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无煤柱自成巷110工法规范

作者:煤矿安全网 2019-07-08 20:3110168 来源:煤矿安全网

中华人民共和国能源行业标准

无煤柱自成巷110工法规

Code for No-pillar Mining with Gob-entry Retaining of the 110 Method

(征求意见稿)

主编部门:中国煤炭建设协会
批准部门:国家能源局
施行日期:2019年 月 日

前 言

本规范是由中国煤炭建设协会负责组织,中国矿业大学(北京)会同有关单位共同编制而成。

本规范在编制过程中,编制组认真学习了国家有关现行法律法规标准,进行了广泛的调查研究,总结了多年来无煤柱自成巷110工法方面的经验,对标准条文反复讨论修改,并以多种形式征求全国煤炭系统有关单位和专家的意见,最后经审查定稿。

本规范由9章和8个附录,主要内容包括总则、术语、基本规定、技术准备、设计、施工、监测,以及安全、职业健康及绿色施工和验收。

无煤柱自成巷110工法是何满潮院士在传统121开采工法基础上提出的一项原始创新的先进技术,以“一种长壁工作面无煤柱开采方法”等发明专利为基础编写的。

本规范由中国煤炭建设协会负责日常管理,由中国矿业大学(北京)负责具体内容的解释。在本规范执行过程中,如有意见和建议,请寄送中国矿业大学(北京)(地址:北京市海淀区学院路丁11号,邮编:100083),以供今后修订时参考。

本规范主编单位、参编单位、主要起草人和主要审查人:

主编单位:中国矿业大学(北京)

四川省煤炭产业集团有限责任公司

陕西煤业化工集团神南矿业有限公司

参编单位:北京中矿创新联盟能源环境科学研究院

中国矿业大学

柳林能源与环境院士工作站

河南宏建机械模板材料有限公司

山东科大中天安控科技有限公司

主要起草人:

主要审查人:

目 次

1总则

2术语

3基本规定

4技术准备

4.1一般规定

4.2基础资料

5设计

5.1一般规定

5.2通风设计

5.3工艺设计

5.4恒阻大变形锚索支护设计

5.5预裂切缝设计

5.6挡矸支护设计

5.7临时支护设计

6施工

6.1一般规定

6.2恒阻大变形锚索支护施工

6.3预裂切缝施工

6.4挡矸支护施工

6.5临时支护施工

7监测

7.1一般规定

7.2巷道应力及变形监测

8安全生产、职业健康及绿色施工

8.1一般规定

8.2安全生产

8.3职业健康

8.4绿色施工

9验收

9.1一般规定

9.2预裂切缝验收

9.3支护工程验收

9.4单位工程验收

附录A恒阻大变形锚索支护分项工程质量验收记录表

附录B预裂切缝分项工程质量验收记录表

附录C挡矸及巷内临时支护分项工程质量验收记录表

附录D监测分项工程质量验收记录表

附录E巷道工程质量控制资料核查记录表

附录F巷道工程安全和使用功能核查及抽查结果记录表

附录G巷道工程观感质量评分表

附录H单位工程竣工验收记录表

标准用词说明

引用标准名录

条文说明

Contents

1General Provisions………………………………………………………………………………1

2Terms……………………………………………………………………………………………2

3Basic Requirements……………………………………………………………………………..4

4Technical Preparations…………………………………………………………………………..5

4.1General Requiremens…………………………………………………………………….5

4.2Basic Data………………………………………………………………………………...5

5Designation……………………………………………………………………………………...6

5.1General Requiremens…………………………………………………………………….6

5.2Design of ventilation…………………………………………………………………......6

5.3Design of Technology…………………………………………………………………....7

5.4Design ofLarge Deformation and High Constant Resistance Anchor Support………...7

5.5Design ofPre-splitting Crack…………………………………………………………....8

5.6Design of Gangue Prevention Structure………………………………………………....9

5.7Design ofTemporary Support…………………………………………………………...10

6Construction……………………………………………………………………………………11

6.1General Requiremens…………………………………………………………………....11

6.2Construction of Large Deformation and High ConstantResistance Anchor Support…..11

6.3Construction of Pre-splitting Crack……………………………………………………..12

6.4Construction of Gangue Prevention Structure…………………………………………..12

6.5Construction of Temporary Support…………………………………………………….13

7Monitoring……………………………………………………………………………………..14

7.1General Requiremen…………………………………………………………………….14

7.2StressandDisplacement Monitoring of Roadway……………………………………...14

8 SafetyProduction,Occupational Health and GreenConstruction……………………………..16

8.1General Requiremen…………………………………………………………………….16

8.2Safety Production……………………………………………………………………….16

8.3Occupational Health…………………………………………………………………….17

8.4Green Construction……………………………………………………………………..17

9Acceptance Check……………………………………………………………………………..19

9.1General Requiremen…………………………………………………………………….19

9.2Acceptance of Pre-splitting Crack………………………………………………………19

9.3 Acceptance ofSupport Engineering…………………………………………………….20

9.4 Acceptance ofUnit Engineering………………………………………………………...21

Appendix ARecord Table of Large Deformation and High Constant Resistance Anchor Support Subentry Engineering Quality Acceptance.................................................................22

Appendix B Record Table of Pre-splitting Crack Subentry Engineering Quality Acceptance….23

Appendix CRecord Table of Gangue Prevention Structure and Temporary Support Subentry Engineering Quality Acceptance…………………………………….…….………24

Appendix DRecord Table for Quality Acceptance of Mine Pressure Monitoring sub-project….25

Appendix EVerification Record Table of Quality Control File of Roadway Engineering….…..26

Appendix FRecord Table of Safety and Use Function Verification and Spot Inspection Result of Roadway Engineering ………………………………………………………….…27

Appendix GMarking Table of Roadway Engineering Appearance Quality…………………….28

Appendix H Record Table of Unit Engineering Completion Acceptance………………..……..29

Explanation of Standard Words……………………………………………………………………30

List of Quoted Standards…………………………………………………………………………..31

Addition:Explanation of Provisions……………………………………………………………..33

1总则

1.0.1为加强无煤柱自成巷110工法(以下简称110工法)的应用和推广,规范110工法设计、施工、监测和验收的技术要求,保障无煤柱自成巷工程的质量和安全,制定本规范。

1.0.2新建、改扩建、生产矿井的新工作面开采,应优先采用110工法。

1.0.3 110工法的设计、施工、监测和验收除应符合本规范外,还应符合国家和行业现行的有关标准规定。

2术语

2.0.1无煤柱自成巷no-pillar mining with gob-entry retaining

工作面煤层回采后,在矿山压力作用下,采用预裂切缝技术使顶板垮落,利用原巷道并经加强支护形成新巷道,作为下一个工作面的回采巷道。

2.0.2 110工法110 mining method

每个工作面只需掘进一条巷道,另一条巷道由相邻工作面在回采过程中通过切顶卸压技术自动形成,且无需留设面间煤柱。

2.0.3顶板定向预裂切缝directional-predetermined crack andcuttingof roof

对回采巷道采空区侧顶板进行定向预裂爆破,将顶板按设计位置切开。

2.0.4定向预裂爆破装置directional-predetermined crack blasting device

由专用的定向拉裂爆破管、固定器和定向推进器组成。按设计要求实施现场装药、定向、连续推进等工序,炸药爆炸后,爆轰冲击波沿拉裂爆破管两侧的聚能孔释放能量,产生顶板定向预裂切缝。固定器和定向推进器分别在拉裂爆破管安装过程中起到固定和定向的作用。

