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《机械设计基础》试题库
顶板管理知识
执行敲帮问顶制度有何规定
1,每个掘进工作面必须有穿枪,洋镐,等工具,机组割煤时工作面平面
必须大于90度.进入工作面前,要先责成有生产经验的人员进行敲帮问顶,
彻底排除浮矸活石,方可进行作业.如果处理浮矸石可能发生危险或遇有撬
不掉的活动炭块,必须先设置临时支护,任何人不得在有隐患的情况下作业.
2,找顶工作应由两名经验的人员担任,一人找顶,一人观察顶板和退路.
找顶人应站在安全地点,观察人员应站在找顶人的后面,并保证退路畅通.
3,找顶应从有完好支护的地点开始,由外向里,先顶部后两帮依次进行,
找顶范围内严禁其他人员进入.
4,找顶工作人员应载手套.用长工具找顶时,要防止煤矸顺杆而下伤人.
5,顶帮遇有大块断裂煤矸或煤矸离层时,应首先设置 临时支护,保证
安全后,再顺着裂隙,层理慢慢地找下,不提硬刨强挖.
顶板的类型和支护方式
1,顶板类型:伪顶,直接顶,老顶.
2,顶板常见的支护方式:单体支护,摩擦金属支护,液压支架支护.
常见冒顶的预兆:遇到地质构造,裂隙增多,增大,顶板发生断裂声,
顶板掉矸,掉渣,淋水增大,瓦斯增大.
采用锚杆,锚喷等支护形式时,应遵守下列规定:
(一)锚杆,锚喷等支护的端头与掘进工作面的距离,锚杆的形式,规格,
安装角度,混凝土标号,喷体厚度,挂网所采用金属网的规格以及围岩涌水
的处理等,必须在施工组织设计或作业规程中规定.
(二)采用钻爆法掘进的岩石巷道,必须采用光面爆破.
(三)打锚杆眼前,必须首先敲帮问顶,将活矸处理掉,在确保安全的条件
下,方可作业.
(四)使用锚固剂固定锚杆时,应将孔壁冲洗干净,砂浆锚杆必须灌满填实.
(五)软岩使用锚杆支护时,必须全长锚固.
(六)采用人工上料喷射机喷射混凝土,砂浆时,必须采用潮料,并使用除
尘机对上料口,余气口除尘.喷射前,必须冲洗岩帮.喷射后应有养护措施.
作业人员必须佩戴劳动保护用品.
(七)锚杆必须按规定做拉力试验.煤巷还必须进行顶板离层监测,并用记
录牌板显示.对喷体必须做厚度和强度检查,并有检查和试验记录.在井下
做锚固力试验时,必须有安全措施.
(八)锚杆必须用机械或力矩扳手拧紧,确保锚杆的托板紧贴巷壁.
(九)岩帮的涌水地点,必须处理.
(十)处理堵塞的喷射管路时,喷枪口的前方及其附近严禁有其他人员.
采煤工作面必须经常存有一定数量的备用支护材料.使用摩擦式金属支
柱或单体液压支柱的工作面,必须备有坑木,其数量,规格,存放地点和管
理方法必须在作业规程中规定.
采煤工作面严禁使用折损的坑木,损坏的金属顶梁,失效的摩擦式金属
支柱和失效的单体液压支柱.
在同一采煤工作面中,不得使用不同类型和不同性能的支柱.在地质条
件复杂的采煤工作面中必须使用不同类型的支柱时,必须制定安全措施.
摩擦式金属支柱和单体液压支柱入井前必须逐根进行压力试验.
对摩擦式金属支柱,金属顶梁和单体液压支柱,在采煤工作面回采结束
后或使用时间超过8个月后,必须进行检修.检修好的支柱,还必须进行压力
试验,合格后方可使用.
