個階段的發(fā)展，目前設(shè)計和制造水平得到了很大提高，形成了適應(yīng)不同生產(chǎn)工藝和地質(zhì)條件下的多品種、多型式、多系列產(chǎn)品。我國已研制成功了多種系列的兩柱掩護式支架和高工作阻力的四柱支撐掩護式大采高液壓支架。綜采液壓支架煤礦新裝備大采高綜采支架，首先應(yīng)用在神東補連塔礦的ZY16800/32/70支架，采高7m，配套2700kW大功率煤機，單面年產(chǎn)1500多萬t。2012年晉煤集團研制出了ZY20000/37/82D型支架，高度最高8.2m，工作阻力2萬kN，支架中心距2050mm。

2014年，平煤機等幾家煤機廠研制出了8.5m支架樣架。目前，鄭煤機正在為神東制造8.8m一次采全高大采高支架。煤礦開采新裝備架間擋矸裝置架前擋矸裝置自動調(diào)平衡裝置可伸縮連接裝置過失強制制動整體鑄造銷排防陷裝置側(cè)向推移裝置液壓支架采煤機刮板輸送機川煤集團急傾斜綜采工作面液壓支架

2011年，我國綜采機械化程度達到87%以上，綜掘機械化率不到40%

(多數(shù)礦區(qū)采掘機械化嚴重不配套）。行業(yè)部門規(guī)劃，到2015年，我國綜掘機械化程度要達到75%以上（目前來看，實現(xiàn)這一目標已經(jīng)不可能）。我國當前應(yīng)用較多，本質(zhì)掘錨分離，決定了提速空間有限。目前僅應(yīng)用于地質(zhì)條件較好的礦區(qū)（如神東、內(nèi)蒙），本質(zhì)掘錨不平行，其地質(zhì)條件適應(yīng)性差，難以大范圍推廣。掘錨平行作業(yè)，自動化程度高。我國近些年相關(guān)技術(shù)日臻成熟，有技術(shù)基礎(chǔ)。煤礦新裝備：掘錨機組掘錨一體化掘進

掘錨一體化是將掘裝功能與錨桿鉆機的鉆錨支護功能有機的結(jié)合在一起，構(gòu)成整體的掘錨裝備，實現(xiàn)切割、裝運、行走、錨桿支護于一體，實現(xiàn)掘支平行作業(yè)，快速掘進。掘錨聯(lián)合機組做到破碎頂板及時支護等功能。目前國內(nèi)引進使用了20余套掘錨機組，我國正在研究開發(fā)。煤礦新裝備：全斷面掘進機

神華神東和有關(guān)科研機構(gòu)及廠家新研制的QMJ4260全斷面煤巷高效掘進機，切割高度4.2m，切割寬度6m，行走工作速度0～0.2m/min，生產(chǎn)能力1200t/h，縱向工作坡度≤±5°。日最高進尺158m，月進尺3088m,能力在月進尺4000m以上。

煤礦錨桿鉆車是一種高效機械化快速支護裝備，其支護效率高、性價比高，機械化程度高，安全可靠，可實現(xiàn)軟巖巷道掘進的安全快速支護。煤礦錨桿鉆車中電投新疆集團公司烏蘇四棵樹煤礦給井下職工配上了最好的防塵口罩？發(fā)布時間:2013-11-05看了這張圖你會想到哪幾個方面？

學術(shù)界認為，我國煤礦開采的主要難點問題：開采深度大，地質(zhì)條件復雜，開采環(huán)境呈現(xiàn)“五高兩擾動”的特征五高高地應(yīng)力（水平和集中度）高瓦斯（壓力和含量）高工作面環(huán)境溫度（濕度）高沖擊傾向性高巖溶水壓兩擾動長壁開采的強烈擾動鄰近巷道（硐室）工程的強烈擾動三個方面七大問題巷道支護頂板安全煤與瓦斯突出礦井突水五高兩擾動職業(yè)病高發(fā)高運行成本效率安全效益沖擊地壓

可見，煤礦巷道支護、頂板安全已經(jīng)成為煤炭行業(yè)開采的重點難點問題！

煤礦規(guī)模、地質(zhì)條件、先進程度、管理水平參差不齊，安全管理難度很大。就煤礦巷道掘進支護而言，存在著技術(shù)、裝備水平不一，操作不規(guī)范，可能會導致隱形致災(zāi)隱患的風險；同時有的單位也存在著過度支護的誤區(qū)。

假如我到您礦或者您管轄的礦去學習參觀，我說您礦的掘進職工操作不規(guī)范，您認可嗎？煤礦巷道掘進是第一道工序，巷道安全是基礎(chǔ)。

1、下井后首先每個人都會昂頭看看巷道頂板安全嗎？

2、作為管理者，判斷這段巷道有沒有隱患，要不要維修加固？怎么加固？

3、從事檢查指導工作的時候，現(xiàn)場工人操作的是否正確？質(zhì)量可否保證？你能否看出問題？

4、你的管理和指導性意見是否是科學先進的？是否會對安全管理、降本增效等帶來誤區(qū)或阻礙作用?1、錨桿眼用什么設(shè)備打？怎么打？2、不同類型的樹脂錨固劑怎么向眼中放置？3、怎么攪拌樹脂錨固劑？4、錨桿怎么安裝？是打一個眼安裝一個還是頂板或者一幫的眼都打完再安裝？兩邊先安裝再安裝中間的對嗎？5、螺母什么時候緊固？怎樣緊固？只緊一次可以嗎？6、幫錨桿的施工問題（是否要掃眼吹眼？手持式幫錨機能夠滿足錨桿打眼、安裝要求嗎？）7、巷道頂板15m以內(nèi)沒有堅硬巖層，能打錨索嗎？8、現(xiàn)場檢查的關(guān)鍵是什么指標？木支護砌碹支護型鋼支護錨桿支護二、錨桿支護的基礎(chǔ)知識學術(shù)界認為美國最早發(fā)明了錨桿（1912年）個人認為最早發(fā)明錨桿的應(yīng)該是中國（公元491年北魏太和15年，公輸般，北岳恒山懸空寺）