2.0.5恒阻大变形锚索large deformation and high constant resistance anchor

新型锚索,主要由恒阻器、钢绞线、方形托盘、锚具等组成,能够在巷道围岩发生大变形时产生滑移变形,并保持恒定的工作阻力。

2.0.6多托锚杆multi-tray bolt

新型锚杆,主要由螺纹钢杆体、三角托盘、方形托盘、螺母等组成,如图2所示。通过设置多个托盘(包括三角托盘及小托盘等)提供锚固力,起到控制巷帮围岩变形的作用。

1—三角托盘2—小托盘(若干)3—螺纹钢杆体4—大托盘5—螺母

图2多托锚杆示意图

2.0.7远程实时自动监测技术remote real-time automatic monitoring technology

能够自动、实时连续采集数据,并能自动存储、无线发射数据,远程接收、分析的监测技术,主要包括压力监测和位移监测两类技术。

2.0.8裂缝率cracking ratio

顶板预裂爆破孔内裂缝长度与炮孔深度的百分比。

2.0.9挡矸支护结构gangue prevention structure

巷旁支护结构,主要由工字钢支柱(U型钢支柱)、金属网、单体液压支柱(切顶护帮支架)等组成,安装在巷道采空区一侧,防止切顶后采空区冒落矸石涌入巷道。

2.0.10切顶护帮支架support of roof cutting and roadwayside wall protecting

110工法专用的新型支撑式支架,主要由顶梁、底座和立柱等部件组成,安装在巷道采空区一侧,具有支撑巷道顶板和挡矸的功能。

3基本规定

3.0.1本规范优先适用于以下条件:

1110工法实施工作面煤层厚度不大于4m;

2110工法实施工作面煤层倾角不大于25°;

3110工法实施工作面埋深不大于1000m;

4110工法实施工作面顶板不受强含水层威胁。

当上述条件不满足时,应先进行试验工作面设计和应用,根据应用效果,制定可行性实施方案后参照本规范执行。

3.0.2本规范使用时,应根据工程地质条件和开采技术条件等因素,编制专项施工组织设计和作业规程,并经矿总工程师审查批准。

3.0.3专项施工组织设计、作业规程应提出明确的工程质量标准和要求,制定相应的安全、质量保证措施

3.0.4当自成巷过程中发生以下情况时,必须对作业规程进行修改,并重新审批:

1地质条件发生重大变化;

2施工环境发生重大变化;

3遭受不可抗力;

4主要技术方案发生重大变化。

4技术准备

4.1一般规定

4.1.1 110工法应采用以下主要技术:顶板定向预裂爆破技术、恒阻大变形锚索支护技术、挡矸支护技术和远程实时自动监测技术。

4.1.2 110工法应用前应收集采区地质、水文地质、致灾因素和开采技术等资料。

4.1.3 110工法的实施应根据自成巷条件和特点,确定专项施工技术、工艺、方法和材料。

4.2基础资料

4.2.1 110工法实施前,应收集下列地质资料:

1采煤工作面地质说明书;

2采煤工作面及巷道附近钻孔柱状图;

3煤层顶板底板岩石力学参数;

4.2.2110工法实施前,应收集下列技术资料:

1矿井总体设计;

2采煤工作面作业规程

3巷道掘进作业规程;

4本采煤工作面或邻近采煤工作面矿山压力监测资料。

5设计

5.1一般规定

5.1.1110工法设计的内容应包括施工工艺设计、预裂切缝设计和支护设计。

5.1.2支护设计应包括顶板恒阻大变形锚索支护、巷旁挡矸支护和巷内临时支护设计。

5.1.3切缝爆破施工前,应根据切缝爆破试验方案进行现场试验,以确定最佳爆破参数。

5.2通风设计

5.2.1采用110工法前,应形成两条巷道进风,另一条巷道回风的通风系统。

5.2.2对于低瓦斯、不易自燃煤层,宜采用本工作面两条巷道进风,下一工作面巷道回风的Y型通风方式,新鲜风流经过工作面后,乏风经过留巷段排出本工作面,Y型通风方式如图3所示。

1—回风巷2—运输巷3—进风巷4—回风下山5—轨道下山6—皮带下山

图3工作面Y型通风方式示意图

5.2.3对于高瓦斯、自燃和易自燃煤层,宜采用本工作面进风巷、下一工作面进风巷进风,本工作面运输巷回风的W型通风方式,新鲜风流经过留巷段和工作面后,乏风经过本工作面运输巷排出。

1,3—回风巷2—运输巷4—回风下山5—轨道下山6—皮带下山

图4工作面W型通风方式示意图

5.2.4对于煤与瓦斯突出煤层,采用运输巷进风,回风巷回风的U型通风方式时,留巷段可采用密闭并铺设低负压瓦斯抽采管道抽采瓦斯,待采空区一侧巷帮稳定后可喷浆封闭。

1—回风巷2,3—运输巷4—回风下山5—轨道下山6—皮带下山7—低负压瓦斯抽采管道

图5工作面U型通风方式示意图

5.3工艺设计

5.3.1110工法施工工艺应包括采煤工作面前的恒阻大变形锚索支护、预裂切缝钻孔施工、预裂爆破,以及采煤工作面后的巷旁挡矸支护、巷内临时支护和巷道修复等工艺,各施工工艺应按顺序施工。

5.3.2恒阻大变形锚索施工应超前采煤工作面不小于100m。

5.3.3顶板定向预裂切缝钻孔施工应按照爆破设计方案进行,并滞后恒阻大变形锚索施工不小于50m,超前采煤工作面不小于50m。

5.3.4顶板定向预裂切缝爆破施工应超前采煤工作面不小于50m。

5.3.5工作面开采后,应在采煤工作面液压支架支护范围内进行巷旁挡矸支护和巷内临时支护,待采空区覆岩稳定后,可逐步撤除稳定区域的巷内临时支护。

5.4恒阻大变形锚索支护设计

5.4.1恒阻大变形锚索长度可按下式计算:

LH=HF+2.0(1)

式中:

LH—恒阻大变形锚索长度,m;

HF—预裂切缝高度,根据公式(3)计算,m。

5.4.2单位面积内恒阻大变形锚索的数量可按下式计算:

N=K(Pn/P0)(2)

式中:

N—单位面积内恒阻大变形锚索的数量,根;

Pn—单位面积内顶板压力,kN;

P0—恒阻大变形锚索恒阻值,kN;

K —安全系数,1.1~1.3。

恒阻大变形锚索设计间距宜为1~2m,根据原支护情况和顶板岩性情况综合选取。

5.4.3巷道净宽度大于4.2m时,宜设计2排恒阻大变形锚索,排距宜为1.0m~1.5m,采用错位形式布置。

5.4.4切缝侧恒阻大变形锚索距设计预裂切缝面的距离宜为300mm,误差±50mm。

5.5预裂切缝设计

5.5.1顶板定向预裂切缝钻孔角度应根据工作面采高确定,应符合下列规定:

1当HC≤1m时,β=15°~20°;

2当HC>1m时,β=10°~15°。

其中:β为预裂切缝钻孔与铅垂线夹角,°;HC为工作面采高,m。

5.5.2顶板定向预裂切缝高度可按下式计算:

HF= (HC-ΔH1-ΔH2)/(K-1)(3)

式中:

HF-预裂切缝高度,m;

ΔH1-采场顶板下沉量,m;

ΔH2-采场底板底臌量,m;

