DB34 T 4540-2023 深部软岩巷道预应力锚杆(索)支护技术规范.pdf
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1、 ICS 73.100.10 CCS D 97 34 安徽省地方标准 DB34/T 45402023 深部软岩巷道预应力锚杆(索)支护技术规范 Technical specifications for bolt(anchor)in deep soft rock roadways2023-07-31 发布2023-08-31 实施安徽省市场监督管理局发 布 DB34/T 45402023 I 前言 本文件按照 GB/T 1.12020标准化工作导则 第1部分:标准化文件的结构和起草规则的规定起草。请注意本文件的某些内容可能涉及专利。本文件的发布机构不承担识别专利的责任。本文件由淮北矿业股份有限公
2、司提出。本文件由安徽省能源局归口。本文件起草单位:淮北矿业股份有限公司、安徽建筑大学、中煤第三建设(集团)有限责任公司、中煤第七十一工程处有限责任公司、中安华力建设集团有限公司。本文件主要起草人:朱世奎、陈志文、朱乐章、李金斗、陆鹏举、杨道召、卫世全、吴德义、宣啸、王雁、邓伦著、张浩、张佳伟、满东辉、黄北海、张鹏、刘宁。DB34/T 45402023 1 深部软岩巷道预应力锚杆(索)支护技术规范 1 范围 本文件规定了深部软岩巷道预应力锚杆(索)支护技术的技术要求、施工质量检测及支护监测。本文件适用于煤矿深部软岩巷道预应力锚杆(索)支护。2 规范性引用文件 下列文件中的内容通过文中的规范性引用
3、而构成本文件必不可少的条款。其中,注日期的引用文件,仅该日期对应的版本适用于本文件;不注日期的引用文件,其最新版本(包括所有的修改单)适用于本文件。GB/T 5224 预应力混凝土用钢绞线 GB/T 14370 预应力筋用锚具、夹具和连接器 GB/T 23561.1 煤和岩石物理力学性质测定方法 第1部分:采样一般规定 GB/T 35056 煤矿巷道锚杆支护技术规范 GB 50086 岩土锚杆与喷射混凝土支护工程技术规范 GB/T 50266 工程岩体试验方法标准 MT/T 143 巷道金属支架系列 MT/T 146.1 树脂锚杆 第1部分:锚固剂 MT/T 146.2 树脂锚杆 第2部分:金
4、属杆体及其附件 MT/T 942 矿用锚索 MT/T 1104 煤巷锚杆支护技术规范 MT/T 5009 煤矿井巷工程质量检验评定标准 3 术语和定义 GB/T 35056、MT/T 1104 界定的以及下列术语和定义适用于本文件。预应力锚杆(索)prestressed anchor(cable)在安装过程中施加一定预紧扭矩(预紧力)的锚杆(索)。预应力锚杆(索)支护 prestressed anchor(cable)support 以预应力锚杆(索)为基本支护形式,必要时增加注浆、单体支护以及金属支架等辅助支护方式。深部软岩巷道 deep soft rock roadways 在工程力(围岩
5、上各种力如自重应力、构造应力及采动应力的总和)作用下围岩最大松动圈厚度超过 2000 mm 的巷道。初始设计 initial design DB34/T 45402023 2 巷道开挖前,根据巷道工程地质条件、生产条件和围岩地质力学评估结果等,通过理论分析、数值模拟、工程类比等方法提出的巷道支护方案形式与参数。正式设计 formal design 巷道开挖后,根据监测信息,对初始设计进行验证或修改,在技术性、经济性以及安全性等方面均能满足安全使用要求的支护设计。一次支护 first support 为充分发挥深部软岩巷道围岩自承载能力,保证深部软岩巷道长时间稳定和服务期安全,预应力锚杆(索)支
6、护分次进行,巷道开挖后及时施加围岩一定强度和刚度的预应力锚杆(索)支护。二次支护 secondary support 为充分发挥深部软岩巷道围岩自承载能力,保证深部软岩巷道长时间稳定和服务期安全,预应力锚杆(索)支护分次进行,给巷道围岩提供最终支护强度和刚度的预应力锚杆(索)支护。复杂地段 complex section 断层及围岩破碎带、应力集中区、裂隙发育区、瓦斯异常区、巷道穿层地段、大断面、复合顶板、淋水区、老空区、大倾角、交岔点、大跨度巷道及采动影响区等地段。补强支护 reinforcing support 巷道原支护难以保持围岩稳定时,相应部位及时重新补加新的支护。4 技术要求 巷道