采煤工作面必须按作业规程的规定及时支护,严禁空顶作业.所有支架
必须架设牢固,并有防倒柱措施.严禁在浮煤或浮矸上架设支架.使用摩擦
式金属支柱时,必须使用液压升柱器架设,初撑力不得小于50kN;单体液压
支柱的初撑力,柱径为100mm的不得小于90kN,柱径为80mm的不得小于
60kN.对于软岩条件下初撑力确实达不到要求的,在制定措施,满足安全的
条件下,必须经企业技术负责人审批.严禁在控顶区域内提前摘柱.碰倒或
损坏,失效的支柱,必须立即恢复或更换.移动输送机机头,机尾需要拆除
附近的支架时,必须先架好临时支架.
采煤工作面遇顶底板松软或破碎,过断层,过老空,过煤柱或冒顶区以
及托伪顶开采时,必须制定安全措施.
严格执行敲帮问顶制度.
开工前,班组长必须对工作面安全情况进行全面检查,确认无危险后,方准
人员进入工作面.
采煤工作面必须及时回柱放顶或充填,控顶距离超过作业规程规定时,
禁止采煤.用垮落法控制顶板,回柱后顶板不垮落,悬顶距离超过作业规程
的规定时,必须停止采煤,采取人工强制放顶或其他措施进行处理.煤巷锚
杆支护机理
锚杆杆体长度方向的尺寸远大于其它两个方向的尺寸,力学上属于杆件.
可以提供两方面的作用,第一是抗拉,其次是抗剪作用.
抗弯能力和抗压能力非常小.
锚杆的作用
(1) 锚杆的早期作用
锚杆早期作用:阻止破碎岩块掉落并抑制浅部围岩扩容和离层.锚杆安
装越及时,预紧力越大,支护效果越好.
锚杆没有预紧力,只有当岩层产生一定变形时锚杆才有载荷,不能控制
在这以前顶板岩层的离层和失稳.预应力太小也不能起到良好效果.
锚杆安装不及时,较大范围内的岩层已产生滑动,失稳,离层,岩层承
载能力丧失很大,再打锚杆,不会取得良好的锚固效果.
(2) 锚杆的中期作用
随着时间推移,围岩破坏范围逐渐扩大.
锚杆能伸入稳定岩层时,其作用为:将破坏区岩层与稳定层相连,阻止
破坏岩层垮落.锚杆提供径向和切向约束,阻止破坏区岩层扩容,离层,滑
动,从而提高其承载能力.
锚杆不能伸入稳定岩层时,其作用主要是在破坏区内形成次生承载层,
它可以阻止上部破坏岩层的进一步扩容和离层.
次生承载层厚度的影响因素很多,而且是不断变化的.当其远小于巷道尺寸时,必须考虑压曲失稳和弯曲失稳.
(3) 锚杆的后期作用
当次生承载层压曲失稳后,如果能满足块体咬合平衡,巷道顶板仍能保
持稳定.
两倾斜锚杆作用明显,它不仅可以阻止破坏岩层滑落,同时有一定的控
制转动的作用.但是,当转动角度较大时,要求倾斜锚杆承受的载荷很大,
平衡不易满足,因此,锚杆群支护很容易失稳,垮落,而且倾斜锚杆端部的
岩层因受力过大也会发生破坏.
组合构件的作用,减小了顶板岩层发生转动失稳的可能性.同时,托梁
均衡了角锚杆端头岩层受力,使其工作阻力得以充分发挥,阻止顶板岩层的
滑落失稳.
托梁与角锚杆共同作用组成了一个组合支护统,即使顶板中部锚杆的作
用不大,也能保持顶板岩层的稳定性.
(4) 煤帮锚杆的作用
煤巷两帮变形破坏特征主要是扩容,松动和挤出.由于煤层强度较低,
且受到采动影响,所以煤巷两帮支护显得尤为重要.打锚杆后,对煤帮的两
种变形均有控制作用,加钢筋托梁后效果会更好.
(6) 锚索作用机理
锚索具有锚固深度大,锚固力大,可施加较大预紧力等优点,是困难巷
道工程支护加固不可缺少的重要手段.
端锚预应力锚索一般认为主要起悬吊作用.锚索的作用主要是将锚杆支
护形成的次生承载层与围岩的主承载层相连,提高次生承载层的稳定性.即
使次生承载层发生断裂,转动,也不致于失稳而引起的顶板垮落.