K-采场顶板碎胀系数,取值范围1.3~1.5。

5.5.3留巷开始位置和停采线应采取特殊的爆破参数,宜采用扇形钻孔进行爆破。

5.5.4顶板定向预裂切缝钻孔直径宜为46~48mm。

5.5.5顶板定向预裂切缝距巷帮的距离应不大于200mm。

5.5.6顶板定向预裂切缝钻孔间距可按表1选取。

表1顶板定向预裂切缝钻孔间距

顶板特性硬岩顶板软岩顶板破碎顶板复合顶板
间距/mm450~550500~600550~650450~650

5.5.7顶板定向预裂切缝钻孔药卷布置方式应符合下列规定:

1顶板定向预裂爆破单个药卷长度为200mm,直径为32mm;

2根据顶板岩性的不同,定向预裂切缝爆破钻孔内不同岩性段的每米装药量可按表2选取,并经现场试验确定。

3封孔长度宜为1.5m~2.5m,且应符合现行《煤矿安全规程》。

表2顶板定向预裂切缝钻孔岩性分段每米装药量

钻孔岩性页岩段泥岩段砂岩段砂泥岩互层
装药量(个)1~21~32~51~5
注:本表炸药消耗量是基于煤矿许用炸药确定。
     

5.5.8拉裂爆破管参数应符合下列规定:

1拉裂爆破管外径为42mm,内径为36.5mm;

2拉裂爆破管总长度可按下式计算:

LJ=LF-LK(4)

式中:

LJ—拉裂爆破管总长度,m;

LF—切缝炮孔深度,m;

LK—封孔长度,m。

5.6挡矸支护设计

5.6.1巷旁挡矸支护体系应根据采煤工作面采高(HC)进行选择,并应符合下列规定:

1当HC≤1m时,可采用单体液压支柱+矿用工字钢支柱+金属网组成的非可缩柱-网挡矸支护体系;

2当1m<hc≤2m时,可采用单体液压支柱+可缩u型钢支柱+金属网组成的可缩性柱-网挡矸支护体系;>< p=""> /p>

3当2m<hc≤4m时,可采用切顶护帮支架+单体液压支柱+可缩u型钢支柱+金属网组成的架-柱-网挡矸支护体系。>< p=""> /p>

5.6.2巷旁挡矸支护体系应符合下列规定:

1挡矸单体液压支柱距切缝线距离宜为100~150mm,单体液压支柱间距宜为600~800mm;

2金属网宜采用直径不小6mm的高强焊接钢筋网;

3工字钢支柱宜采用11号矿用工字钢,间距600~800mm,沿切缝线与单体液压支柱间隔布置;

4 U型钢支柱宜采用型号不小于29U型钢,间距600~800mm,沿切缝线与单体液压支柱间隔布置;

5.6.3顶板分层垮落时,可采用多托锚杆进行挡矸支护,多托锚杆应符合下列规定:

1多托锚杆由螺纹钢杆体、三角托盘、方形托盘、螺母等构成;

2多托锚杆拉拔力、扭矩应满足巷帮支护的要求,巷帮变形稳定后扭矩不小于100Nm;

3帮部每排可放置2~3根,锚杆间排距宜为1000mm×1000mm,误差不大于±200mm;

4多托锚杆安装完成后杆体外露长度不大于50mm。

5.7临时支护设计

5.7.1工作面成巷后,应增设临时支护进行护巷,临时支护包括单体液压支柱+顶梁或切顶护帮支架+单体液压支柱+顶梁等支护方式。

5.7.2单体液压支柱+顶梁的支护方式应符合下列规定:

1当巷道宽度小于4m时,单体液压支柱宜布置2~3列;

2当巷道宽度不小于4m时,单体液压支柱宜布置3~4列;

3单体液压支柱间距宜为600~1000mm,排距宜为600~800mm,每排单体液压支柱(2~4根)架设一根顶梁。

5.7.3切顶护帮支架+单体液压支柱+顶梁的支护方式应符合下列规定:

1切顶护帮支架宜布置1~2列;

2切顶护帮支架在留巷稳定段20m后方可回撤,留巷稳定段应根据矿压监测结果确定。

6施工

6.1一般规定

6.1.1施工现场应具备适用的施工技术标准,健全的质量管理体系。

6.1.2施工现场应有能够满足连续施工的物资储备和供应渠道,合理做好资源配置。

6.1.3现场使用的主要材料、半成品、成品、构配件应进行现场验收,按有关规定进行复验。

6.1.4现场施工用设备、工器具应完好,并符合施工组织设计的要求。

6.1.5施工各工序应按施工技术标准进行质量控制,每道工序完成后应进行质量检查,并形成质量检查记录。

6.1.6自成巷巷道施工前,应结合110工法施工特点对现场施工人员进行安全、质量和施工工艺培训。

6.2恒阻大变形锚索支护施工

6.2.1恒阻大变形锚索钻孔施工应符合下列规定:

1应采用锚索钻机按设计施工;

2钻孔角度与顶板岩层垂直;

3钻孔直径为28~30mm;

4扩孔直径为85~90mm;

5扩孔深度为500~600mm。

6.2.2恒阻大变形锚索安装应符合下列规定:

1采用树脂锚固剂锚固,且锚固长度不小于1500mm;

2锚索外露长度不大于300mm;

3在锚索锚固1小时后安装托盘、锁具并实施预紧,锚索预紧力应不小于280kN;

4待预裂切缝爆破施工距离超过20m后,对恒阻大变形锚索实施二次复紧,预紧力应不小于280kN。

6.3预裂切缝施工

6.3.1预裂切缝钻孔施工前,应严格按照设计参数,在顶板相应位置标记预裂切缝钻孔眼位。

6.3.2应采用专用钻机施工切缝钻孔,所有切缝钻孔应位于同一平面。

6.3.3预裂切缝钻孔装药应符合下列规定:

1拉裂爆破管装药在巷道内完成,装药量符合设计要求;

2预裂切缝钻孔内可安设多个拉裂爆破管,相邻拉裂爆破管在安装时使用专用连接件连接;

3一个预裂切缝钻孔内安装多个拉裂爆破管时,由内到外按顺序逐个装入孔内并连接雷管脚线,各雷管脚线应穿过下方的拉裂爆破管。

6.3.4每个装药拉裂爆破管内应安装一个雷管,每个钻孔内全部雷管用串联方式连接,各钻孔之间应采用母线并联连接。

6.3.5拉裂爆破管安装时,应通过固定装置将拉裂爆破管固定在孔内,并采用定向装置调整拉裂爆破管聚能方向与巷道走向一致,完成后使用炮泥封孔。

6.3.6预裂爆破应采用正向装药、一次起爆的方式。

6.4挡矸支护施工

6.4.1工作面推进过程中,宜在巷道切缝侧挂设金属网,金属网尺寸根据巷高设定,一端与巷帮顶部网搭接,另一端与底板接触。

6.4.2巷旁金属网挂设完毕后,工作面支架推移前,应按照设计使用单体液压支柱和可缩U型钢支柱(或工字钢支柱)进行挡矸支护,挡矸支护滞后支架距离应不大于1000mm,可缩U型钢支柱(工字钢支柱)埋入底板深度应不小于300mm。

6.4.3多托锚杆施工应符合下列规定:

1工作面移架后,根据设计间距及支架后巷道沿空侧采空区顶板垮落矸石堆积高度放置多托锚杆;

2多托锚杆安装时将最外侧托盘和螺母装入锚杆,并在金属网上固定,此时并不预紧;