7、围岩地质力学评估 4.1.1 预应力锚杆(索)支护设计前应进行现场调查与巷道围岩地质力学评估。巷道围岩地质力学评估基础参数参见表 1。表1 巷道围岩地质力学评估基础参数 序号 参数 说明 1 巷道揭露的岩层厚度 掘进工作面端面岩层组成及分层厚度 2 巷道揭露的岩层倾角 在井下直接测取,或由工作面地质说明书给出 3 2 倍巷道宽度范围内 顶底板岩层层数和厚度 由地质综合柱状图或钻孔资料确定 4 各岩层物理力学参数 在井下原位测取,或在实验室内利用岩样测定 5 各岩层的分层厚度 指分层厚度的平均值 6 各层节理裂隙间距 指沿结构面法线方向的平均间距 7 地质构造 巷道周围地质构造的分布情况,由工作
8、面地质说明书给出 8 水文地质条件 巷道涌水量、水质等参照工作面地质说明书:水对围岩物理力学性的影响及锚杆(索)锚固性能的影响通过试验确定 9 巷道埋深 地表到巷道底板的垂直距离 10 原岩应力的大小和方向 在井下实测 11 巷道轴线方向与最大水平主应力方向的夹角 由工作面巷道布置图与井下最大水平主应力方向实测数据确定 DB34/T 45402023 3 序号 参数 说明 12 巷道几何形状和尺寸 根据煤矿生产与安全的需要确定 13 巷道掘进方式 掘进机掘进爆破法掘进或其他掘进方法 14 煤(岩)柱宽度 煤(岩)柱的实际宽度 15 采动应力 巷道与周围其他巷道、回采工作面的空间与时间关系,采动
9、影响范围与大小 16 粘结强度 在井下短锚固拉拔试验中,锚杆在不同岩层、煤层中的粘结强度 4.1.2 现场调查内容主要包括工程地质条件和生产条件。巷道工程地质条件及生产条件主要内容参见GB/T 35056 的要求。4.1.3 巷道围岩地质力学评估内容包括围岩物理力学性能参数测定、围岩应变软化特性测定、围岩结构测定、围岩地应力测定以及围岩松动圈测定。4.1.4 巷道围岩物理力学参数(围岩真密度、视密度、孔隙率、单轴抗拉强度、单轴抗压强度、单轴抗剪强度、变形模量、泊松比、粘聚力、内摩擦角、水理性质等)通过实验室岩样实验获得;井下岩样的采取、包装应符合 GB/T 23561.1 的规定;单轴抗压强度
10、、变形模量、粘结力及内摩擦角等也可采用井下原位测量方法获得。4.1.5 巷道围岩应变软化特性宜通过实验室实验确定岩样不同剪应变下围岩粘结力及内摩擦角,得出岩样粘结力及内摩擦角随剪应变变化关系,测量试验方法参见附录 A。4.1.6 巷道围岩结构测量应采用巷道表面观察、钻孔取芯和钻孔窥视等方法进行。结构面力学性质测试可在现场取样后在实验室进行,也可在井下采用岩体结构面直剪试验测定,测定方法参见 GB/T 50266 的要求。4.1.7 巷道围岩应力包括原岩应力与采动应力。原岩应力包括各应力分量、主应力大小与方向,原岩应力测量优先采用应力解除法,测量方法参见 GB/T 50266 的要求。采动应力测
11、量可采用与原岩应力测量类似的方法。采动应力变化监测可采用空心包体应变计、钻孔应力计等。4.1.8 巷道围岩松动圈厚度可采用钻孔窥视或多点位移计测定法。多点位移计实测方法参见附录 B。4.1.9 预应力锚杆(索)支护应做相应的拉拔试验测定预应力锚杆(索)的锚固力,锚固力大小应满足巷道掘进作业规程的有关规定。4.1.10 围岩现场调查与围岩地质力学评估,首先确定评估区域,预应力锚杆(索)支护设计应限定在该区域内,并分析巷道服务期间影响预应力锚杆(索)支护性能的各种因素。4.1.11 对于围岩最大松动圈厚度超过 2000 mm 的深部软岩巷道应选择预应力锚杆(索)支护;复杂地段应选择预应力锚杆(索)
12、基本支护,同时应辅以注浆、单体、托棚、超前支架等辅助支护。预应力锚杆(索)支护设计 4.2.1 依据巷道围岩地质力学评估结果确定深部软岩巷道应选择预应力锚杆(索)支护时,支护设计按“初始设计-井下监测-信息反馈-正式设计”的程序进行。深部软岩巷道预应力锚杆(索)支护可分为一次支护、二次支护进行。4.2.2 根据现场调査与巷道围岩地质力学评估结果,进行预应力锚杆(索)支护初始设计,初始设计可采用以下一种或多种组合方法进行:a)工程类比法:根据所在矿区已有的深部软岩巷道预应力锚杆(索)支护实践经验,通过类比,提出预锚杆(索)支护初始设计;b)理论计算法:根据深部软岩巷道预应力锚杆(索)支护机制,选