1、錨桿支護的主要理論①懸吊理論②組合梁（鋼板梁）理論、組合拱理論③擠壓加固（壓縮拱）理論④最大水平應(yīng)力理論(圍巖應(yīng)力場平衡理論)⑤松動圈理論⑥圍巖強度強化理論

錨桿支護最本質(zhì)的作用是：及時、主動注意：只要是錨桿支護都是主動的嗎？要警惕：被動錨桿支護不如架棚！經(jīng)典錨固理論和預(yù)應(yīng)力錨固理論的結(jié)合及時主動有效加固頂板，消除松脫型冒頂增大錨固范圍，消弱層狀頂板沿弱面的漸次離層和垮冒建立“楔形”的強化承載結(jié)構(gòu)，防止錨固區(qū)外離層和擠壓型冒頂圍巖強度強化理論：美國蘭德公司（RAND）圍巖強度強化實驗室試驗情況蘭德公司（RAND）：蘭德公司的長處是進行戰(zhàn)略研究。它開展過不少預(yù)測性、長遠性研究，提出的不少想法和預(yù)測是當事人根本就沒有想到的，而后經(jīng)過很長時間才被證實了的。蘭德正是通過這些準確的預(yù)測，在全世界咨詢業(yè)中建立了自己的信譽。

1957年，蘭德公司在預(yù)測報告中詳細地推斷出蘇聯(lián)發(fā)射第一顆人造衛(wèi)星的時間，結(jié)果與實際發(fā)射時間僅差兩周，這令五角大樓震驚不已。蘭德公司也從此真正確立了自己在美國的地位。此后，蘭德公司又對中美建交、古巴導彈危機、美國經(jīng)濟大蕭條和德國統(tǒng)一等重大事件進行了成功預(yù)測，這些預(yù)測使蘭德公司的名聲如日中天，成為美國政界、軍界的首席智囊機構(gòu)。摘錄蘭德公司亞太政策中心和華盛頓著名思想庫美國亞洲文化學院(UACA)的研究觀點：

目前，中國面臨著巨大的挑戰(zhàn)。中國的銀行是我們所知道的世界上最糟糕的銀行。中國每一代，都有相當于美國規(guī)模的人口從農(nóng)村涌入城市。每年，都有1200—1300萬新工人加入就業(yè)大軍。在制造業(yè)，生產(chǎn)力對就業(yè)的影響比我們國家要嚴重得多。到2020年，中國人口老齡化會使工作人口與不工作人口的比率成為世界上最糟糕的，比日本更甚。如果沒有特效的新政策的話，中國的經(jīng)濟在那個時期就會狠狠地撞墻。到2020年，以我們的標準來看，它會是一個非常窮的國家。

【欲成大事者謹記易經(jīng)八律】覺人之詐，不憤於言受人之侮，不動於色察人之過，不揚於他

施人之惠，不記於心受人之恩，銘記於心

受人之魚，而學之漁識人之才，授之於權(quán)善於謀人，有容乃大錨桿支護技術(shù)的階段性突破發(fā)展階段強度粘結(jié)力初錨力(工作阻力)可靠性使用范圍技術(shù)特征20世紀50~60年代機械點錨固錨桿技術(shù)低低低低很小四低一小20世紀80~90年代末高強螺紋鋼錨桿技術(shù)高高低低較小兩高兩低1999年~2004高性能預(yù)拉力支護技術(shù)高高高高大四高一大2004年以來以提高預(yù)緊力、集成系統(tǒng)剛度為突破的“三高”錨桿支護技術(shù)2、樹脂錨桿支護基礎(chǔ)知識

樹脂錨桿支護是樹脂錨固劑配以各種材質(zhì)桿體的錨桿進行工程支護的錨桿支護技術(shù)。它的工作原理是把以樹脂膠泥為基礎(chǔ)的膠粘劑和固化劑（二者完全分開）用錨桿輕輕裝入鉆孔，隨后將錨桿以一定速度邊旋轉(zhuǎn)邊攪拌地推入到眼孔底部，把兩種化學物質(zhì)充分混合，使膠粘劑迅速聚合并使錨固段錨桿與鉆孔孔璧緊密地粘結(jié)在一起取得較高的強度，并通過托板的安裝和螺母的擰緊，對圍巖起到支護作用(錨桿支護示意圖)。

樹脂錨桿支護材料

錨桿桿體------左旋無縱筋螺紋鋼(專用錨桿鋼)加工，必須符合MT/T1104—2009（MT1104-2009煤巷錨桿支護技術(shù)規(guī)范.doc）國家煤巷錨桿支護技術(shù)規(guī)范要求;不得應(yīng)用非專用錨桿鋼加工錨桿(如建筑螺紋鋼)，盡可能地避免用右旋全螺紋大螺距錨桿，以確保錨桿施工質(zhì)量（合理存放錨桿）。