3应在锚杆压实后对锚杆进行预紧。

6.5临时支护施工

6.5.1巷旁挡矸支护安装完成后,应立即进行该断面巷道的临时支护施工。

6.5.2应按照设计参数在巷内安装单体液压支柱(切顶护帮支架),顶部架设矿用工字钢作为横撑,顶板不平整时需使用木板或其他材料将顶梁与顶板之间的空隙填满。

6.5.3回撤施工应符合下列规定:

1根据现场监测结果,巷道基本稳定后,在架后120~200m段,可采用“隔一排撤一排”的方式回撤单体液压支柱和切顶护帮支架;

2采用“隔一排撤一排”的方式回撤后,若回撤区域连续三天内的顶板下沉速率小于3mm/d,可采用“隔一排撤两排”的方式继续回撤巷内临时支护的单体液压支柱;若回撤区域连续一周内的顶板下沉速率小于1mm/d,可回撤剩余全部单体液压支柱。

7监测

7.1一般规定

7.1.1采用110工法时,应根据采煤工作面及巷道矿压监测方案,制定自成巷专项监测方案,其监测内容应包括不同切顶参数和支护参数下的巷道应力和巷道变形监测。

7.1.2自成巷监测系统应监测采煤工作面超前支承压力、基本顶周期来压、下一采煤工作面二次采动影响等多个阶段的巷道矿压。

7.1.3应建立健全自成巷监测体系,包括组织机构、管理制度、测控方案、测控报表。

7.1.4监测工作应由专人负责,并将定期监测的数据填入记录表中,进行处理分析。监测分项工程质量验收记录表见附录A。

7.1.5自成巷施工过程中,应通过矿压监测系统分析采煤工作面和巷道的矿压显现在时间和空间上的分布规律,及时调整自成巷设计和施工方案。

7.1.6巷道内应力监测和巷道变形监测的测点应采用测站式布置,且测点宜布置在同一断面内。

7.2巷道应力及变形监测

7.2.1巷道应力及变形监测应包括切顶卸压影响范围内工作面液压支架受力监测、恒阻大变形锚索受力和变形监测、巷道表面非对称变形监测、巷道顶板非对称受力监测和碎胀系数监测等内容。

7.2.2切顶卸压影响范围内工作面液压支架受力及缩量监测应符合下列规定:

1应采用安装立柱压力传感器的方式,对切顶卸压前后采煤工作面液压支架的受力变化进行监测;

2液压支架压力监测测点的布置:距自成巷50m范围以内,应每隔3~5个液压支架布置一个测点;大于50m时,每隔10个液压支架布置一个测点;

3工作面液压支架受力不小于其额定工作阻力的75%。

7.2.3恒阻大变形锚索受力和变形监测应符合下列规定:

1监测内容包括恒阻大变形锚索承受载荷和锚索钢绞线与恒阻器的相对位移量;

2监测点间距为20~50m;

3恒阻大变形锚索预紧力不小于280kN,其变形不大于350mm。

7.2.4巷道表面非对称变形监测应符合下列规定:

1监测内容包括巷道两帮不同位置的相对移近量,顶底板不同位置的相对移近量、顶板下沉量和底板底臌量等;

2监测点间距为10~20m;

3顶板下沉量不大于巷道高度的10%;两帮移近量不大于巷道宽度的10%。

7.2.5巷道顶板非对称受力监测应符合下列规定:

1监测内容包括巷道顶板不同位置处支护体(单体液压支柱、切顶护帮支架、门式支架等)的受力变形情况,以及巷道顶板在恒阻大变形锚索锚固范围内的离层情况;

2监测点间距为20~50m;

3巷内临时支护受力不小于其额定工作阻力的80%。

7.2.6碎胀系数监测应符合下列规定:

1监测内容包括采空区顶板岩层冒落前的厚度和冒落后的碎胀高度;

2监测点间距为20~50m。

8安全生产、职业健康及绿色施工

8.1一般规定

8.1.1应建立健全安全生产、职业健康以及绿色施工管理体系和管理制度

8.1.2施工组织设计和施工方案中应有专门的安全生产、职业健康以及绿色施工内容,制定明确的目标和相关技术保障措施

8.1.3施工现场技术交底及培训内容应包括安全生产、职业健康及绿色施工,并有相关记录。

8.1.4施工现场应建立安全生产、职业健康及绿色施工的日常检查及评价机制,制定持续改进措施

8.2安全生产

8.2.1现场施工必须遵守国家有关煤矿安全生产的法律法规、规章、标准和技术规范。

8.2.2应加强安全生产管理,建立健全各级负责人、各部门、各岗位安全生产责任制。

8.2.3预裂爆破时,一次爆破钻孔数量不应超过10个。

8.2.4预裂爆破前应对爆破区域前后20m范围内的管路、电缆和开关等采取保护措施

8.2.5进行自成巷巷道施工时,宜制定防漏风措施,且防漏风措施应符合下列规定:

1、进行自成巷挡矸支护施工时,在巷道顶板切缝线处吊挂柔性风筒布等材料,隔离采空区;

2、采空区覆岩运动稳定后,采取向碎石帮喷射混凝土、化学浆液等的措施封闭采空区;

3、采用Y型通风时,调节通风系统为运输巷和原回风巷进风,下一工作面的运输巷回风的方式,并在原回风巷隅角处施工密闭墙。

8.2.6应根据煤层自燃发火期、工作面推进情况、风量监测、CO浓度监测和瓦斯监测等,确定自成巷巷帮喷浆封闭施工滞后工作面的距离。

8.2.7自成巷巷道施工过程中,应在巷道内布置监测探头,对巷道漏风量、回风流气体成分等进行监测。

8.2.8若自成巷巷道不满足巷道的正常使用要求,应及时进行修护,以满足下一工作面的使用要求。

8.3职业健康

8.3.1施工组织设计以及作业规程中应有井下作业环境的热害、粉尘、噪音、有害气体等的防治措施。

8.3.2施工恒阻大变形锚索钻孔时应采取湿式凿眼等措施。

8.3.3应在预裂爆破的下风流50m范围内采用净化水幕进行防尘,并在起爆前开启喷雾。

8.3.4对自成巷巷帮进行喷射混凝土、化学浆液等施工作业时,应当采取潮喷或者湿喷工艺,喷浆机应配备防尘装置,并在距离喷浆作业点下风流100m范围内设2道置风流净化水幕。

8.3.5自成巷巷道施工时,应采取消声、吸声、隔声、减振等技术措施,优先选用低噪声设备,巷道内作业地点的噪声不宜超过85dB(A)。

8.3.6作业人员健康检查及培训应符合下列规定:

1对新工人进行岗前职业健康检查,控制就业禁忌症,并建立职业卫生健康档案;

2把职业病防治知识及劳动卫生知识列入新员工的培训内容中;

3加强职业病危害学习培训,定期组织员工学习职业病危害和职业卫生常识。

8.3.7自成巷巷道在施工过程中,空气的温度不得超过26℃,超过时应采取下列措施:

1加强通风,提高风速,适当增大风量;

2隔绝热源;

3减湿降温或增湿降温;

4当上述措施不足以消除井下热害时,可采取人工制冷降温。

8.3.8职业健康受到影响的作业人员应按《煤矿职业安全卫生个体防护用品配备标准》AQ1051的规定配备相应的安全卫生防护用品。

8.4绿色施工

8.4.1施工现场应编制绿色施工方案或施工专项措施,并符合下列规定:

1有减少资源浪费和环境污染等的措施;

2有改善作业条件、降低劳动强度、节约人力资源等的措施。

8.4.2巷内临时支护材料及其使用应符合下列规定:

