发布时间 : 星期一 文章刘庄煤矿1511采区煤巷锚杆支护设计 - 图文更新完毕开始阅读47c2798349649b6648d7479e
刘庄煤矿1511采区煤巷锚杆支护设计
满足通风、运输、行人等条件下，巷道设计高度和宽度根据围岩实际稳定情况可做适度调整。
5) 巷道断面设计由设计部门提供，支护设计方案应由设计副总和相应工程分管副总工程师牵头制定。
6) 锚索应打在两排锚杆之间，不得打在锚杆位置代替锚杆使用。 7) Φ21.8mm的预应力锚索：设计锚固力不小于240kN，锚索预紧力不小于120kN，在特殊地质条件下施工的锚索预紧力应在作业规程、措施中明确规定。
8) 复杂地质条件及特殊地点的巷道：复合顶板、断层等构造带附近、综采开切眼、拆除扩巷、沿空掘巷、大跨度硐室、三四角门、皮带机头机尾巷、车场等扩巷段，破碎、易风化、潮解、遇水膨胀及弱化的围岩等。对于复杂地质条件及特殊地点的锚杆支护巷道，宜优先选择预应力锚索作加强支护，其它加强支护措施有：注浆固化、封闭围岩、架棚、点柱等，其加强支护延伸到正常巷道的距离不得小于5m。
9) Ⅳ～Ⅴ类围岩巷道在基本支护形式的基础上，必须另加锚索支护，其支护形式、支护参数必须在作业规程、措施中明确规定。
10) 遇顶板淋水、帮渗水较大的施工巷道，应对该区域初期安装的锚杆进行抗拔力试验，以确定锚固剂对该区域的适应性，并根据试验情况及时采取针对性措施。
11) 服务期长或需要封闭等其他要求的巷道可增加喷射混凝或混凝土浇筑。 12) 钻孔直径、锚杆直径和树脂锚固剂直径应合理匹配，钻孔直径和锚杆杆体直径之差应为6mm～10mm，钻孔直径与树脂锚固剂直径之差应为4mm～8mm。
13) 金属锚杆（锚索）支护参数系列见表3-1。
表3-1 金属锚杆（锚索）支护系列 项 目 锚 杆 长 度（m） 锚杆杆体直径（mm） 锚杆孔孔径（mm） 锚 杆 排 距（m） 锚 杆 间 距（m） 锚 索 长 度（m） 锚 索 直径（mm） 锚索孔孔径（mm） 锚 索 排 距（m） 锚 索 间 距（m）
取值范围 1.2～2.5 20～22 28～32 0.4～0.8 0.5～0.8 6.2～9.2 21.8 28～32 0.8～1.6 0.8～1.6 系 列 2.5 22 28 32 0.8 （特殊地段和位置缩小排距） 0.8（特殊地段和位置缩小间距） 6.2 9.2 21.8 28 32 1.2 （特殊地段缩小或放大排距） 1.2 （特殊地段缩小或放大排距） - 5 -
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2、支护参数
根据以工程类比为基础的“动态信息法”及围岩稳定性分类与金属锚杆（锚索）支护参数系列见表3-1初步确定采用“锚杆+锚索+金属网”的联合支护形式。附表3-2
表3-2 1511采区围岩性质及巷道断面、锚杆支护设计一栏表
主要煤层巷道名 称 胶带上山 回风上山 轨道顺槽 1511采区 胶带顺槽 切眼 胶带顺槽 切眼 表3-2注： 1. 煤巷各断面形状原则上是破顶500mm左右的直墙半圆拱形，围岩稳定时为沿煤层顶板的不规则形。 2. 各煤层巷道若为沿空掘巷应调整支护断面并加强常规支护设计，具体在工作面设计中体现。
3. 各煤层巷道遇到地质构造带、交岔点、安装及回撤通道、大断面硐室、吊装间、过地质构造带、顶板有煤层（线）、淋水带等地段，由设计副总工程师和分管副工程师总根据实际条件制定专项支护方案，具体在施工措施中体现。
断面 (宽3高) (m) 5.434.1 5.034.1 5.034.2 5.434.2 5.034.0 5.434.2 5.034.0 顶板：细砂岩、泥岩、砂质泥岩。 底板：泥岩、11-1煤、泥岩。 大部分属Ⅱ类和Ⅲ类，局部为Ⅰ类和Ⅳ。 端头锚固和加长锚固相结合 顶底板 岩性 巷道围岩类别 支护结构 采区 支护参数 锚杆：?22mm，长2.5m，间排距8003800m。 锚索： ?21.8mm，长6.2～9.2m，间排距0.8～1.6m。 每排锚索数目：巷道净宽3-4.5m每排3根；巷道净宽4.6-6.0m，每排5根；巷道净宽6.1-7.5m，每排7根；巷道净宽7.6-9m，每排9根。 3、采用计算法校核支护参数
（1）根据悬吊及组合梁理论，顶部锚杆通过悬吊及组合梁作用，帮部锚杆通过加固帮体形成组合拱作用，达到支护效果，选取1511采区煤巷较大尺寸断面，根据悬吊理论，锚杆杆体长度（校核）应满足：