錨桿托板------分標準和異型兩種，其規(guī)格強度必須與桿體匹配。

螺母------必須應(yīng)用快速安裝螺母。

錨固劑------必須符合樹脂錨桿“錨固劑MT146.1-2002”的標準要求。鋼帶、網(wǎng)、減摩墊圈全螺紋等強錨桿缺點：在使用錨桿機攪拌樹脂藥卷時容易造成“倒藥”現(xiàn)象，致使錨固劑在孔內(nèi)充填不密實，影響錨固效果，使錨固劑的粘結(jié)強度和彈性模量大幅度降低；攪拌樹脂藥卷時，由于螺距較大，不能有效把藥卷外包裝塑料攪碎；全螺紋等強錨桿的螺距較大，雖然上螺母速度快，但錨桿的預(yù)緊力偏小。根據(jù)現(xiàn)場實測，扭矩為300Nm時，預(yù)緊力僅為10kN左右，預(yù)緊力偏低，極易導致對圍巖的加固效果差，加大了支護難度；等強錨桿螺母為鑄件，由于鑄造精度不夠，經(jīng)常造成錨桿出現(xiàn)“退帽”現(xiàn)象。特別在炮掘施工巷道，由于放炮震動，普遍發(fā)生錨桿螺帽被震松的現(xiàn)象，嚴重影響支護效果。容易造成錨桿長度達不到要求，形成人為隱患(易出現(xiàn)截錨桿和錨桿外露隨意現(xiàn)象）。錨桿與巷道的表面不垂直，普通的錨桿托盤對錨桿起剪切作用，導致錨桿拉應(yīng)力降低甚至斷裂。異型托盤能保證錨桿托盤與圍巖壁、錨桿螺母與錨桿托盤緊貼，改善錨桿托盤和桿體的受力狀態(tài)，實現(xiàn)錨桿桿體及其構(gòu)件在結(jié)構(gòu)上達到合理匹配的目的?，F(xiàn)場施工的錨桿桿體使用該異型托盤后，能達到設(shè)計極限載荷受力要求。將錨桿的錨固力完全轉(zhuǎn)化為對托盤的壓力，解決了錨桿螺母與托盤對錨桿的剪切破壞的問題，避免了錨桿的斷裂破壞?？焖侔惭b螺母和減摩墊圈樹脂錨固劑圖片類型特性凝膠時間/s等待時間/s參考攪拌時間（s）顏色標識CK超快8～408～158～15紅K快速41～9090～18015～25藍Z中速91～18048025～35白M慢速180～雙速多以CK/Z；K/Z兩種形式居多，其凝膠時間、等待時間和參考攪拌時間以速度低的為準。樹脂錨固劑產(chǎn)品類型和技術(shù)參數(shù)

樹脂錨固劑生產(chǎn)必須執(zhí)行中華人民共和國行業(yè)標準。廠家應(yīng)提供質(zhì)量合格、穩(wěn)定的產(chǎn)品，錨固劑中固化劑的顏色必須符合行業(yè)標準中的規(guī)定，對錨固劑的性能、特征、外形尺寸、攪拌時間、初凝時間及正確的使用方法均在產(chǎn)品說明書中說明。使用樹脂錨固劑的井口內(nèi)不得同時混用不同生產(chǎn)廠家的錨固劑。變更供應(yīng)廠家或應(yīng)用新型錨固劑前必須經(jīng)本單位分管掘進副總工程師以上技術(shù)領(lǐng)導批準，并針對變更后的錨固劑性能采取相應(yīng)措施。

原則上一根錨桿錨固所用的錨固劑數(shù)量不應(yīng)超過2支。一根錨索所用的錨固劑數(shù)量不應(yīng)超過3支；當使用兩支及以上不同型號的樹脂錨固劑時，應(yīng)按錨固劑凝固速度先快后慢的順序，將錨固劑依次放入鉆孔中，先將錨固劑推到孔底，再啟動錨桿鉆機攪拌樹脂錨固劑。一根錨桿（錨索）錨固若用雙速錨固劑，只能用1根，嚴禁用兩卷及以上雙速錨固劑

錨固劑使用前應(yīng)進行檢查，不應(yīng)使用過期、硬結(jié)、破裂等變質(zhì)失效的錨固劑。現(xiàn)場控制和杜絕變質(zhì)失效錨固劑的途徑：1、先進庫先出庫、先下井先使用的原則；2、存放環(huán)境杜絕水、泥等影響；3、控制碼放高度，防止擠壓變形；4、綜掘機作業(yè)工作面杜絕油脂影響因素?！駱渲^桿支護三徑匹配定義、原理樹脂錨桿支護三徑匹配定義樹脂錨桿支護三徑是指鉆孔直徑、錨桿直徑、樹脂藥卷直徑。樹脂錨桿支護三徑匹配是指鉆孔直徑、錨桿直徑、樹脂藥卷直徑“三徑”之間的最佳配合，從而使樹脂錨桿支護結(jié)構(gòu)整體達到最佳的支護狀態(tài)。

鉆孔直徑、錨桿直徑、樹脂藥卷直徑關(guān)系示意圖

樹脂藥卷錨固100mm螺紋鋼錨桿錨固力●樹脂錨桿支護三徑匹配原理

（1）錨桿直徑對于是否能夠有效充分地均勻攪拌樹脂藥卷以及錨桿是否能夠順利安裝起著非常關(guān)鍵的作用。當使用無縱筋左旋螺紋鋼錨桿時鉆孔直徑與錨桿直徑之差應(yīng)在6～10mm之間,為了獲得較大的錨固力和較好的支護效果，上述數(shù)值一般應(yīng)取中間偏下值,即7～8mm之間。（2）樹脂藥卷直徑應(yīng)比鉆孔直徑小3～6mm。因此，綜合各方面因素，目前一般選用直徑27mm或28mm的鉆頭，應(yīng)用18～22mm的左旋無縱筋螺紋鋼等強錨桿，直徑23mm的樹脂藥卷?！皴^固類型端頭錨固加長錨固全長錨固（一般不推薦？?。┮?guī)范標準第2頁（MT1104-2009煤巷錨桿支護技術(shù)規(guī)范.doc）端頭錨固（20~60cm）錨桿長度30%加長錨固錨桿長度30%~90%全長錨固超過錨桿全長的90%錨固方式三、錨桿支護巷道落煤工藝

錨桿支護在任何時候都存在一個在落煤、巖的同時如何保護圍巖的問題。這是錨桿支護的工藝技術(shù)基礎(chǔ)，也是錨桿支護能否成功的關(guān)鍵。因為爆破或者機械截割成形不好，直接降低圍巖強度，不利于錨桿托板與頂幫密貼，錨桿受力條件變差，圍巖加固強度減小，強化程度變低，減弱了它的抗外載能力，直接影響巷道維護效果。