1采用不易损坏且可循环复用的支架;

2加强对单体液压支柱工作状态的检查,及时处理发现的问题,减少损坏;

3制定回收临时支护材料的措施,提高循环利用率;

4可采用小绞车回收预留巷道、废弃巷道中的可回收支护材料。

9验收

9.1一般规定

9.1.1采用110工法施工时,一条自成巷巷道应划分为一个单位工程,每月自成巷施工进度可划分为一个分部工程,每个分部工程宜按恒阻大变形锚索支护、预裂切缝、挡矸及巷内临时支护等主要施工工序划分为分项工程。

9.1.2施工单位应对每一施工工序、分项工程质量进行自检,并应做好施工自检记录。

9.1.3分项工程应由建设单位专业技术人员组织有关单位或部门人员进行不定期核查验收。

9.1.4分部工程应由建设单位部门负责人组织有关单位或部门人员进行验收。

9.1.5单位工程完工后,施工单位应组织有关人员进行检查评定,向建设单位提交竣工验收申请,由建设单位组织相关单位和人员进行竣工验收。竣工验收记录表见附录H。

9.2预裂切缝验收

9.2.1预裂切缝验收应包括预裂切缝钻孔验收和预裂切缝爆破验收。

9.2.2预裂切缝钻孔成孔后,爆破前施工单位应对成孔效果、孔内岩性及裂隙情况等进行自检。钻孔质量验收记录见附录B。

9.2.3顶板预裂切缝钻孔验收应符合下列规定:

1预裂切缝钻孔深度的误差范围为±100mm;

2孔间距的误差范围为±50mm;

3孔口中心距切缝线距离误差范围为±50mm;

4角度误差(包括垂直切缝面方向和平行切缝面方向)为±1°。

9.2.4预裂切缝爆破时,每完成30~50个钻孔的爆破,应由矿方专业技术人员按照不小于10%的比例进行抽检。预裂切缝爆破质量验收记录见附录B。

9.2.5预裂切缝爆破验收应符合下列规定:

1孔内裂隙率不小于90%;

2工作面支架到采空区顶板完全垮落处距离不大于20m。

9.3支护工程验收

9.3.1支护工程验收应包括恒阻大变形锚索验收、挡矸支护验收、巷内临时支护验收和碎石帮喷浆封闭验收等。

9.3.2支护工程施工时,每完成30~50m巷道的支护,应由矿方专业技术人员按照不小于该范围内施工总数10%的比例进行抽检。各分项工程质量验收记录表见附录A和附录C。

9.3.3恒阻大变形锚索钻孔验收应符合下列规定:

1钻孔深度的误差范围为±100mm;

2钻孔角度的误差范围为3°。

9.3.4恒阻大变形锚索验收应符合下列规定:

1锚索间排距的误差范围为±100mm;

2锚索锚固力不小于450kN;

3锚索预紧力不小于280kN;

4锚索外露长度不大于300mm。

9.3.5挡矸及巷内临时支护验收应符合下列规定:

1单体液压支柱和工字钢支柱(U型钢支柱)间排距:临时支护及挡矸支护应严格按照设计参数进行施工,单体液压支柱之间、工字钢支柱(U型钢支柱)之间以及单体液压支柱和工字钢支柱(U型钢支柱)之间的间距误差不大于50mm;

2单体液压支柱和工字钢支柱(U型钢支柱)角度:平巷条件下,单体液压支柱和挡矸工字钢支柱(U型钢支柱)应垂直布置,倾斜度不大于5°;倾斜巷道条件下,切顶护帮支架和单体液压支柱应有一定的迎山角,迎山角的选取可参考附录J;

3工字钢支柱(U型钢支柱)固定:挡矸工字钢支柱(U型钢支柱)顶部可采用木楔紧固,不得与顶板产生相对滑动,底部埋入深度不小于300mm的柱窝;挡矸工字钢支柱(U型钢支柱)与金属网之间用铁丝绑扎牢固,不得脱离;

4金属网搭接量:金属网顶部与顶板网搭接长度不小于500mm,并保证连接牢固,底部与底板接触长度为300~400mm。

9.3.6当采用多托锚杆进行挡矸支护时,多托锚杆支护应符合下列规定:

1扭矩检测:要求扭矩不小于100N·m,巷道每20m或每50根锚杆(含50根以下)抽查一组(3根),每检测一组若有两根不合格要将所有螺母重紧一遍;

2锚杆间排距:根据施工要求,锚杆间排距为1000mm×1000mm,考虑到现场施工条件,安装完成后锚杆间排距与设计间排距相差不大于±200mm;

3锚杆外露长度:锚杆安装完成后杆体外露长度应不大于50mm。

9.3.7喷浆封闭验收应符合下列规定:

1喷浆平整度:喷浆后表面平整,密实,无明显凹凸;

2喷浆体表面:无松动、下坠、移滑、空鼓、脱壳现象;

3喷浆后巷道应无明显漏风点。

9.4单位工程验收

9.4.1单位工程验收应符合下列规定:

1单位工程所含分部工程应全部验收合格;

2单位工程所含分部工程有关安全功能的检测资料完整;

3主要功能项目的抽查结果应符合相关专业质量验收规范规定。

9.4.2当分项工程质量验收不合格时,应按下列规定进行处理:

1经返工重做的分项工程,应重新进行验收;

2不做处理就能满足安全使用要求,或经返工处理后,能满足要求的工程,可按技术处理方案进行验收。

9.4.3单位工程完工后,应对巷道工程观感质量进行验收,见附录G。

附录A恒阻大变形锚索支护分项工程质量验收记录表

单位工程名称: 部位: 工程量:m

主控项目检验项目质量情况验收 结论
1.恒阻大变形锚索必须锚固到稳定岩层中  
2.恒阻大变形锚索的恒阻值符合设计要求  
检验项目 (设计值)合格 标准检查点检查(抽查)记录合格率
测点 部位12345678 
3.钻孔角度/(°)±3          
4.钻孔深度/mm±100          
5.预紧力/kN≥280          
6.锚固力/kN≥450          
一般项目7.间距/mm±100最大值         
最小值         
8.排距/mm±100最大值         
最小值         
9.外露长度/mm≤300最大值         
最小值         
施工单位 检查结论项目技术负责人: (签字) 年 月 日验收 结论监理工程师(建设单位代表): (签字) 年 月 日
注:表中的“检查点检查(抽查)记录”栏内应填测点检测的原始数据。
              

附录B预裂切缝分项工程质量验收记录表

单位工程名称: 部位 工程量:m

主控项目检验项目质量情况验收结论
1.预裂切缝钻孔按照设计装药量和装药结构进行爆破,切断巷道顶板  
2.切缝爆破后采空区顶板充分、及时垮落,对巷道顶板影响小  
一般项目检查项目 (设计值)合格标准检查点检查(抽查)记录合格率
测点 部位12345678 
3.切缝孔深/mm±100          
4.孔间距/mm±50          
5.切缝线距巷帮/mm±50          
6.钻孔角度/(°)±1          
7.孔内裂隙率/%≥90          
施工单位 检查结论项目技术负责人: (签字) 年 月 日验收 结论监理工程师(建设单位代表): (签字) 年 月 日
注1:表中的“检查点检查(抽查)记录”栏内应填测点检测的原始数据。 注2:工序工程质量验收记录表参照上表,签字栏施工单位为验收员,建设(监理)单位为技术人员。
              

