掘进技术管理规范

严格执行掘进技术管理规范 提高现场安全管理水平

一、基本情况

目前新汶矿业集团有限责任公司老区平均开采深度1020米以上，是全国最深的矿区之一。其中孙村1285米，良庄1060米，华丰1220米，协庄1215米，潘西1050米，翟镇矿915米，汶南矿1000米，泉沟矿690米，南冶矿880米，鄂庄矿710米，华源公司1040米。它集中了采深大、地质构造复杂、矿井灾害性现象多重条件，使开采支护极为困难。超千米的巷道地应力一般为41.2MPa，巷道垂深每增加100米，地压增大2.5MPa，岩石硬度较好的砂岩顶强度为70MPa，一般岩石为30MPa-50MPa，煤层一般为12MPa。

锚杆支护应用从稳定岩层发展到了松软破碎岩层工程，从静压巷道发展到动压巷道，由全岩巷道发展到了采区煤巷。锚杆的种类也从木锚杆发展成现在各式各样的金属锚杆，锚杆支护形式由单一的锚杆支护发展到现在的锚网带及锚索等多种方式联合支护，岩巷采用了锚网喷二次支护形式、高强锚杆一次支护形式，推动了新汶矿区锚杆支护技术的发展，使目前锚杆支护率达到97.15％，其中煤巷96.7％，岩巷98.3％。但随着开采深度的增加，取得的研究成果对现场的指导作用仍存在局限性，特别是对深部支护缺乏指导性，出现前掘后修、巷道失修量增大等问题。

随着矿井开采条件的不断变化,新汶矿业集团公司每年都对掘进技术管理进行修订,不断适应现场的变化,根据锚杆支护技术的发展,采用先进的支护技术规范解决现场存在的问题。不断开发应用支护新技术、新设备、新材料，自2004年以来，与北京煤科院合作，研究应用了高强锚杆支护技术，取得了较好的支护效果，并在掘进技术管理规范中明确规定。有力地规范和促进了新汶矿区安全生产的发展。

二、新汶矿区深部巷道存在的问题

新汶矿区使用的锚杆绝大部分为20MnSi全螺纹右旋等强锚杆，杆体直径以20、18mm为主，长度以1800mm、2000mm、2200mm、2500mm为主。其中20mm直径的锚杆破断力在156kN，这种全螺纹等强锚杆对顶板及煤帮的适应性强，特别是围岩破碎，出现局部凸凹不平时，可顺利实现贴帮贴顶。同时在巷修时，将锚杆截断后，仍可上托盘螺母护帮，而且锚杆的加工也比较方便。由于这些优点，使得全螺纹差强锚杆在新汶局得到大面积推广。但这种锚杆同时也存在严重的缺陷，主要表现在以下几点：

三、掘进技术管理规范

㈠ 掘进技术管理

1、 掘进技术管理责任制；

2、 作业规程、补充措施；

3、巷道开门 ；

4、临时支护 ；

5、交岔点支护 ；

6、巷道贯通、预透 ；

㈡锚杆支护技术管理

1、总则

⑴根据新汶矿区开采的实际情况，规定允许使用的锚杆种类包括以下五种:

①金属全螺纹（20MnSi、 KMG335）钢等强锚杆;②金属管缝式锚杆（只限于回采巷道护帮或断层破碎带临时支护）;③金属水力膨胀式管子锚杆; ④螺纹钢高强锚杆（KMG450、KMG500、KMG600），适用于埋深大于600米的巷道；⑤玻璃钢锚杆（允许在使用时间较短的，围岩稳定的切眼两帮及条件适宜的煤帮使用）；⑥经集团公司鉴定并经专业主管部门批准使用的新型锚杆。

⑵锚杆的锚固方式

端  锚：树脂锚固段长度≥350mm。

加长锚：树脂锚固段长度≥700mm。

全  锚：树脂锚固段长度≥锚深的80%；

 水泥锚固段长度为锚深的100%。

 煤层巷道顶板及深部全岩巷道大力推广全锚；一般情况下应采用加长锚；Ⅲ～Ⅴ类煤巷顶板和深部全岩巷道严禁使用端锚。

⑶螺纹钢等强锚杆杆体结构

⑷锚杆支护材料

⑸无纵肋左旋螺纹钢高强锚杆

高强锚杆支护构件图

锚杆支护材料中热轧矿用锚杆钢筋力学性能表

KMG 500型锚杆性能表

KMG 600型锚杆性能表

⑽W钢带

针对深部支护W及M钢带易引起撕裂现象，开发了适应深部支护的BHW-280-5.00型厚钢带，厚钢带的强度比普通钢带提高50％以上，与高强锚杆配套使用，大大提高支护的整体性及围岩控制效果，避免了钢带撕裂、锚杆失效的问题。

W钢带：规格、性能表

M钢带：规格、性能表

⒀锚杆支护设计原则

①所有锚杆支护巷道必须编制正规的锚杆支护设计，积极慎重地采用新技术、新工艺和新材料，做到技术先进、经济合理、安全可靠。

  ②锚杆支护设计程序一般为：初始设计—实施设计—矿压观测—修改初始设计四个步骤。

    ●初始设计：要根据巷道生产技术条件和地质条件、相似条件下矿压显现的规律和围岩变形特点，围岩的岩性、节理和层理的发育程度等，采用工程类比法、数值模拟法或理论计算法，提出巷道基本支护形式、确定主要支护参数，并根据有关规定进行校核，形成初始设计。

   