“三軟”煤層因采用傳統(tǒng)的爆破工藝，掘進巷道成形較差，片幫嚴重。采用“控制爆破，預(yù)留保護煤體、滯后手鎬成形后及時支護”的護幫方法，能夠?qū)崿F(xiàn)既爆破圍巖又保護圍巖的目的。所謂“預(yù)留爆破，手鎬成形”就是在爆破圖表設(shè)計時把炮眼布置成倒梯形，以巷道寬度4.2m的斷面為例，上邊眼距幫250㎜，下邊眼距幫800～1000㎜，其它邊眼在這兩個邊眼的連線上，邊眼間距650㎜。巷道中部向上的炮眼深度800㎜，向下的1500mm。

如果煤層太軟，綜掘機割煤時也采用此種辦法護幫。爆破后巷道斷面成倒梯形，上部巷寬接近巷道毛斷面寬度，下部寬度比巷道毛斷面寬度小1400～2000㎜，一側(cè)預(yù)留700～1000㎜。預(yù)留的松動煤體，利用其殘余強度保護巷道輪廓線處的煤巖體的完整穩(wěn)定。在需要支護時，再用風動鏟將預(yù)留松動煤體刷大到巷道設(shè)計斷面尺寸。注意“控制爆破，預(yù)留保護煤體、滯后手鎬成形后及時支護”與純粹的滯后支護的區(qū)別

700～10002800～2200700～1000

“三軟”煤層控制爆破預(yù)留保護煤體后的倒梯形巷道斷面

對于中硬的煤層，堅固性系數(shù)f=1.5～3，采用修邊爆破的方法來控制巷幫成形。修邊爆破的實質(zhì)就是增加幫眼數(shù)量，縮小幫眼間距和抵抗線距離，適當減少裝藥量。設(shè)計爆破圖表時，要求幫眼口距巷道輪廓線150㎜，眼底落在巷道輪廓線上。幫眼間距300～350㎜，與輔助眼的抵抗距離450～500㎜。頂眼距頂板200～250㎜，眼距500～600㎜。

四、錨桿支護施工工藝

再好的設(shè)計都要靠施工來實現(xiàn)?，F(xiàn)場操作尤為重要，建議每個煤礦都應(yīng)該制定科學、正確具有可操作性的操作規(guī)范，并嚴格執(zhí)行。一般情況下，設(shè)計的失誤可能僅僅只會造成巷道變形量大小的變化，而施工的失誤往往會帶來冒頂、巷道損壞嚴重、重復支護等安全問題。

錨桿眼施工示意圖

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正錯錯確誤誤

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安裝錨桿正確、錯誤操作示意圖

（1）、錯誤1：樹脂藥卷未推至眼底，在眼孔口即開始攪拌，致使錨桿眼壁上沾滿樹脂藥劑，影響錨固效果。（2）、錯誤2：樹脂藥卷被快速推至眼底，致使錨桿穿進樹脂藥卷的藥包中，俗稱“穿糖葫蘆”，影響錨固效果。●錨桿支護施工注意事項

打眼的順序和原則（1）、頂板支護優(yōu)先快速原則：錨桿支護巷道落煤（巖）后，迎頭達到可以進行頂板錨桿支護的高度時，必須立即進行頂板支護，巷道頂板錨桿支護必須緊跟迎頭施工，不得為了網(wǎng)的壓茬而使迎頭一排錨桿虛設(shè)。如兩幫穩(wěn)定、不片幫，幫錨桿施工可適當滯后一段距離，但滯后距離和最大空幫時間必須在作業(yè)規(guī)程、措施中明確規(guī)定（要注意預(yù)留滯后支護和滯后支護的區(qū)別）。（2）、由外向里逐排、每排中間向兩邊逐根原則：頂錨桿必須逐排由外向迎頭順序施工，每排內(nèi)錨桿必須由中間向兩幫順序施工，必須采用快速安裝工藝鉆孔、攪拌、安裝，應(yīng)盡可能減少頂板空錨時間。嚴禁采用一次性將所有鉆孔打好，再一次性安裝錨桿的方法施工。掘進迎頭（特別是上山掘進）一排錨桿的設(shè)計與施工（頂部與煤壁距離//拖根或造成第一排錨桿傾斜巷道錨桿支護的整體性（主動支護和被動支護交替進行的危害）

（3）施工錨桿孔還要兼顧以下問題●頂部永久支護錨桿必須緊跟迎頭，且逐排向迎頭施工，距離迎頭的最大控頂距離不得超過1個循環(huán)進尺加300㎜的距離。●每個循環(huán)支護工作完成后，緊靠迎頭的一排頂部錨桿，距迎頭的最大控頂距離不得大于1/2個錨桿排距，不得小于200㎜；●巷道頂板最外側(cè)錨桿距幫不大于300㎜，不得小于200㎜；兩幫最上端錨桿距頂不大于300㎜，不得小于200㎜；●Ⅲ～Ⅴ類圍巖巷道兩幫墻基錨桿距底板不大于300㎜，該錨桿宜向底板傾斜，其傾斜角度應(yīng)在支護設(shè)計中作出規(guī)定，傾斜錨桿宜與異形托板配套使用，以提高錨固效果?！皴^桿必須推到孔底，螺母外錨桿絲扣長度應(yīng)控制在50㎜以內(nèi)。●安裝撅頂?shù)赖捻敳垮^桿螺母絲扣外露宜在30～40㎜，便于裝撅頂?shù)赖醐h(huán)。撅頂?shù)赖醐h(huán)使用螺母厚度不得低于25㎜，安裝時必須上滿絲。（4）、頂板錨桿眼施工時，一般換釬子次數(shù)不應(yīng)超過1次。頂板錨桿眼施工一般可按下列快速方法施工：如圖4，第1次打錨桿眼將錨桿機放在斷面中間，一次成孔，（接著一次性快速安裝錨桿）；第2次將錨桿機放在右?guī)臀恢?1下方（也可以放在左幫位置21’下方），用約1.2m的短釬子分別打21、22號眼孔，換長釬子再分別打22、21號眼孔。這樣打1排錨桿眼少挪兩次鉆機。據(jù)統(tǒng)計，每少挪1次鉆機平均可節(jié)省時間2min，按1個循環(huán)進尺1.6m，兩排錨桿計算，每循環(huán)可節(jié)省時間8min。每天節(jié)省挪鉆機時間在24～30min。如果巷道斷面較大，應(yīng)安排多臺錨桿機施工，挪錨桿機的原理是相同的，次數(shù)減少，既節(jié)省了時間，又避免了多臺鉆機互相影響。幫錨桿眼施工、幫錨桿安裝質(zhì)量