附录C挡矸及巷内临时支护分项工程质量验收记录表

单位工程名称: 部位: 工程量:m

主控项目检验项目质量情况验收 结论
1.工字钢支柱、U型钢支柱和金属网的规格必须符合设计和有关标准的规定  
2.单体支柱、切顶护帮支架的支护阻力和强度必须符合设计要求  
检验项目 (设计值)合格标准检查点检查(抽查)记录合格率
测点 部位123456 
3.工字钢支柱(U型钢支柱)间距/mm≤50        
4.挡矸单体支柱距切缝线/mm≤100        
5.单体支柱间排距/mm≤50        
6.单体液压支柱、工字钢支柱和U型钢支柱倾斜角度/(°)≤5°        
一般项目7巷道倾角/(°)5~1010~1515~2020~ 25        
支架迎山角/(°)1~22~33~44~5        
8.柱窝深度/mm≥300        
9.金属网与顶板网搭接量/mm≥500        
10.喷浆封堵平整密实        
施工单位 检查结论项目技术负责人: (签字) 年 月 日验收 结论监理工程师(建设单位代表): (签字) 年 月 日
注:表中的“检查点检查(抽查)记录”栏内应填测点检测的原始数据。
                 

附录D监测分项工程质量验收记录表

单位工程名称: 部位: 工程量:m

检验项目质量情况验收 结论
1.监测设备的规格、安装必须符合设计和有关标准的规定。  
2.监测应真实反映巷道和支护的受力变形情况,并具有数据处理和分析的能力。  
检验项目 (设计值)合格 标准检查点检查(抽查)记录合格率
测点 部位123456 
3.工作面液压支架受力/kN≥ 75%Pz        
4.恒阻大变形锚索变形/mm≤ 350        
5.顶板下沉量/mm≤10%H        
6.底臌量/mm煤层底板≤15%H        
膨胀性底板≤20%H       
其他底板≤10%H       
7.两帮移近量/mm≤10%W        
8.巷内临时支护受力/kN≥ 80%PL        
施工单位 检查结论项目技术负责人: (签字) 年 月 日验收 结论监理工程师(建设单位代表): (签字) 年 月 日
注1:表中的“检查点检查(抽查)记录”栏内应填测点检测的原始数据。 注2:表中Pz为液压支架额定工作阻力,kN;H为巷道高度,m;W为巷道宽度,m;PL为巷内临时支护额定工作阻力,kN。
              

附录E巷道工程质量控制资料核查记录表

单位(或子单位)工程名称: 工程量:m

序号检验项目标准分基本分评 分备注
建设单位设计单位监理单位施工单位平均
1原材料出厂合格证书及进场检验报告2014      
2施工试验报告及检测报告2014      
3图纸会审,设计变更107      
4工程测量、放线记录107      
5施工记录107      
6预制构件合格证85      
7主体结构检验及抽样检测资料85      
8分项、分部工程质量验收记录64      
9工程质量事故事故调查处理资料43      
10新材料、新工艺施工记录43      
 合 计应得 分,实得 分,得分率%
检验人员建设单位: 设计单位: 监理单位: 施工单位: 检验日期: 年 月 日
注1:表中的“检验项目”内有缺项(或工程无该项)时,该项不检验、不参加计分,可不填入表内; 注2:各检验项目的评分不宜低于基本分; 注3:实得分应为平均分的总和。
          

附录F巷道工程安全和使用功能核查及抽查结果记录表

单位(或子单位)工程名称: 工程量:m

序号检验项目标准分基本分评 分备注
建设单位设计单位监理单位施工单位平均 
1恒阻大变形锚索锚固(预紧)力检测报告2014      
2恒阻大变形锚索安装精度检查记录2014      
3预裂切缝孔间距、深度、裂隙率检查记录2014      
4单体(支架)承载力检测报告1510      
5工字(U型)钢安装检查记录表1510      
6防漏风喷浆封闭效果检测报告107      
 合 计应得 分,实得 分,得分率%
检验人员建设单位: 设计单位: 监理单位: 施工单位: 检验日期: 年 月 日
注1:表中的“检验项目”内有缺项(或工程无该项)时,该项不检验、不参加计分,可不填入表内; 注2:各检验项目的评分不宜低于基本分; 注3:实得分应为平均分的总和。
          

附录G巷道工程观感质量评分表

单位(或子单位)工程名称: 工程量:m

序号检验项目标准分基本分评 分备注
建设单位设计单位监理单位施工单位平均 
1预裂切缝质量2014      
2支护表面质量2014      
3井巷漏风情况107      
4井巷漏水情况107      
5环保、绿色施工107      
6轨道外观质量85      
7管线敷设及预埋件85      
8井巷底板(地坪)75      
9水沟及盖板质量75      
 合 计应得 分,实得 分,得分率%
检验人员建设单位: 设计单位: 监理单位: 施工单位: 检验日期: 年 月 日
注1:表中的“检验项目”内有缺项(或工程无该项)时,该项不检验、不参加计分,可不填入表内; 注2:各检验项目的评分不宜低于基本分; 注3:实得分应为平均分的总和。
          

附录H单位工程竣工验收记录表

工程名称 工程类型 自成巷巷道长度/m 
施工单位 技术负责人 开工日期 
项目负责人 项目技术负责人 竣工日期 
序号项 目验收记录验收结论
1分部工程验收共分部,经查符合设计及标准规定分部 
2质量控制 资料核查共项,经核查符合规定项 
3安全和使用功能 核查及抽查结果共核查项,符合规定项,共抽查项,符合规定项,经返工处理符合规定项 
4观感质量验收共抽查项,符合要求项,不符合要求项,经返修处理符合要求的项 
5综合验收结论 
参加验收单位建设单位设计单位施工单位监理单位
(公章) 项目负责人: 年月日(公章) 项目负责人: 年月 日(公章) 单位负责人: 年 月 日(公章) 总监理工程师: 年月 日
注:单位工程验收时,验收签字人应由单位的法人代表书面授权。
         

标准用词说明

1为便于在执行本规范条文时区别对待,对要求严格程度不同的用词说明如下。

1)表示很严格,非这样做不可的用词:

正面词采用“必须”;

反面词采用“严禁”。

2)表示严格,在正常情况下均应这样做的用词:

正面词采用“应”;

反面词采用“不应”或“不得”。

3)表示允许稍有选择,在条件许可时首先应这样做的用词:

正面词采用“宜”;

反面词采用“不宜”。

4)表示有选择,在一定条件下可以这样做的用词:

正面词采用“可”;

反面词采用“不可”。

2条文中指定应按其它有关标准、规范执行时,写法为“应符合……的规定”或“应按……执行”。

引用标准名录

煤矿安全规程》

《爆破安全规程》GB 6722

《煤矿井巷工程施工规范》GB 50511

《煤矿井巷工程质量验收规范》GB 50213

《煤炭工业矿井监测监控系统装备配置标准》GB 50581

《岩土锚杆与喷射混凝土支护工程技术规范》GB 50086

《单体液压支柱使用规范》MT/T 548

《矿用可视化钻孔检测仪》MT/T 991

《煤矿科技术语》GB/T 15663

中华人民共和国能源行业标准

无煤柱自成巷110工法规

条文说明

编制说明

本规范在制订过程中,编制单位进行了深入的调查研究,以多种形式广泛征求建设、设计、施工、监理、质监、科研院校等单位和煤炭行业有关专家的意见和建议,经多次会议讨论、审查,按照标准规范的编制要求,进行多次修改、补充和完善,最后审查定稿。