L＞L1+L2+L3
式中：L——锚杆总长，m；
L1——锚杆外露长（钢带厚度+托板厚度+螺母厚度+外露=0.01+0.02+0.04+0.03=0.1m），m；
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），m； L3——锚入岩层内深度（顶锚杆取1.2m，帮锚杆计算得1.0m），m; 普氏免压拱高：
b=［B/2+Htan（45°-ω帮/2）］/f顶
式中 B、H——巷道掘进跨度和高度，取B=5.6m，H=4.2m f顶——顶板岩石普氏系数，f顶取4
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ω帮——两帮围岩的内摩擦角，ω帮取63° b=［5600/2+4200tan（45°-63°/2）］/4 =952mm
c= Htan（45°-ω帮/2） =4200tan（45°-63°/2） =1008mm
依据以上公式计算得出:顶锚杆长L顶＞2252mm；帮锚杆长L帮＞2108mm。 所选锚杆长度2.5m均能满足计算要求。 （2）按锚杆所能悬吊的重量校核锚杆的间排距
每根锚杆悬吊的岩体重量G=rL2a2，锚杆锚固力Q应能承担G的重量。为安全起见，再考虑安全系数k，取k=2，即kG＜Q，解算得：
a＜（Q/krL2）1/2
式中：a——锚杆间排距，m。
r——岩体比重，取26.1KN/m3。
a——锚固力，岩层中取10KN，煤层中取5KN。
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），m； 则，顶部锚杆a＜[Q/(krL2)]1/2 ＜[100/(2326.130.952]1/2 ＜1.418m
帮部锚杆a＜[Q/(krL2)]1/2
＜[50/(2326.131.008]1/2 ＜0.974m
根据计算结果，所选间排距800mm3800mm参数均满足要求。 （3）悬吊理论校核锚索间距
①根据地质资料，直接顶为砂质泥岩，为防止巷道顶板岩层发生大面积整体跨落，用锚索将锚杆加固的“组合拱”，利用“悬吊梁”理论，整体悬吊于坚硬的老顶砂岩中，冒落方式按最严重的冒落高度大于锚杆长度的直接顶整体冒落考虑。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，可用下式计算锚索排距。
L=nF2/2BHr
式中：L——锚索排距，m。
B——巷道最大冒落宽度，取5.6m。
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H——巷道冒落高度，按最严重的冒高即直接顶高度，取3.2m。
r——岩体比重，取26.1KN/m3。 F2——锚索极限承载力，取504KN。 n——锚索数，取5。
通过以上计算得，L=2.693m，所选的锚索排距取1.6m、1.4m、1.2m均小于计算值，故满足设计要求。
②确定锚索长度 L=La+Lb+Lc+Ld
式中：L——锚索总长度，m.
La——锚索深入到较稳定岩层中的锚固长度，m; Lb——需要悬吊的不稳定岩层厚度，取3.2m； Lc——上托盘及锚具的厚度，取0.2m； Ld——需要外露涨拉长度，取0.25m。
按GBJ-1985要求，锚索锚固长度La按下式确定： La≥K3d1fa/4fc
式中：K——安全系数，取K=2； d1——锚索钢绞线直径，取21.8mm；
fa——钢绞线抗拉强度，N/mm2（1770MPa，合1376.11 N/mm2）； fc——锚索与锚固的粘合度，取10N/mm2。
通过以上计算得，La≥2321.831376.11/40=1499mm，取La=2.0m，则L=2.0+3.2+0.2+0.25=5.65m，本巷道采用锚索长为9.2m，满足设计要求。
③锚索倾角：锚索垂直巷道拱的切线安装布置。 ④锚索数目的核定： N=K3G/P断 式中：N=锚索数目； K——安全系数，一般取2；
P断——锚索的最低破断力，504KN； G——被吊岩石的自重，KN； G=B3h×γ 3D
B——巷道掘进宽度，取最大宽度5.6m进行计算；
?h—— 悬吊岩石厚度，取3.2m；
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