怎樣保證？！

幫錨桿施工盡可能的應(yīng)用固定式施工機械施工（如液壓式錨桿施工臺車、掘進機機載錨桿機等，如北京景隆重工機械有限公司生產(chǎn)的全液壓錨桿錨索鉆車和山東兗煤黑豹礦業(yè)裝備有限公司生產(chǎn)的掘錨護一體機）不贊成為保護落后生產(chǎn)力，采用落后幫錨桿施工材料和工藝

對錨桿孔的深度要求

現(xiàn)場眼深的控制方法主要采用定長的釬子進行鉆眼，即施工錨桿孔所用的鉆桿長度不得大于所用錨桿的長度；

眼孔過淺：有效錨固的范圍降低，會導致錨固的深度不足，同時將會錨桿的絲扣全部暴露在外，錨桿螺母不能將托盤緊固到貼緊煤巖面。（錨固桿體的絲扣加工的長度為90mm，眼孔的深度超過標準的30mm后，會導致錨桿的絲扣外露小于60mm，螺母外露絲扣不足20mm。）

眼孔過深：錨固劑被頂入眼底，部分錨固劑不參與支護，錨固長度降低，降低了支護的效果。巷道幫部、特別是巷道的底角錨桿孔可采用壓風掃眼進行清除巖沫和水分，保持錨固劑與錨桿眼孔親密結(jié)合?，F(xiàn)場常用清孔器，利用壓縮空氣將雜物吹出眼內(nèi)。由于煤幫錨桿孔含水或濕潤對樹脂錨桿的錨固效果有一定的影響，幫錨桿孔可采用干打外噴方式施工，但必須確保外噴降塵效果。

錨桿安裝應(yīng)優(yōu)先采用快速安裝工藝。錨固劑使用前應(yīng)進行檢查，不應(yīng)使用過期、硬結(jié)、破裂等變質(zhì)失效的錨固劑。當使用兩卷以上不同型號的樹脂錨固劑時，應(yīng)按錨固劑凝固速度先快后慢的順序，將錨固劑依次放入鉆孔中，先將錨固劑推到孔底，再啟動錨桿鉆機攪拌樹脂錨固劑。螺母應(yīng)采用機械設(shè)備緊固，必須進行二次緊固，其扭矩或預(yù)緊力大小、緊固時間應(yīng)在作業(yè)規(guī)程、措施中明確規(guī)定。

螺母安裝達到規(guī)定預(yù)緊力矩后，一般不得將螺母卸下重新安裝。托板應(yīng)緊貼鋼帶、網(wǎng)或巷道圍巖表面，當錨桿與巷道的周邊不垂直時應(yīng)使用異型托板。

錨桿托板與螺母之間宜使用減摩墊圈。錨桿快速安裝工藝

使用銷釘式力矩螺母或尼龍襯墊力矩螺母，利用錨桿機扭矩將銷釘切斷并上緊螺母，實現(xiàn)錨、安一體化(見下頁圖片)。實施過程：先打一個錨桿眼→鋪網(wǎng)→上鋼帶→上托盤→裝錨固劑→攪拌(錨固劑初凝)→上緊螺母→對準錨帶控制孔打下一個錨桿眼→裝錨固劑→攪拌(錨固劑初凝)→上緊螺母。根據(jù)測算使用快速安裝螺母比使用普通螺母施工效率可提高1/3上，縮短了掘進循環(huán)時間，加快了施工速度，效益顯著。

錨桿安裝過程中應(yīng)嚴格按樹脂藥卷說明書上規(guī)定的攪拌、等待時間等安裝方法操作，向孔中送樹脂藥卷時，應(yīng)輕輕將藥卷試送到孔中。當使用兩種膠凝速度的樹脂藥卷時，應(yīng)將膠凝速度快的放在前面，膠凝速度慢的放在后面。每個錨桿眼中不得應(yīng)用兩卷及以上雙速藥卷。

應(yīng)將樹脂藥卷緩慢勻速地推到眼底后，方可轉(zhuǎn)動機械邊旋轉(zhuǎn)邊勻速上推，邊旋轉(zhuǎn)邊勻速上推到眼底的時間一般占總攪拌時間的70%，推到眼底后繼續(xù)攪拌，其時間一般占總攪拌時間的30%。待樹脂藥卷攪拌后一段時間、樹脂錨固劑已具有錨固力后，方可開始緊固螺母。緊固螺母時，應(yīng)使螺母扭矩達到規(guī)定扭矩要求。錨桿安裝時，應(yīng)使錨桿穿過鋼帶或鋼筋梯梁控制孔和金屬網(wǎng)錨入頂板后，應(yīng)將鋼帶或鋼筋梯梁和金屬網(wǎng)壓緊，貼實頂板。安裝錨桿的其它規(guī)定：（1）錨桿支護必須采用快速安裝工藝安裝，必須高度重視錨固效果和螺母扭矩。（2）錨桿托板與螺母之間必須使用減摩墊圈