13、择预应力锚杆(索)支护初始设计;c)数值模拟法:依据深部软岩巷道应变软化特征,建立深部软岩巷道预应力锚杆(索)支护合理数值计算模型,通过数值模拟计算与分析,选择预应力锚杆(索)支护初始设计。DB34/T 45402023 4 4.2.3 深部软岩巷道预应力锚杆(索)支护初始设计应符合 GB/T 35056 的规定,预应力锚杆(索)支护基本参数宜按表 2 选取。表2 预应力锚杆(索)支护基本参数 序号 参数名称 单位 参数值 1 锚杆长度 m 2.2 2 锚杆公称直径 mm 20.0 3 锚杆排距 m 0.50.9 4 锚杆间距 m 0.50.9 5 锚杆预紧扭矩 Nm 300(岩巷),200(
14、煤巷)6 锚索有效长度 m 顶部6.0;帮部4.0 7 锚索公称直径 mm 17.8 8 锚索预紧力 kN 150 4.2.4 深部软岩巷道断面形状与尺寸应根据围岩条件、巷道用途、掘进方式等确定。巷道断面设计应考虑以下因素:a)巷道布置(运输)的最大设备尺寸;b)巷道内运输及设备放置要求;c)巷道通风要求;d)巷道预留变形量:对深部软岩预应力锚杆(索)支护巷道围岩变形进行预测,确定适宜的预留变形量,使巷道变形后断面仍能满足安全生产要求。4.2.5 深部软岩巷道布置时,应尽量使巷道轴线方向与最大水平主应力方向平行。4.2.6 深部软岩巷道掘进优先采用综合机械化掘进。当采用钻爆法时,应采用光面爆破
15、,控制巷道成型。4.2.7 预应力锚杆(索)支护形式与参数设计应包括以下内容:a)锚杆(索)杆体几何参数(直径和长度等);b)锚杆(索)杆体力学参数(屈服力、拉断力、伸长率);c)锚杆(索)附件(托盘、球形垫圏、减摩垫圈、螺母及锁具等)材料和规格;d)锚杆(索)设计预紧力;e)锚杆(索)设计锚固力;f)锚杆(索)布置参数(布置形式、间距、排距、安装角度等);g)锚杆(索)钻孔直径;h)锚杆(索)锚固参数(锚固剂类型及物理力学性能、锚固剂规格及数量、锚固方式和锚固长度);i)锚杆(索)组合构件(钢筋托梁、钢带、型钢托梁等)形式、规格和力学性能;j)护网形式、材料和规格;k)注浆材料物理力学性能及
16、注浆参数;l)注浆锚杆(索)结构及布置参数;m)金属支架选型及布置参数;n)巷道支护布置图;o)支护材料消耗清单。4.2.8 预应力锚杆的钻孔直径、锚杆直径和树脂锚固剂直径应合理匹配,深部软岩巷道支护常用的螺纹钢树脂锚杆,钻孔直径与锚杆杆体直径之差应为 6 mm10 mm,钻孔直径与树脂锚固剂直径之差应为4 mm8 mm。DB34/T 45402023 5 4.2.9 预应力锚杆(索)支护施工设计应包括施工工艺、施工设备与机具、施工质量指标和安全技术措施等。4.2.10 预应力锚杆(索)支护矿压监测设计应包括监测内容、监测仪器、测站布置、测站安设方法、数据测读方法、测读频率等。综合监测应给出反
17、馈指标和锚杆支护初始设计修改准则,日常监测应给出监测方法、合格标准和异常情况的处理措施。4.2.11 预应力锚杆(索)支护初始设计在井下实施后应及时进行矿压综合监测。将巷道受掘进影响结束时的监测结果用于验证或修正初始设计。修正后的支护设计作为正式设计在井下使用。巷道受到采动影响期间的监测结果可用于其他类似条件巷道支护设计的验证与修改。4.2.12 锚杆(索)支护正式设计实施过程中,应进行日常监测。巷道穿过复杂地段应及时修正,应编制专门的支护设计与技术措施,必要时可采取超前支护。矿压监测结果表明原支护设计难以保持围岩变形稳定时,应及时采用补强支护。预应力锚杆(索)支护材料与构件 4.3.1 般要
18、求 预应力锚杆(索)支护材料与构件应符合国家标准和相关行业标准并具有产品合格证。预应力锚杆(索)杆体及附件、组合构件、护网、喷层、注浆材料及金属支架等各构件力学性能应相互匹配。4.3.2 预应力锚杆杆体、托盘、螺母及垫圈 4.3.2.1 锚杆杆体、托盘、螺母应符合 MT/T 146.2 的规定。4.3.2.2 锚杆杆尾螺纹应符合 GB/T 35056 的规定,同时螺纹长度宜取 80 mm150 mm 的上限。4.3.2.3 锚杆托盘应符合 GB/T 35056 的规定,宜选用高强大规格尺寸的托盘,厚度不小于 10 mm,尺寸不小于 150 mm150 mm,强度不低于 235 MPa。4.3.
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