锚索可施加较大的预紧力,可挤紧和严密岩层中的层理,节理裂隙等不
连续面,增加不连续面之间的摩擦力,从而提高围岩的整体强度.
煤巷锚杆支护技术介绍锚杆支护的优越性
支护原理:主动支护,充分利用围岩自承能力;棚式支护为被动支护;
支护效果好,有利于巷道的长期稳定;
8/11/2008节约大量钢材,减少支护材料运输量;
巷道在服务期间内基本不需要维修;
减轻工人劳动强度,改善作业环境;
简化了采煤工作面端头支护工艺,有利于采煤工作面快速推进,实现高
产高效;
综合技术经济效益十分明显.
井下锚杆锚固力拉拔试验
锚杆锚固力拉拔试验是锚杆支护常规实测项目,用于评价巷道围岩的可
锚性.
拉拔试验应在要支护的巷道现场或类似条件围岩中进行,每次不少于3
根锚杆.
拉拔试验时采用端部锚固,用300mm长度的K型树脂锚固剂及选用的锚
杆杆体在钻孔中进行.锚杆锚固拉拔力应≥50kN.
在以下情况之一时必须进行锚杆锚固拉拔试验:
(1) 锚杆支护初始设计之前;
(2) 支护设计变更;
(3) 支护材料变更;
(4) 围岩地质条件发生变化.
巷道围岩地质力学参数有一定的适用范围.当在一个地点获取的参数用
于同一煤层的其它地点时,应进行充分的现场调研,以保证两地点条件的相
似性.
当巷道围岩岩性,结构和应力条件发生较大变化时,如遇到大型地质构
造,煤层赋存条件明显变化等,应对地质力学参数进行重新测定.
煤巷断面应采用矩形,特殊情况可采用拱形.巷道断面设计应考虑以下
因素:
(1) 巷道内布置的最大设备尺寸;
(2) 巷道内管线布置及行人要求;
(3) 巷道内通风要求;
(4) 巷道变形预留量,巷道设计宽度和高度可预留200-300mm变形量.
锚杆支护形式有以下类型:
(1) 单体锚杆支护;
(2) 锚网支护;
(3) 锚梁(带)支护;
(4) 锚梁(带)网支护;
(5) 锚梁(带)网,锚索支护.
服务时间长的煤巷,根据需要还应进行喷浆.
巷道顶板应采用钢筋托梁或钢带作为锚杆支护的组合构件.
支护材料必须符合晋城煤业集团公司企业标准或煤炭行业标准.杆体,
锚固剂托板,螺母及组合构件等的力学性能和结构必须相互匹配.
(1) 煤巷顶板必须采用树脂锚固锚杆.对于煤顶巷道和大断面巷道,顶
板应采用高强度螺纹钢锚杆组合支护,并进行加长或全长锚固.
(2) 煤巷补强加固应优先采用锚索.锚索长度应保证锚固到稳定岩层中
的长度不小于1m.
(3) 靠采煤工作面一侧的煤帮锚杆优先采用可切割锚杆.当可切割锚杆
不能满足要求时,可采用金属锚杆.
3 煤巷锚杆支护材料
锚杆支护材料包括锚杆杆体,锚固剂,托板,螺母,组合构件(钢
筋托梁,W钢带),金属网,锚索,锚具,锚索托板,锚索托梁等.各构件
的性能,强度与结构应相互匹配.
金属锚杆杆体应符合以下规定:
(1) 高强度螺纹钢锚杆杆体必须使用左旋无纵筋螺纹钢.
(2) 高强度杆体的屈服强度不低于400MPa,极限抗拉强度不低于
570MPa,延伸率不低于15%;
(3) 圆钢锚杆杆体的屈服强度不低于235MPa,抗拉强度不低于370MPa,
延伸率不低于20%;
(4) 杆尾螺纹应采用滚压加工工艺成型,保证杆尾螺纹部分破断力不低
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于杆体破断力的90%.
(5) 锚杆杆体不直度不大于3mm/m.
树脂锚固剂:执行煤炭行业MT146.1-2002标准.
锚杆托板应符合以下规定:
(1) 金属托板形状应为拱形,根据需要还应配用调心垫圈.