一般認為，錨桿的預(yù)緊力與螺母安裝扭矩有密切的關(guān)系，可以用以下表達式表示：

P=kM

其中：預(yù)緊力：P;螺母扭矩：M;系數(shù)：k預(yù)緊力P與螺母扭矩M成正比關(guān)系。影響k值的關(guān)鍵因素是螺母與螺紋段間摩擦系數(shù)，摩擦系數(shù)越大，k值越??；螺母、墊圈端面間摩擦系數(shù)越小，k值越大；錨桿直徑的影響，錨桿越粗，k值越小。所以提高預(yù)應(yīng)力途徑必須一是提高螺母扭矩M，二是提高系數(shù)k。

為了減少螺母與托板之間的摩擦力，以便錨桿安裝扭矩最大限度的轉(zhuǎn)化為預(yù)緊力、增大錨桿的初錨力，錨桿托板與螺母之間宜使用減摩墊圈。減摩墊圈應(yīng)具有可塑性、適應(yīng)性能好，其孔徑與托盤眼孔一致，厚度3～5mm。螺母安裝扭矩由錨桿機具輸出扭矩決定的，是影響預(yù)緊力的關(guān)鍵因素。國外常采用錨桿臺車、掘錨機組等鉆機提供的400～500N·m的扭矩，來保證錨桿高預(yù)緊力。但是國內(nèi)的單體錨桿鉆機，輸出扭矩僅僅為100～150N·m，頂推力10kN，無法實現(xiàn)錨桿高預(yù)緊力。

當前采用的單體錨桿鉆機提高預(yù)緊力應(yīng)該采取以下的途徑：（1）提高螺紋加工精度等級，減少摩擦阻力和摩擦扭矩；采用油脂對螺紋部進行潤滑，減少摩擦阻力。（2）減小螺母、墊圈端面間摩擦系數(shù)。即采用高效減摩墊圈，減少螺母、墊圈和托盤之間的摩擦阻力和摩擦扭矩。在螺母與托板之間加金屬墊圈和塑料墊圈，可減少摩擦阻力。而且塑料減摩墊圈的材質(zhì)起著關(guān)鍵作用，一般應(yīng)根據(jù)所要達到的扭矩對材質(zhì)進行設(shè)計，當錨桿鉆機提供的扭矩達到設(shè)計的要求后，將減摩墊圈均勻地擠壓變形，從外觀上也可以直接顯示出錨桿螺母的扭矩達沒達到設(shè)計要求。減摩墊圈的主要作用降低錨桿托板與螺母之間的摩擦力,最大程度的實現(xiàn)把螺母扭矩轉(zhuǎn)化成錨桿托板對頂板的力;有效提高錨桿錨固力，特別是初錨力,充分發(fā)揮錨桿的高強作用;適當調(diào)節(jié)因錨桿角度施工偏差造成的錨桿托板與螺母之間不能實現(xiàn)面接觸的弊病;有效監(jiān)測首次或者二次緊固的螺母扭矩是否符合要求.關(guān)于螺母扭距等同于錨桿托板錨托力的誤區(qū)

錨桿螺母扭距達到設(shè)計規(guī)定要求就標志著錨桿托板錨托力也達到了規(guī)定要求嗎？也就是說，錨桿螺母扭距能有效轉(zhuǎn)化為錨桿托板錨托力嗎？（3）、托盤應(yīng)緊貼鋼帶、網(wǎng)或巷道圍巖表面，錨桿托板處及周圍50㎜范圍內(nèi)的浮煤矸必須找掉、找平、找實。（4）、螺母的擰緊必須采用機械設(shè)備進行，且必須對錨桿螺母進行二次緊固，以保證螺母扭矩符合規(guī)定要求。螺母扭矩按錨桿直徑一般為：Φ≤16㎜，100N·m≤扭矩≤150N·m；Φ＝18㎜或20mm，150N·m≤扭矩≤200N·m；Φ≥22㎜，≥200N·m，一般不大于300N·m以上。其螺母扭矩大小、二次緊固時間應(yīng)在作業(yè)規(guī)程、措施中明確規(guī)定。對不同直徑錨桿螺母扭矩設(shè)計指標不同

(某集團規(guī)定)螺母扭矩按錨桿直徑分：Φ16㎜及以下；100N·m≤扭矩≤150N·m；Φ18㎜：120N·m≤扭矩≤150N·m；Φ20㎜：150N·m≤扭矩≤200N·m；

Φ22㎜及以上：250N·m≤扭矩≤350N·m。二次緊固必須符合以下要求：一般高于首次緊固50到100N·m以上Φ16㎜及以下：150N·m≤扭矩≤200N·m；Φ18㎜：200N·m≤扭矩≤250N·m；Φ20㎜：250N·m≤扭矩≤300N·m；Φ22㎜及以上：350N·m≤扭矩≤400N·m。螺母的擰緊可以選用靜止扭矩不小于1000N·m的錨桿安裝機（風炮、氣板機），應(yīng)杜絕人工緊固錨桿螺母。

預(yù)緊扳手扭矩倍增器（5）、網(wǎng)規(guī)格、聯(lián)網(wǎng)方式必須在規(guī)程措施中明確規(guī)定，采用壓茬聯(lián)接方式的壓茬寬度應(yīng)保持在100～200㎜范圍內(nèi)，并用鐵絲雙排扣連接，且將網(wǎng)拉緊壓實，緊貼巷道圍巖表面。有條件用錨桿托盤壓網(wǎng)的必須采用錨桿托盤壓網(wǎng)；采用不壓茬聯(lián)接方式的，其網(wǎng)與網(wǎng)之間必須通過自身連接或用鐵絲連接形成整體。聯(lián)網(wǎng)材料必須采用不低于14#雙股鐵絲聯(lián)接，聯(lián)接點間距不大于200㎜。（6）、作為支護的錨桿安裝達到規(guī)定的螺母扭矩后，不得為網(wǎng)的壓茬等原因卸下螺母重新安裝。

