五采区辅运巷掘进作业规程.docx
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五采区辅运巷掘进作业规程.docx
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五采区辅运巷掘进作业规程
第一章概况
第一节概述
一、巷道名称、位置及长度
掘进巷道为五采区辅运大巷。
五采区辅运大巷由东向西布置,北边是五采区回风大巷,南边是五采区胶带大巷。
五采区辅运大巷设计全长2441.1米,煤层倾角2º-3º,平均3º。
二、巷道性质及用途
五采区辅运大巷沿3#煤顶板掘进的煤巷。
五采区辅运大巷为3#煤五采区辅助运输大巷。
三、服务年限
服务年限为五采区开采年限。
四、在施工过程中,防治水、防瓦斯必须有特殊技术要求。
(防瓦斯措施详见第七章第一节,防治水措施详见第七章第三节)。
五、巷道平面布置图(见附图1)
第二节编写依据
一、本面所掘巷道地质资料依据总工办地测提供的《3#煤五采区水文地质资料》。
二、根据《煤矿安全规程》、《操作规程》、阳煤集团文件及新元公司文件有关规定制定。
第二章地面相对位置及水文地质情况
第一节地面相对位置及邻近采区开采情况
地面相对位置及邻近采区开采情况见表1。
表1井上下对照关系表
水平名称
一水平
所掘巷道名称
五采区辅运大巷
采区名称
五采区
地面位置
该施工范围位于陈家沟村以西、王家沟以北的黄土塬、黄土峁及沟谷地带。
井下位置及四邻采掘情况
该施工巷道东邻陈家沟回风大巷(西)、陈家沟辅运大巷、陈家沟胶带大巷、南邻五采区胶带大巷、北邻五采区回风大巷,西部是巷道施工方向。
邻近采掘情况对掘进巷道的影响
无
第二节煤层赋存特征
1、煤层情况;该巷3#煤层赋存稳定,结构较简单,属中灰、低硫的优质贫瘦煤。
煤层以亮煤为主,内生裂隙发育。
煤层中一般含1~2层泥质夹矸,厚度一般为0.02—0.04米,平均0.02米。
该施工巷道沿3#煤层向西掘进,煤层倾角一般为2º-6°,平均4º,煤层厚度1.80~2.30米,平均2.05米左右,煤层结构:
0.40(0.03)1.65。
2、围岩情况:
顶板围岩情况:
伪顶为厚度为0.2米的高岭石泥岩,直接顶为灰色中砂岩,厚度为16.00米左右;老顶为灰色粗砂岩,厚度为8.25米左右。
直接底为2.10米的砂质砂岩,老底为1.0米的灰色细砂岩。
见综合柱状图所示。
第三节地质构造情况
该施工巷道处于蔡庄向斜的翼部,掘进期间可能存在瓦斯异常情况及向斜的次生构造。
建议施工队组在掘进过程中加强地质观测,有计划的进行超前探测工作。
严格制定防止瓦斯的通风措施,加强瓦斯异常监测,确保施工安全。
第四节水文地质情况及防治水措施
1、3#煤层上方有K8下和K8砂岩以及上覆石盒子组K12砂岩,属于弱含水层,巷道掘进期间将出现少量顶板淋头水和锚孔出水,预测对掘进施工有一定影响。
最大涌水量:
5m3/h;正常涌水量:
0.5~1.3m3/h
2、巷道掘进期间,出现顶底板突然涌水或水量急剧增大情况,队组必须及时汇报公司有关部门和总调度,采取应急措施,同时启动紧急防治水预案,确保安全生产。
3、井田内无老窑和其他生产矿井分布,因此不存在老窑水;且附近无采空,不存在采空区积水威胁;本面地表为黄土塬和沟谷地带,地表有小河穿过,该小河属于季节性河流,3#煤层埋深较深,对采掘工作面无直接影响。
4、工作面出现顶、底板突发涌水和突水异常情况,特别是当发现有透水预兆(煤壁挂汗、空气变冷、发生雾气、水叫、顶板淋头水加大、顶板来压、水色发浑、有臭味及其它异状等)必须停止工作,跟班队干必须及时汇报生产指挥中心调度,同时按照防治水措施确定的撤人路线组织涉险人员迅速撤离险区,同时启动防治水应急预案和防治水安全技术措施,确保安全生产。