(2) 托板的承载能力应与杆体尾部螺纹承载力相匹配.
(3) 金属托板尺寸不小于100×100mm,其厚度不小于6mm.
组合构件应符合以下规定:
(1) 根据巷道条件选用钢筋托梁和W型钢带.
(2) 托梁宽度应与托板匹配(托板尺寸应大于托梁宽度20mm).托梁
必须保证焊接质量.
(3) W钢带煤炭行业MT/T 861-2000《矿用W钢带》标准.
巷道顶板网应采用金属网,优先选用菱形金属网.巷帮可根据条件选择
符合相应技术指标的金属网及其它材料的网.
锚索应符合以下规定:
(1) 锚索索体应采用高强度低松弛预应力钢绞线,抗拉强度不小于
1860MPa,延伸率≥3.5%;
(2) 锚索索体锚固端应设置搅拌头和锚固剂堵头,以保证锚索锚固质量;
(3) 锚具的承载能力应不小于索体拉断载荷;
(4) 托板和托梁的承载能力应与索体强度匹配;
(5) 树脂锚固锚索的锚固长度不应小于1200mm.
煤巷锚杆支护施工
煤巷锚杆支护施工前应做好准备工作:
(1) 支护材料:根据设计要求准备好施工所需的支护材料,并确保产
品质量;
(2) 施工机具:根据巷道围岩条件,选择合适的锚杆机具,保证产品
质量和配件;
(3) 编制掘进工作面作业规程;
(4) 对操作工人进行规程贯彻学习,使其了解施工工艺,技术要求,
机具的操作方法,强调施工质量的重要性.
煤巷掘进应符合以下规定:
(1) 尽量采用综掘,减少掘进对巷道稳定性的影响.若迫不得以采用
炮掘,必须进行合理的爆破参数设计,最大程度地减小爆破作业对巷道围岩
的破坏;
(2) 掘进按断面设计尺寸进行,保证成形质量.掘进尺寸与设计尺
寸相差不得超过200mm;
(3) 若因不可抗拒的原因造成巷道断面超宽,超高大于500mm时,必
须变更支护设计,采用补打锚杆(锚索)或其它支护方式进行加固
临时支护应符合以下规定:
(1) 严禁空顶作业,必须进行临时支护;
(2) 优先选用具有初撑力临时支护装置.
锚杆应紧跟掘进工作面及时支护,最大空顶距应严格按设计要求执行.
最小空顶距不得大于200mm.严禁留较大的空顶交给下一班补打锚杆.
锚杆钻孔应符合以下规定:
(1) 钻孔前根据设计要求和围岩定好孔位;
(2) 钻孔直径应与锚杆杆体,锚固剂匹配;
(3) 钻孔深度必须符合设计要求,不得超过允许的误差范围;
(4) 钻孔轴线方向应符合设计要求,偏差应控制在5°之内;
(5) 钻孔中煤岩粉应在安装锚杆前清理干净.
锚杆安装应符合以下规定:
(1) 锚杆安装前应检查锚固剂性状.严禁使用过期,硬结,破裂等变
质失效的锚固剂;
(2) 安装树脂锚固剂时,必须严格按照设计要求的数量和顺序进行.
当少放锚固剂,不能达到设计的锚固长度时,按不合格处理.
(3) 树脂药卷搅拌时间按厂家要求严格控制,同时要求搅拌过程连续
进行,中途不得间断;
(4) 锚杆托板应紧贴组合构件或岩(煤)壁;
(5) 顶板锚杆的安装扭矩不得小于120N m;帮锚杆的安装扭矩不得小
于80 N m;
(6) 锚杆间排距误差不得超过100mm.
组合构件应尽量与巷道壁面保持良好接触.当巷道壁面不平整,组合构
件无法贴紧时,应采用背板材料垫实.
铺网应按设计要求进行.铺网时必须将网铺平拉紧,网片间连接牢固.