螺母安裝達到規(guī)定預(yù)緊力矩后，螺母卸下重新安裝時，從微觀上觀察，其控制的區(qū)域頂板會發(fā)生一定的松動和位移，造成應(yīng)力的重新分布；松軟的頂板圍巖往往會導致再次安裝螺母失敗。五、樹脂錨索支護施工工藝樹脂錨索支護主要是指應(yīng)用直徑15.24mm、17.8mm、18.9mm、21.6mm的小孔徑鋼絞線通過樹脂錨固進行加強支護的技術(shù)。但是近期錨索結(jié)構(gòu)、直徑都較以前有所優(yōu)化和提高，見下頁表中所列。強度與延伸率大幅提高。22mm錨索破斷力達600kN，是15.2mm的2.3倍；索體延伸率7%，比15.24mm提高1倍。預(yù)應(yīng)力級別300-400kN。結(jié)構(gòu)公稱直徑/mm拉斷載荷/kN伸長率()/%1×7結(jié)構(gòu)15.22603.517.8353418.9400421.652041×19結(jié)構(gòu)18408720510722607728.69007小孔徑樹脂錨固錨索原錨索直徑小，鉆孔不匹配；破斷力小，延伸率低，預(yù)應(yīng)力低。大直徑、大延伸率、高噸位強力錨索。加大索體直徑，最大28.6mm。大幅提高破斷力。新19根鋼絲代替7根，結(jié)構(gòu)合理，提高錨索延伸率。原1×7結(jié)構(gòu)新1×19結(jié)構(gòu)

原有的理論認為，錨索支護的主要作用是將下部不穩(wěn)定巖層懸吊在上部穩(wěn)定巖層中，用懸吊理論進行支護設(shè)計。

現(xiàn)有錨索支護機理，錨索支護的主要作用是通過錨固段與錨索托板之間的作用對巷道上方不穩(wěn)定巖層起到擠壓加固作用，而懸吊作用僅僅起到次要作用。因此，一般認為沒有形成懸吊作用的錨索是最好的錨索（如徐州東部礦區(qū)三軟煤層、東北地區(qū)金寶屯煤礦）。

錨索不能打在鋼帶上！錨索和錨桿的支護不是一個體系。錨桿是主體支護作用，錨索是加強支護作用。一般不推薦用全錨索支護或把錨索作為主體支護。

一般情況下，尤其是地質(zhì)條件比較差、巷道變形比較大的區(qū)域，錨索主要應(yīng)該起到預(yù)防性擠壓加固作用，不宜僅僅起到懸吊作用，一旦錨索僅僅起到懸吊作用，懸吊的重量一般都很大，將是很危險的，因此，錨索的施工時間應(yīng)很好把握。為了彌補錨索低延伸率的弊病，在錨索托板里面可墊一塊濕柳木托板。常規(guī)情況下頂板越好的情況下，錨索的張拉力相對較??；頂板越差的情況下，錨索的張拉力相對應(yīng)大些，最好應(yīng)相應(yīng)增加托板面積。安裝錨索時，鋼絞線應(yīng)推到孔底，安裝后外露鋼絞線長度不宜超過300mm。

錨索施工后，應(yīng)及時對錨索進行檢查，錨索預(yù)緊力的最低值應(yīng)不小于設(shè)計預(yù)緊力的90%。發(fā)現(xiàn)工作載荷低于最低預(yù)緊力規(guī)定時應(yīng)及時進行二次張拉。

錨索鉆孔中有淋水時，應(yīng)采用補強措施。1、外露鋼絞線長度不宜超過300mm。

《評定標準》規(guī)定的錨索外露長度≤100mm。規(guī)范規(guī)定外露鋼絞線長度不宜超過300mm是指眼口外露的鋼絞線部分，考慮到鎖具、托板等厚度的影響，并考慮到張拉機具千斤頂?shù)谋ЭㄩL度一般為120～130mm。事實上外露的長度在150～200mm為宜，不影響行人等影響一般不強制的予以切割。2、錨索預(yù)緊力的檢查。

施工中逐根檢查，按張拉設(shè)備上的壓力儀表讀數(shù)做好施工檢查記錄。施工后采用敲擊、觀看等方法抽查，或直接采用張拉機具抽查，及時進行二次張拉。3、鉆孔中有淋水時的補強措施。（1）采用超前鉆孔放水；（2）加大錨索密度，加長錨索的錨固距離；（3）原則上采用樹脂錨固錨索的錨固位置不得選擇在含水層中。但在遇到水量不大的淋水巖層時，可根據(jù)經(jīng)驗適當加大用量，達到設(shè)計錨固力。其它施工要求

錨桿支護作業(yè)時，如遇復雜地段，應(yīng)停止作業(yè)、分析原因，采取措施后方可施工。復雜地段應(yīng)優(yōu)先選用錨桿、錨索、錨注等支護形式進行支護，并適當加大支護密度，必要時應(yīng)采用金屬支架、支柱等進行加固。對失效、松動等不合格的錨桿、錨索應(yīng)及時補打或緊固。采用錨桿支護的煤層巷道，應(yīng)備有一定數(shù)量的其它支護材料作防范措施。任何煤巷作業(yè)地點，作為永久支護的錨桿、錨索、鋼帶、金屬網(wǎng)等不應(yīng)作為起吊設(shè)備或懸掛其他重物。錨桿錨索支護要注重施工內(nèi)在質(zhì)量，即錨固和螺母擰緊。工作面煤機截割錨桿問題。六、錨桿支護巷道的整體性和連續(xù)性●樹脂錨桿支護結(jié)構(gòu)整體性●錨桿支護巷道頂幫底的整體性●錨桿支護巷道的整體性和連續(xù)性●就巷道支與護而言，不可忽視護對巷道整體穩(wěn)定性的作用和影響?！駱渲^桿支護結(jié)構(gòu)整體性匹配原則