第三章巷道布置及支护说明
第一节巷道布置
一、五采区辅运大巷沿3#煤层布置,跟顶施工。
在陈家沟回风大巷(西)开口(具体位置由地测部门标定),按照270°方位角施工638.4m,再按296°方位角施工1802.7m,设计全长2441.1m。
二、巷道掘进采用掘进机施工,开口前先在巷道开口位置及五米范围内加强支护(详见第七章第二节)。
开口前的准备工作:
1、开口前要提前对施工巷道开口位置的顶板进行岩性窥视,确定合理的支护参数。
2、开口前由总工办地测提前在施工巷道开口位置挂中线。
3、配备通风系统、运输系统、供电系统。
4、将风水管接到规定位置,并保证连接完好。
5、将支护材料、备品、备件等放到指定位置,码放整齐。
第二节矿压观测
一、观测对象:
五采区辅运大巷。
二、观测内容:
顶底板活动规律分析,巷道顶板离层量,帮锚杆的锚固力、扭力矩,顶锚索的涨拉预紧力,支护质量动态监测等。
具体观测内容见表2。
表2施工巷道观测项目、内容
序号
观测项目
观测内容
1
巷道表面位移
巷道顶板、两帮相对移进量,顶板下沉量
2
巷道顶板离层
锚固区内顶板岩层位移
3
锚杆受力
顶板锚杆受力分布,两帮锚杆受力
4
锚索受力
顶帮锚索受力
5
巷道破坏状况统计
记录巷道围岩破坏和程度
三、综合监测:
(一)测站布置
在巷道开口20m范围内,开始布置测站并编号,以后每150m设置一组矿压观测站。
每组矿压观测站包括一个顶板离层仪、一块锚索压力表、一块顶锚杆压力表,距离相差不超过5m范围。
随巷道的掘进,在巷道内安设两个综合测站,在掘进100m和300m的地方各建一个综合测站,其中及时建立。
遇到地质构造时的观测见第七章第二节规定。
(2)巷道表面位移
采用十字布点法安设表面位移监测断面,在顶底板中部垂直方向和两帮水平方向钻孔(Ф28*400mm),将木桩(Ф30*400mm)打入孔中。
顶板和上帮端部安设弯形测钉,底板和下帮木桩端部安设平头测钉。
两监测断面沿巷道轴向间隔0.6-1.0m。
观测方法:
在C、D之间拉紧测绳,A、B之间拉紧钢卷尺,测度AO、AB值;在A、B之间拉紧测绳,C、D之间拉紧钢卷尺,测度CO、CD值;测量精度要求达到1mm,并估出0.5mm;采用皮尺测量监测断面距掘进工作面的距离。
测量频度:
距掘进工作面和采煤工作面50m内,每天观察1次,其它时间每周观测1次。
(3)顶板离层
1、采用LBY-3型顶板离层指示仪测试顶板岩层锚固范围内外位移值。
2、离层仪的安装方法和步骤
钻孔:
采用B19接长式钻杆、Ф30mm钻头,在巷道中间位置打垂直钻孔,深度5m。
深部基点:
用安装杆将深部基点锚固器推入孔中,直至孔底,抽出安装杆,用手拉一下钢绳,确定锚固器已固定住。
浅部基点:
用安装杆将浅部基点锚固器推至2.3m处,抽出安装杆,用手拉一下钢绳,确定锚固器已固定住。
安装孔口套管,然后对准刻度。
把A刻度(浅部基点刻度)坠与孔口套管下边缘对齐,将其绳卡卡死并截去多余钢丝绳;把B刻度(深部基点刻度)坠与孔口套管下边缘对齐,将其绳卡卡死并截去多余钢丝绳。
记录初读数。
安装注意事项:
①离层指示仪安装位置距迎头不得超过1.5m,否则无法捕捉顶板离层的全过程;
②钢丝绳应事先盘好,推入锚固器时逐圈展开,以防纠缠打结;
③推入锚固器时,安装杆不能回拉,否则锚固器双爪会从安装杆上端的槽中脱出;
④浅部基点锚固器一定要准确定位,为此可提前在安装杆上做好标记;
⑤安装后,两个刻度坠均应处于自由悬垂状态,不得有任何卡阻现象。
观测频度与表面位移相同。
四、日常监测
日常监测包括三部分内容:
锚杆锚固力抽检、顶板离层观测和锚杆预紧力抽检。
安排专人负责日常监测,记录数据务求准确可靠。