锚索安装应符合以下规定:
(1) 锚索应紧跟掘进工作面安装;
(2) 钻孔直径不得大于28mm,其它同锚杆钻孔;
(3) 锚索安装后必须施加一定的预紧力,预紧力的值应控制在80~100kN;
(4) 张拉锚索时要两人协作,操作人员要避开张拉缸轴线方向,以保证
安全;
(5) 张拉时不合格锚索,必须在其附近补打;
(6) 张拉后,锚索的外露长度不得超过300mm;
(7) 锚索间排距误差不得超过50mm.
遇断层,煤层松软区,地应力异常区,采动影响区等复杂区域,采取加
密锚杆,全长锚固,增打锚索,打点柱,金属支架等进行加强支护.
施工过程中,如发现变形显著增加,顶板出现较大淋水,围岩非常破碎,
大面积片帮掉渣巷道不易成型,钻眼速度异常等情况,应立即停止作业,
分析原因,采取加强支护措施.
距掘进工作面200m以内,必须备有5~10架金属支架及相应支护材料,以
备紧急情况使用.
应对锚杆支护巷道应进行定期检查.对失效的锚杆,锚索应及时补打,
对松动的螺母应及时紧固,对其它破损的支护构件及时修补.
锚杆安装几何参数检测应符合以下规定:
(1) 安装几何参数检测验收由班组完成.检测间距不大于15m,每次检测
点数不应少于3个.
(2) 几何参数检测内容包括锚杆间,排距,锚杆安装角度,锚杆外露长
度等;
(3) 锚杆间,排距检测:采用钢卷尺测量测点处呈四边形布置的4根锚杆
之间距离;
(4) 安装角度检测:采用半圆仪测量钻孔方位角;
(5) 锚杆外露长度检测:采用钢板尺测量测点处一排锚杆外露长度最大
值.
锚杆托板安装质量检测应符合以下规定:
(1) 锚杆托板应安装牢固,与组合构件一同紧贴围岩表面,不松动.
对难以接触部位应楔紧,背实;
(2) 锚杆托板安装质量检测方法采用实地观察和现场搬动;
(3) 检测频度同锚杆几何参数,每个测点应以一排锚杆托板为一组检
测.
锚杆锚固拉拔力检测符合以下规定:
(1) 锚固拉拔力检测采用拉拔计在巷道中完成;
(2) 锚固拉拔力检测抽样率为1%.每300根顶(帮)锚杆抽样一组(3根)
进行检查.拉拔加载至锚杆杆体屈服为止;
(3) 当支护设计,支护材料发生变更;围岩地质条件发生较大变化,如
遇断层,破碎带,褶曲等构造;顶板出现较大淋水,应作相应的拉拔试验;
(4) 被检测的3根锚杆都应符合设计要求.只要有1根不合格,再抽样一
组(3根)进行试验.再不合要求,必须组织有关人员研究锚杆施工质量不合
格的原因,并采取相应的处理措施.
井下锚杆锚固力抽检符合以下规定:
(1) 采用锚杆拉拔计进行井下锚杆锚固力抽检;
(2) 锚杆锚固力抽检抽样率为5%.每300根顶(帮)锚杆抽样一组(15
根)进行检查.不足300根时,按300根考虑;
(3) 抽检指标为:顶板锚杆锚固力不得低于70kN,帮锚杆锚固力不得低
于50kN;
(4) 抽检中发现不合格锚杆,应在其周围补打合格锚杆.
锚杆预紧力检查符合以下规定
(1) 锚杆预紧力检查采用力矩扳手;
(2) 每小班顶帮各抽样一组(3根)进行锚杆螺母扭矩检测.每根锚杆螺
母拧紧力矩应符合技术要求;
(3) 每组中有一个螺母扭矩不合格,就要再抽查一组(3根).若仍发现
有不合格的,应将本班安装的所有螺母重新拧紧一遍.
组合构件与铺网安装质量检测应符合以下规定:
采用现场观察方法检测.组合构件与金属网应紧贴巷道表面.尺量网
片搭接长度,应符合设计要求.网间按设计要求连接牢固.
锚索安装质量检测应符合以下规定:
(1) 锚索安装几何参数,包括间距,排距,安装角度及锚索外露长度
等,由班组每班进行检查验收;
(2) 锚索预紧力的最低值应不小于设计值的90%.