 2、煤巷锚杆支护

⑴煤巷的围岩分类

●煤巷采用锚杆支护，必须对巷道围岩稳定性进行分类。

●煤巷的围岩稳定性分为5类，即Ⅰ类：非常稳定；Ⅱ类：稳定；Ⅲ类：中等稳定；Ⅳ类：不稳定；Ⅴ类：极不稳定。

●各矿在进行煤巷锚杆支护时，要按《新汶矿区煤层巷道围岩分类结果及合理支护技术选择》中分类结果采用类比法进行选择套用。   

3、锚喷支护

⑴锚喷支护适用范围：

    ①锚喷支护适用于服务年限5年以下石灰岩、砂岩等坚硬完整岩层巷道。

　　②锚网喷支护适用于服务年限5年以下稳定及较稳定岩层巷道。

    ③锚喷二次支护（高强锚杆一次支护）适用于服务年限5年以上，埋深600米以上的开拓、准备巷道支护。

    ④喷锚梁喷、锚网喷支护适用于处于松软、破碎带或应力集中区的二次锚网喷巷道支护。

⑹锚喷支护工艺要求及有关规定

①采用锚喷支护巷道必须按光爆要求施工，确保眼痕率不少于５0%，超挖尺寸不大于150mm，欠挖不超过质量标准规定。

 ②锚喷二次支护工艺要求

▲初期支护。采用初喷作临时支护。初喷厚度不小于30mm，初凝20分钟后进行打、安锚杆及扒装。锚杆间排距一般为1.0～1.6m。

③高强锚杆锚喷一次支护工艺要求

●初期支护。采用初喷作临时支护。初喷厚度不小于30mm，初凝20分钟后进行打、安锚杆及扒装。锚杆支护参数设计在规程中明确规定。

●锚网支护。按作业规程规定的锚杆支护参数跟迎头进行一次锚网支护。

●喷浆。一般在距迎头50～100米范围内进行（具体距离由各矿根据巷道矿压显现规律在作业规程中规定），喷浆厚度达到规程设计要求。

⑺锚喷支护巷道工程质量监测及质量验收规定

▲锚杆锚固力监测按煤巷锚杆支护锚固力监测有关规定执行。

▲喷射混凝土强度检测

检测方法。采用点荷载试验法。用混凝土取样钻机在已喷好的经28天养护的巷道中，直接钻取直径30mm，长度大于直径1.1倍的混凝土芯样，用点荷载仪测试其点荷载强度,然后确定混凝土强度。

喷射混凝土试块芯样数量

⑻锚索加固支护

●锚索的适用条件。

   ①当Ⅲ、Ⅳ、Ⅴ类煤层巷道或深部主要巷道采用锚杆支护不能有效阻止顶板下沉、两帮移近等巷道变形时。Ⅴ类煤层巷道顶板使用直径17.8mm及以上的锚索。

  ②大断面峒室和跨度大于6米交岔点，Ⅴ类煤层巷道顶板使用直径17.8mm及以上的注浆锚索。

③锚索支护方式及支护参数的确定

 ●煤层巷道直接顶比较完整时、拱型锚喷巷道、大断面峒室及交岔点加固，应采用点式锚索支护；当巷道直接顶裂隙比较发育且上部为复合顶时，宜采用锚索行架支护。

关于加强顶板管理的补充规定（试行稿）

为进一步搞好矿井顶板管理，强化特殊地点和特殊条件下的支护管理，积极推广应用新技术、新工艺，做到技术先进，经济合理，安全可靠，特制定以下加强顶板管理的补充规定：

1、埋深超过800米的（Ⅲ、Ⅳ、Ⅴ类围岩）煤巷顶板，必须使用高强锚杆配金属网支护，顶板严禁使用回收复用的支护材料。否则，巷道质量标准化视为不合格。

2、合理安排生产接续，尽量缩短回采巷道的服务年限，减少巷道变形时间及破坏程度。

四、矿井巷道维修

㈠健全巷道维修责任制

各矿必须明确分管矿井巷道维修负责人。明确巷修工作负责部门及业务人员，每月编排矿井巷道维修计划，编审巷道维修作业规程和施工技术措施，做好日常巷道维修施工管理和巷道鉴定、巷修质量检查评比、年度巷道普查工作。

零星工程施工任务书

五、案例分析

自2000年以来，集团公司共发生6起掘进巷道冒顶事故：

1、2000年3月10日翟镇矿3402西运输巷冒顶事故。

巷道冒顶3.6×3.3×2.7m。

事故原因：一是巷道所处位置为高应力区，巷道开挖后，造成应力集中释放，围岩失去稳定性。

5、锚杆支护技术发展的技术对策

（1） 积极开展围岩力学参数及地应力测试工作，提高锚杆支护的科学性。

尽快建立岩石力学及材料力学中心实验室，也可在职业技术学院力学实验室的基础上补充完善，以此为基础，对地质力学参数及地应力大小与方向进行现场测试与实验，作为锚杆支护选型设计、支护参数确定和巷道布置的重要依据。也是保证锚杆支护合理、有效、可靠、安全的前提条件。

同志们，我们在掘进技术管理方面虽然取得了一定成绩，使现场的面貌得到了较大的改观，但与上级的要求、支护改革的发展以及现场的要求还有很大差距。今后我们将根据现场的变化及技术改革的发展，不断修改完善掘进技术管理规范，及时吸收先进的技术，提高工作标准，加强向兄弟单位调研学习及同科研院所的合作力度，取长补短，不断探索支护改革的新路子，为煤矿支护改革的发展做出新的更大的贡献！。