本规范适用于实施110工法施工的建设工程的设计、施工、监测和验收。为了便于新建矿井和生产矿井有关人员使用规范时正确理解和执行条文规定,编制组按章、节、条顺序编制了本规范的条文说明,对条文规定的目的、依据以及执行中需注意的有关事项进行了说明。但是,本条文说明不具备与标准正文同等的法律效力,仅供使用者作为理解和把握标准规定的参考。

目 次

1总则

2术语

4技术准备

4.1一般规定

5设计

5.1一般规定

5.3工艺设计

5.4恒阻大变形锚索支护设计

5.5预裂切缝设计

5.6挡矸支护设计

5.7临时支护设计

6施工

6.1一般规定

6.2恒阻大变形锚索支护施工

6.3预裂切缝施工

6.4挡矸支护施工

6.5临时支护施工

7监测

7.1一般规定

7.2巷道应力及变形监测

8安全生产、职业健康及绿色施工

8.2安全生产

8.3职业健康

8.4绿色施工

9验收

9.1一般规定

9.2预裂切缝验收

9.3支护工程验收

1总则

1.0.1本条阐明了制定110工法规范的目的,规范中的各个条款都是为了实现这个目的制定的。110工法的设计、施工、监测和验收标准或今后制定的其他相关规范,其要求应不低于本规范的规定。

1.0.2本条规定了110工法的应用对象。

1.0.4110工法施工和质量验收综合性强,牵涉面广,可能会和其他施工技术和质量评定方面的标准密切相关。因此,凡是本规范有规定的,应遵照实施,凡本规范无规定的,应按照有关现行标准执行

2术语

本章给出的10个术语(专用名词),均为本规范有关章节中所引用的,同时还分别给出了相应的推荐性英文术语,该英文术语不一定是国际通用的标准术语,仅供参考。

2.0.2110工法即切顶卸压自成巷无煤柱开采技术。工作面煤层回采前,在回采巷道沿即将形成的采空区侧定向爆破预裂切顶,同时采用恒阻大变形锚索支护回采巷道顶板围岩,待工作面回采后,在矿山压力作用下顶板沿切缝垮落形成巷帮,既隔离采空区又减弱顶板的周期性压力,从而将传统的“一面双巷掘进”留煤柱采掘模式变成“一面单巷掘进”无煤柱采掘模式,实现了无煤柱开采。

2.0.4拉裂爆破管包括爆破管体和聚能孔。在管壁两侧开设聚能孔,爆轰冲击波沿聚能孔释放能量,对孔壁产生线性冲击作用,从而产生定向预裂面。固定器是一种拉裂爆破管固定装置,能够在拉裂爆破管安装过程中起固定作用。定向推进器是一种拉裂爆破管定向及推进装置,能够在拉裂爆破管安装过程中起到定向和推进作用,从而保证拉裂爆破管的聚能孔与切缝方向一致。

2.0.5恒阻器呈筒状,内表面为螺纹结构,套在锚索尾部,能够在巷道围岩发生变形时与钢绞线产生相对滑移,并保持恒定的工作阻力。恒阻器通过恒阻变形吸收围岩能量,在围岩大变形条件下仍具有较好的支护效果。

4技术准备

4.1一般规定

4.1.1110工法是以何满潮院士提出的“切顶短臂梁理论”为基础发展而来的。2008年,何满潮院士提出“切顶短臂梁”理论,即利用矿山压力,在采空区侧定向切顶,切断部分顶板的矿山压力传递,利用高预紧力恒阻大变形锚索对巷道顶板进行控制,保证采动影响区沿空巷道的围岩稳定,利用顶板部分岩体,实现自动成巷和无煤柱开采,消除或减少事故灾害的发生。在该理论基础上,形成切顶卸压自动成巷无煤柱开采技术。

110工法关键技术之一:顶板定向预裂爆破技术。利用岩体抗压强度高抗拉强度低的特性,通过聚能爆破顶板切缝装置,实现爆破后在两个设定方向上形成聚能流,并产生集中拉张应力,使顶板按照设定方向拉张断裂形成预裂面,而在其它方向则可以很好保护岩体强度和完整性。

110工法关键技术之二:恒阻大变形锚索支护技术。针对自成巷巷道矿压显现特点,利用一种具有负泊松比效应(NPR)的恒阻大变形锚索支护新材料,实现在恒定支护阻力条件下的拉伸大变形,能够适应并有效控制动压影响下巷道顶板下沉所产生的大变形,同时能够实现切落顶板冲击过程中变形能量的控制性释放,有效保障巷道整体稳定。

110工法关键技术之三:挡矸支护技术,挡矸支护是保证110工法成功的关键。挡矸支护结构主要由工字钢支柱(U型钢支柱)、金属网、液压单体支柱(切顶护帮支架)等组成,安装在巷道采空区一侧,防止切顶后采空区冒落矸石涌入巷道。当采高较小时,采用工字钢支柱进行挡矸一般能满足要求,但当采高较大时,工字钢支柱极易出现严重扭曲变形现象,影响挡矸效果。U型钢支柱是一种有效的挡矸材料,两节U型钢通过卡缆联接后,其抗弯性能良好,且具有一定的伸缩性,能适应巷道顶板下沉变形。

110工法关键技术之四:远程实时自动监测技术。该技术能够自动、连续采集现场数据,室内监控电脑自动接收数据,自动分析处理,实时判断监测巷道顶板的稳定状态,自动发出预警信号,预防事故发生。该系统可以实现远程实时无人自动监测和预警功能,为掌握切顶卸压自动成巷的矿压显现规律和保证围岩的稳定提供良好的监测保障。

5设计

5.1一般规定

5.1.3进行预裂切缝爆破现场试验时,首先根据设计方案进行单孔爆破试验,观察孔内裂隙发育情况,确定合理的装药量和封泥长度;再进行间隔爆破,观察两相邻装药孔之间空孔内的裂纹发育情况;若裂隙率未达到要求标准,再进行一次连续爆破试验,最终确定合理的爆破方式。

5.3工艺设计

5.3.2为避免工作面采动对预裂切缝钻孔产生影响,预裂切缝爆破应超前工作面不小于50m进行;同样的,为避免预裂切缝爆破对恒阻大变形锚索钻孔产生影响,恒阻大变形锚索钻孔施工应超前预裂切缝爆破不小于50m进行,综上,恒阻大变形锚索支护应超前工作面不小于100m进行。

5.3.3为避免预裂切缝爆破对恒阻大变形锚索钻孔产生影响,恒阻大变形锚索钻孔施工应超前预裂切缝爆破不小于50m进行。

5.3.4进行预裂切缝爆破时,为保证切缝效果和保护巷道顶板,推荐使用BTC-1000型和BTC-1500型拉裂爆破管进行装药爆破。

5.4恒阻大变形锚索支护设计

5.4.1恒阻大变形锚索主要包括钢绞线和恒阻器两部分构件,

应符合下列要求:

1钢绞线的直径不小于21.5mm;

2恒阻器的直径不小于72mm,恒阻值不小于300kN。

恒阻大变形锚索支护时,要求锚固端位于稳定岩层内,同时,为避免预裂切缝爆破对恒阻大变形锚索锚固力产生影响,应将锚索锚固端布置在爆破位置之上,避免爆破冲击影响。

5.4.2根据锚索支护理论,单位面积内的顶板岩层自重及压力载荷Pn由锚索承担,这样,在单根支护能力(锚索恒阻值P0)确定的情况下,即可得到单位面积内恒阻大变形锚索的数量N。根据不同的顶板岩性,确定恒阻大变形锚索支护的间排距。