锚杆支护设计
生产矿井在编制采区设计,水平延伸设计及回采工作面设计时,凡采用
锚杆支护的必须有支护设计专篇.
锚杆等支护形式,间排距,锚杆锚索的规格,有效支护长度,安装角度,
混泥土标号,喷体厚度,锚固力,予紧力,锚杆锚固材料,联合支护的其它
材料等必须在设计中明确规定.
锚杆支护设计要依据,地质部门提供的可靠的地质资料,根据顶板岩石
构围岩状况,地质构造,并参照各盘区矿压观察数据确定各项支护参数.
在新盘区新水平的巷道施工中,地质部门要及时收集有关地质资料,发
现有重大变化时,及时给设计部门提供资料,设计部门对支护设计要及时做
出修改下达设计修改通知书.
施工队组要依据支护设计和地质说明书编制施工作业规程.作业规程中
要对锚杆,锚喷等支护形式,锚杆,锚索的规格,安装角度,锚固剂材料,
锚固长度,锚杆锚索的有效支护长度,联合支护的其它材料,锚喷厚度,混凝土标号,顶板围岩涌水的处理,临时支护形式,最大最小空顶距,锚杆锚
索的初锚力,锚杆拉力试验,顶板岩层监测等做出明确规定.
采区设计,水平延伸设计,综采工作面设计必须报公司总工程师审批.
新盘区巷道,新综采工作面的回采巷道必须经公司审批同意后方可组织施工.
锚杆杆体应选 用高强度螺纹钢,回采工作面顺槽靠工作面一侧也可采用
高强度塑钢杆体.锚杆杆体应根据巷道围岩稳定性分类情况以及支护设计要
求选定直径和长度.
在坚硬岩层和煤体中采用树脂锚固剂作端锚时,锚固长度不小于杆体长
度的1/3.在松软岩层,松软煤体中采用锚杆支护时,必须采用全长锚固.
永久大巷及硐室应采用锚网,锚喷联合支护.其它巷道可采用锚网加钢
带联合支护.顶板为煤层以及松软岩层,层节理及其发育的岩巷,煤巷,必
须采用锚杆锚索联合支护,锚索必须锚固在坚硬顶板岩层中.
锚杆的承载力不小于100KN,初锚力不小于70KN.锚索的承载力不小于
250KN,张拉预紧力不小于100KN,托板,托梁的强度必须与锚杆,锚索的
承载力相匹配.
锚杆施工管理
打锚杆眼前和安装锚杆前必须坚持首先敲帮问顶,处理活杆然后作业.
锚杆,锚索原则上和岩面垂直,托板,托梁必须紧贴岩面.凡锚杆初锚
力,预紧力达不到设计要求,托板,托梁经采取措施仍无法紧贴岩面时,必
须在附近打锚杆.
打锚杆眼和安装锚杆时必须在有可靠的临时支护下进行.
锚杆间排距,锚杆(索)的有效支护长度,锚固长度,锚杆(索)距工
作面距离必须按作业规程规定作业.
第十九条:当工作面地质条件发生变化时,必须及时修改支护参数,并
报矿总工程师批准.
支护材料检验
锚杆支护材料的规格和强度必须符合设计要求.
:采购锚杆支护材料必须符合以下条件.
①所采用锚杆支护材料厂家,必须有生产许可证,产品有出厂检验合格
证.
②杆体有破断力检验报告.使用不同厂家的钢材,每一批都需进行破断
力检验.
③锚固剂生产厂家,还必须取得煤矿安全标志证书.产品名牌上必须注
明失效期.
支护材料的检验标准执行《中华人民共和国煤炭行业MT146,1-1955树
脂锚杆锚固剂》和《中华人民共和国煤炭行业标准MT146,2-1995树脂锚杆
金属杆体及其附件》的规定.检测项目为:锚杆锚索,托盘,钢带,金属(塑
料)网,锚固剂等的材质,品种,规格,强度,时效等,塑料网要进行抗静
电和阻燃试验.
已经过期和失效的锚固剂严禁使用.
锚杆拉力计和力矩搬手,锚索的张拉计要定期进行检定.

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