1、锚杆锚固力抽检
巷道掘进施工过程中,安排专人按不小于3%的比例和不大于2天的时间间隔对永久支护的锚杆锚固力进行抽检。
抽检时只做非破坏性的拉拔。
抽检指标为顶板锚杆锚固力达到190KN,两帮锚杆锚固力达到190KN即为合格。
一旦发现不合格锚杆,必须在其托盘上注明“补打”字样,要求施工单位重新安装合格锚杆。
2、顶板离层
顶板离层指示仪除作综合监测外,还用作日常监测。
巷道每50m安设一个顶板指示仪。
在距迎头50m范围内,观测离层值;50m以外,除非离层松动仍有明显增长的趋势,一般可停止测度具体数据,改为观察两个刻度坠的颜色。
由当班班长和跟班技术员负责观测,其他人员也应随时注意观察,以便及早发现异常现象,确保安全。
一旦发现异常现象,必须立即向有关领导报告,以便采取相应措施。
离层指示仪以红、黄、绿三种颜色表示顶板松动严重程度。
绿色表示顶部松动离层值较小,处于较稳定的状态;黄色表示离层松动已达到警戒值;红色则表示顶板离层松动值较大,已进入危险的状态。
五、数据处理:
1、观测
日常观测由队组技术员、记录员负责,做好观测记录,每月将观测记录报总工办生产办公室。
2、结果分析
采取边施工、边观测,及时对测量的数据加以分析、判断,并把测量的结果反馈到设计和施工中去,从而不断修改设计、补充措施、指导施工。
每月由总工办技术人员将观测记录、分析报告审核存档。
六、顶板岩性探测:
1、探测对象:
沿3#煤顶板掘进的五采区辅运大巷。
2、施工队组负责常规顶板岩性探测。
巷道开口前后5米范围内及每施工50m打一个岩性探测孔,孔深要求超过锚索设计长度0.5m,深度不少于6m,孔径不小于Φ29mm,队组技术员根据相邻窥视资料和钻具钻进速度对顶板岩性准确的分界,并绘制探眼柱状图并对岩性和支护参数进行初步分析,报矿分管副总工程师、总工办主任工程师、生产指挥中心主任工程师和施工队组。
3、巷道开口及每施工300m,总工办地测部门负责组织施工队组打一个顶板岩性窥视探测孔,孔深要求超过锚索设计长度2.0m,深度不少于10m,孔径不小于Φ32mm,遇地质构造发生变化时,岩性窥视探测孔具体见第七章第二节规定。
总工办地测有关人员负责将岩性探测结果及时出图并对岩性和支护参数进行初步分析,报矿分管副总工程师、总工办主任工程师、生产指挥中心主任工程师和施工队组。
4、顶板岩性窥视探测资料由总工办地测部分管部长进行初步审查分析、分管副总工程师作出最终审查意见。
第三节支护设计
一、巷道断面及支护形式
总工办地测提供的3#煤层柱状资料:
伪顶为厚度为0.2米的高岭石泥岩,直接顶为灰色中砂岩,厚度为16.00米左右;老顶为灰色粗砂岩,厚度为8.25米左右。
直接底为2.10米的砂质砂岩,老底为1.0米的灰色细砂岩(见综合柱状图所示)。
根据对3#煤层顶板矿压观测数据的统计和顶板支护经验,同时为满足五采区主要大巷工作面的通风要求,初步设计五采区辅运大巷为矩形断面,锚网索+喷浆联合支护。
五采区辅运大巷顶部支护采用W钢带、金属网、锚杆、锚索联合支护,帮部采用金属网、钢筋钢带、锚杆、锚索联合支护。
(附巷道断面特征表3)
表3巷道断面特征表
巷道名称
形状
宽(m)
高(m)
断面积(m2)
毛
净
毛
净
毛
净
五采区辅运大巷
矩形
5.6
5.40
4.1
3.7
23.0
20.0
备注
净高为锚索锁具至底板垂直距离,净宽为两帮锚杆末端之间水平距离。
二、支护参数设计
(一)采用工程类比法选择支护参数
根据临近巷道掘进支护效果,五采区辅运大巷顶板适合采用钢带、锚杆、锚索、金属网联合支护方式;两帮采用锚杆、锚索、金属网、W钢护板组合支护。
(二)采用计算法校核支护参数
1、五采区辅运大巷
(1)锚索支护理论验算应以悬吊理论为主。