5.5预裂切缝设计

5.5.2公式(3)中的采场顶板下沉量∆H1、采场底板底臌量∆H2和采场顶板碎胀系数K可由现场实测获得,以确保预裂切缝爆破能够切断设计高度内的顶板岩层,并使垮落后的矸石充满采空区,从而限制老顶的偏转下沉。简单的,可以选取2.6倍的采高作为顶板定向预裂切缝高度。

5.5.6根据巷道顶板切缝范围内的岩性分布及组合特征,可将顶板分为硬岩顶板、软岩顶板、破碎顶板和复合顶板四种基本类型,其中:

1硬岩顶板应包括下列岩层:

1)层状砂岩;

2)灰岩等。

2软岩顶板应包括下列岩层:

1)泥岩;

2)页岩。

3破碎顶板应包括下列岩层:

1)破碎岩体;

2)断层、构造带。

4复合顶板应包括下列岩层:

1)离层型顶板;

2)软硬岩互层。

5.5.7根据《煤矿安全规程》要求,深孔爆破时封泥长度不得小于炮孔深度的1/3。

5.6挡矸支护设计

5.6.1采高较小时自成巷巷道变形量小,垮落矸石对巷旁挡矸结构的冲击力也较小,可使用工字钢支柱进行挡矸支护;随着采高的增大,自成巷巷道变形量增加,且垮落矸石对巷旁挡矸结构的冲击力较大,可缩U型钢支柱结构的抗弯性能良好,且具有一定的伸缩性,能够适应巷道顶板下沉变形。

5.7临时支护设计

5.7.1临时支护主要有单体液压支柱和切顶护帮支架,切顶护帮支架又可分为简易挡矸支架和墩式单元支架。当采高小于2m时,临时支护可选用单体液压支柱和简易挡矸支架;当采高为2m~4m时,需要选用墩式单元支架。

顶梁主要包括矿用工字钢、铰接顶梁等。

6施工

6.1一般规定

6.1.6由于新工艺在支护、爆破和挡矸等方面与传统施工工艺有一定的差别,为保证施工进度、质量和安全,应在110工法应用前,尤其是矿井初次应用前,在恒阻大变形锚索安装、切缝爆破装药和挡矸支护等方面对施工人员进行培训。

6.2恒阻大变形锚索支护施工

6.2.1恒阻大变形锚索安装时,锚索钻孔深度要比锚索钢绞线长度小300mm,这是为了方便搅拌锚固剂和施加锚索预紧力,同时形成锚索的外露。

6.3预裂切缝施工

6.3.1本条规定了预裂切缝钻孔在巷道表面要成一条直线,并且孔间距也要符合设计要求。

6.3.2进行预裂切缝钻孔施工时,为保证施工钻孔的平直度和角度符合设计要求,推荐使用DCA-45型系列钻机进行施工。

6.4挡矸支护施工

6.4.2固定可缩U型钢支柱(工字钢支柱)时,采用提前开挖出深度不小于300mm的柱窝,将可缩U型钢支柱(工字钢支柱)埋入底板中的方式进行固定。

6.5临时支护施工

6.5.2由于切顶护帮支架的支护强度明显大于单体液压支柱,因此,在进行巷内临时支护时应将切顶护帮支架布置在切缝线侧。

7监测

7.1一般规定

7.1.6本条规定了巷道应力、变形监测点的布置方式。在同一位置处布置巷道应力、变形监测点,能方便后期矿压规律的分析。

7.2巷道应力及变形监测

7.2.2预裂切缝的作用会使一定范围内的工作面形成卸压区,为监测预裂切缝对工作面的卸压效应以及卸压影响区大小,需要对留巷附近的液压支架受力进行加密监测。

建议采用智能化监测系统对巷道及自成巷影响范围内工作面的受力进行监测,该智能化监测系统主要由智能传感、采集、发射和分析等系统组成。

7.2.3恒阻大变形锚索变形即为恒阻器内恒阻体与恒阻器套筒的相对滑移,具体表现为钢绞线与恒阻器的相对位置变化。

7.2.6根据巷道顶板岩层赋存情况,可以将碎胀系数监测方法分为直接测量计算法和间接测量法两大类。顶板垮落前,在巷道顶板内布置碎胀系数监测点,待顶板垮落后直接测量测点高度的变化,即可获得不同测点分别对应的岩层碎胀系数值,称为直接测量计算法;顶板岩层垮落后,无法直接观测测点实时高度,而是通过采空区内垮落高度测量、变形反推等方法,间接获得顶板岩层的碎胀系数值,称为间接测量法。

8安全生产、职业健康及绿色施工

8.2安全生产

8.2.3本条规定了一次预裂爆破的最大起爆孔数。由于深孔爆破对巷道围岩稳定性会产生影响,因此在进行预爆破时必须对一次起爆的孔数进行控制。

8.2.4进行预裂爆破时,爆破安全检查、爆破设备管理和安全警戒距离等爆破施工工序应符合《煤矿安全规程》中的有关规定。

8.2.5采用挂帘法堵漏风工艺时,挂帘应采用不透气、抗静电、不延燃、耐撕裂以及在高温氧化时不产生剧毒气体的材料。挂帘应顺风流方向搭接,接茬宽度不小于80mm且用黏合剂黏合;两底到底板多留0.3~0.4m的帘布,并用矸石或其它材料压实,以提高堵漏风效果

自成巷巷帮喷浆适用于漏风严重、瓦斯含量高、煤层易自燃、易发火等条件的矿井。自成巷巷帮喷浆应满足密闭采空区的要求,以防止工作面上隅角瓦斯超限,采空区遗煤自燃。为避免采空区遗煤自然发火,需要在煤层自然发火期内对碎石帮采取喷浆封闭处理,煤层的自然发火期与工作面推进速度的乘积即为喷浆滞后工作面的距离。

8.3职业健康

8.3.5作业人员每天连续接触噪声时间达到或者超过8h的,噪声声级限值为85dB(A)。每天接触噪声时间不足8h的,可以根据实际接触噪声的时间,按照接触噪声时间减半、噪声声级限值增加3dB(A)的原则确定其声级限值。

8.4绿色施工

8.4.1绿色施工是指工程建设中,在保证质量、安全等基本要求的前提下,通过科学管理和技术进步,最大限度地节约资源,减少对环境的负面影响。

9验收

9.1一般规定

9.1.1在施工过程中,每完成一个分项工程,要及时进行检查、评定。

9.1.4单位工程完工并具备验收条件后,由施工单位向建设单位提交工程验收报告,申请工程竣工验收。

9.2预裂切缝验收

9.2.2检测成孔效果、孔内岩性及裂隙情况时可使用卷尺、量角器、防爆相机和钻孔自动成像仪等工具。

9.2.5可使用钻孔自动成像仪进行内部探测,检测预裂切缝孔内扩展情况。孔内裂隙率K的计算公式为:

K=LKL/LF(1)

式中:LKL为爆破后孔内裂缝长度,m。

9.3支护工程验收

9.3.4锚索锚固力的测试需要在锚索托盘安装前进行,且每根锚索最多只能进行一次锚固力测试。

9.3.5固定工字钢支柱(U型钢支柱)时,采用提前开挖出深度不小于300mm的坑窝,将工字钢支柱(U型钢支柱)埋入底板中的方式进行固定。

9.3.6喷浆支护的主要目的是整理巷道形状及封闭采空区,要求喷浆后的喷层整体性好,不向采空区漏风。

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