指除樹脂錨桿支護三徑匹配外，樹脂錨桿支護結(jié)構(gòu)中的其它構(gòu)件也必須匹配，如托板、螺母、網(wǎng)、梁。在各構(gòu)件強度不均的情況下，這些構(gòu)件中錨桿的強度應(yīng)該是最低的，但錨固強度（錨固力）應(yīng)是最大的，螺母次之，托板再次之?！皴^桿支護巷道頂幫底的整體性

治底先治幫，治幫先治頂●盡可能保證一條巷道錨桿支護的整體性和連續(xù)性，盡量避免“錨桿支護—架棚支護—錨桿支護—架棚支護”的混合支護模式（掘進迎頭前方煤體的片幫冒頂問題，如鄭煤集團）?！駞^(qū)隊施工盡可能的保證班—班之間施工的均衡性、整體性、一致性和規(guī)范性?！駨碗s地質(zhì)條件變形量較大的巷道，掘中盡量不處理，掘后一次處理，防止圍巖應(yīng)力頻繁重新分布，影響巷道的整體性和連續(xù)性?！皴^桿支護巷道的整體性和連續(xù)性●就巷道支與護而言，不可忽視護對巷道整體穩(wěn)定性的作用和影響?！衤涿悍绞?/p>

●成型效果

●梁網(wǎng)作用

●有效保護

●失效補救

●補強措施七、影響樹脂錨桿、錨索錨固效果的

三個不容忽視的因素

1不同直徑錨桿螺母扭矩指標

在煤巷錨桿支護實踐中，從錨桿托板的初始錨托力（用液壓枕監(jiān)測）可以發(fā)現(xiàn)，對不同直徑的錨桿而言，雖然螺母扭矩相同，但錨桿托盤的錨托力有明顯差異。經(jīng)過實驗室試驗和推斷可以得出以下曲線，見下圖。從圖中可以看出，對于不同直徑的錨桿來說，相同的螺母扭矩所獲得的錨桿托板的錨托力不同，若不考慮其它因素的影響，直徑越小，初始錨托力越大，直徑越大，初始錨托力越小。1—Φ20錨桿2—Φ18錨桿3—Φ16錨桿4—Φ14錨桿不同錨桿直徑的扭矩與初始錨托力關(guān)系曲線2

錨桿錨索耦合支護時間錨桿錨索耦合支護一般指在松散破碎圍巖煤、巖巷用錨桿初始支護后的錨索加強支護。由于這兩種支護的特殊性，要使錨桿錨索耦合支護達到預(yù)期的效果，必須給出恰當?shù)腻^桿錨索耦合支護最佳時間。目前應(yīng)用的鋼絞線多為直徑15.24mm、17.8mm、18.9mm、21.6mm的標準型，此種鋼絞線的延伸率僅為3.5%左右，顯然，它不適應(yīng)較大變形的情況。因此，在掘進工作面過早支護會因巷道圍巖的大變形而造成鋼絞線被拉斷；太遲支護會造成錨桿錨固段與錨索錨固段之間的巖層離合。實踐證明，在圍巖表面與錨桿錨固段之間巖層急劇變形期內(nèi)，錨索不宜支護；在圍巖表面與錨桿錨固段之間巖層變形由急劇向緩慢變形轉(zhuǎn)化時，是錨索的最佳支護期，見下圖。

二次藕合支護時間的確定錨梁網(wǎng)索支護的最主體地位是錨桿，錨索的主要作用是加強支護。不推薦采用全錨索支護。3錨桿、錨索二次補強的時間和強度

不論應(yīng)用錨桿鉆機或氣扳機對錨桿螺母實施的扭矩多大，不論錨索張拉力多大，經(jīng)過一段時間后，錨桿和錨索托板的錨托力都經(jīng)過一個急速下降期、快速承載期和緩慢承載期的過程，甚至有的錨桿的錨托力會下降到零，必須適時進行二次補強（加固）見下圖。

是否進行二次緊固決定了錨桿的支護機理和受力狀態(tài)。

為了防止錨桿、錨索的錨托力在急速下降期帶來的被動承載，在煤巷錨桿支護設(shè)計時，要求必須給出錨桿螺母的二次緊固、錨索的二次張拉的明確時間和指標。設(shè)計時，一方面應(yīng)考慮到給錨桿、錨索一定的變形、穩(wěn)定時間，另一方面在不讓錨桿、錨索的錨托力下降到最低點且具有一定錨托力的情況下，適時進行錨桿螺母的二次緊固、錨索的二次張拉，以保證錨桿、錨索自安裝后自始至終都有適當?shù)腻^托力。補強的強度必須高于初期強度。圖中的S1、S1’是沒有采取補強措施的錨桿、錨索錨托力變化曲線；S2、S2’是采取補強措施的錨桿、錨索錨托力變化曲線。八、困難地質(zhì)條件下煤巷錨桿支護實例1、沿空留巷技術(shù)——切頂機理●機理的由來和發(fā)現(xiàn)●

四川災(zāi)后煤礦重建●帶來采煤工法的革命

121工法---110工法---N00工法切頂阻力計算及切頂簡圖巷旁支護和臨時支護沿空留巷維護狀況之一沿空留巷維護狀況之二2巷道遇斷層情況下的錨桿支護技術(shù)

此處介紹的用錨桿、錨索過斷層的方法僅限于斷層面較為明顯的獨立斷層，在連續(xù)兩個斷層以上的斷層帶或向斜、背斜軸部巖層扭轉(zhuǎn)等復雜構(gòu)造區(qū)域一般不能單獨用錨桿、錨索過斷層的方法支護，常規(guī)要用復合支護，如錨桿、錨索—架棚復合支護等（如以前沒用過的一定要慎重）。3

將煤巷支護的先進技術(shù)推