主要是为了防止巷道顶板大面积整体冒落。
可按下式验算:
K.G≤n.A
式中G-锚索承受的离层岩层或危石重量(KN),计算时离层岩层厚度不得小于巷道宽度的一半,此处选择3.0米;
K-安全系数,取2;
n-锚索的根数;
γ-岩石的容重26.7KN/m3
A-锚索的设计承载力(N)。
G=hS
G(辅)=hS=3.0×5.6×1×26.7=448.56KN
KG=2×448.56=897.12KN
N≥KG/A=897.12/500=1.8根
由KG≤nA知道:
实际锚索布置为:
五采区辅运大巷平均每排为3根>1.8根,实际大于计算得出的根数,均能满足要求。
(2)按“组合梁”悬吊理论校核锚索的间距:
根据地质钻孔柱状分析,直接顶为砂质泥岩无坚硬岩层,为防止巷道顶板岩层发生大面积整体垮落,用每排3根Φ21.6×8300mm钢绞线,将锚杆加固的“组合梁”整体悬吊于坚硬岩层中,校核锚索间距,冒落方式按最严重的冒落高度3.5米的整体冒落考虑,此时,靠巷道两帮的角锚杆和锚索一起发挥悬吊作用,在忽略岩体粘结力和内摩擦力的条件下,取垂直方向力的平衡,可用下式计算锚索间距。
L=n·F2/[B·H·γ-(2F1·Sinθ)/L1]
式中:
L——锚索间距,m;
B——巷道最大冒落宽度,取5.6m/5.2m
H——巷道冒落高度,按最严重冒落高度取3.5m;
γ——岩体比重,26.7KN/m³;
L1——排距1m;
F1——锚杆锚固力70KN;
F2——锚索极限承载力,取500KN;
θ——角锚杆与巷道顶板的夹角75°;
n——锚索排数,取1。
通过计算:
L(辅)=n·F2/[B·H·γ-(2F1·Sinθ)/L1]
=1×500/[5.6×3.5×26.7-(2×70×sin75°)/1]
=500/(523.32-135.8/1)
=500/387.52
=1.29m
五采区辅运巷实际所选用的锚索间距0.8/0.9均小于L(辅),因此选择的锚索参数符合设计要求。
2、锚杆设计计算
(1)锚杆长度校核:
顶锚杆通过悬吊和帮锚杆通过加固帮体作用,达到支护效果的条件,应满足L≥L1+L2+L3
式中:
L——锚杆总长mm;
L1——锚杆外露长(钢带+托板+螺母厚mm,顶锚杆取70mm,帮锚杆取140mm);
L2——有效长度(顶锚杆取免压拱高b,帮锚杆取煤帮破碎深度c);
L3——锚入岩层内深度(顶锚杆取800mm,帮锚杆取800mm)。
普氏免压拱高:
b=[B/2+Htan(45°-ω帮/2)]/f顶
C=Htan(45°-ω帮/2)
式中:
B、H——巷道掘进跨度和高度,取Bmax=5600mm,H=4100mm;
f顶——顶板岩石普氏系数,f顶取3;
ω帮——两帮围岩的内摩擦角,ω得71.56°
五采区辅运巷:
bmax=[5600/2+3500×tan(45°-71.56°/2)]/3=1122.67mm
c=Htan(45°-ω帮/2)=3500×tan(45°-71.56°/2)=665mm
根据上述公式计算得出:
顶锚杆长L顶=70+1122.67+800=1992.67mm;
帮锚杆长L帮=140+665+800=1605mm;
实际顶、帮锚杆长度均为2400mm,因此所选顶、帮锚杆的长度均能满足计算要求。
(2)校核顶锚杆间、排距:
应满足
式中:
a—锚杆间、排距,m;
G—锚杆设计锚固力,KN/根;
k—安全系数,一般取2;
L2—有效长度(顶锚杆取b);
γ—岩体容重,26.7KN/m³
五采区辅运大巷、回风大巷:
顶锚杆:
a<=1.241m
帮锚杆:
a<=1.648m
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- 采区 辅运巷 掘进 作业 规程