錨網索巷道支護設計

1、巷道錨桿支護參數設計采煤工作面回風順槽錨桿支護參數設計：煤組根本全區(qū)發(fā)育,煤層由南向北變厚,最大厚度 26m,最小厚度14m,平均厚度20m, 煤層結構簡單,局部有夾肝,全區(qū)普遍可采,煤層穩(wěn)定程度屬較穩(wěn)定型煤層,煤層頂板為中及細粒砂巖,夾肝多為砂質泥巖,底板為灰黑色泥巖及砂質泥巖,局部為粗粒砂巖.回風順槽設計巷道斷面為矩形,巷道寬度為3.6m,高度2.7m.1)支護方式選擇 錨桿支護的作用主要有懸吊作用、組合梁作用、加固拱作用和楔固作用等. 錨索的作用主要是將錨桿支護形成的次生承載層與圍巖的關鍵承載層相連,提升次生承載層的穩(wěn)定性.即使次生承載層發(fā)生斷裂、轉動,也不致于失穩(wěn)而引起頂板垮落.同時,

2、由于錨 索可施加較大的預緊力,可擠緊巖層中的層理、節(jié)理、裂隙等不連續(xù)面,增加不連續(xù)面之間的摩擦力,從而提升圍巖的整體強度. 由地質資料分析可知, 煤層平均厚度為20m,煤層的直接頂板為中及細砂巖,少量含水,膠 結性差.采用綜采放頂煤開采,巷道設計分層開采,下層根本沿煤層底板布置. 如果只采用錨桿支護,由于巷道的跨度較大,在采動影響下,勢必會發(fā)生錨桿錨固范圍內的 煤體離層、甚至塌落,導致冒頂事故的發(fā)生.因此,為保證生產平安,應使錨桿錨固范圍內 的煤層不塌落,保持巷道的相對完整,就必須打錨索才能到達目的. 雖然錨索打在煤層中,但煤層中及細砂巖頂板要好得多,能起到錨索應起的作用. 由于綜放巷道沿煤層

3、布置,巷道上方有6m左右的煤層,因此,巷道支護應采用錨桿+金屬網+錨索+鋼帶的支護方式.2)錨桿支護參數確定錨桿支護參數確定采用懸吊作用理論進行.(1)錨桿長度確實定 L=L1+L2+L3 式中L 錨桿長度,m； L1錨桿外露長度,m；L2 錨桿有效長度,m；L3錨桿錨固長度,m.錨桿外露長度L1確實定 11 =墊板厚度+螺母厚度+ (0.020.03) m 一般 L1=0.15m.錨桿有效長度L2確實定錨桿有效長度L2確實定方法有三種,一是采用聲波法測出巷道圍巖松動圈范圍；二是采用 巖層探測分析儀進行測量；三是采用解釋法中普式自然平衡拱理論確定L2.由于沒有測定巷道圍巖松動圈,也沒有采用巖層

4、探測儀進行測量,因此,本工程采用解釋法中普式自然平衡拱理論確定L2.巷道頂錨桿有效長度 L2確實定：由于實測煤的鞏固性系數為1.9,小于2,因此,采用下式確定 L2:r I1 36 個,.44J"：+如445 +-J = +3g(45 +) =L17m巷道幫錨桿有效長度L：確實定二4 =E - 1X +1 -1 + 1.93.6-1114-2X1.9 工 641式中/普氏系數；B巷道跨度'm;H一巷道掘進高度,m;,內摩擦角,44.2 ©孤錨桿錨固長度口確實定 上 3= 0 374m頂車鼾干長度：£=£i+£i+Zi=O, 151.1

5、7-0J=L62itl取 21n5幫錨桿長度：£=ti+Z2±Lj=0.15+12-H)3=L65m嫌V安今網2)錨桿間排距確實定對錨桿支護巷道,考慮施工工藝通常取間排距相等,錨桿間排距D按下式計算:D<0,5L=0.5 X2.5=1.25m考慮巷道在煤層中布置,為平安起見,錨桿間排距確定為0.8m.(3)錨桿直徑確實定頂錨桿：d=L/110=2/110=19mm取 20mm.幫錨桿：d=L/110=18/110=16mm取 20mm.錨桿錨固力計算錨桿錨固力可按下式計算：t式中Q錨桿錨固力,t;K 錨桿平安系數,取 23;L2 錨桿有效長度,m；r視密度,t/m3o

6、錨桿角度靠近巷幫的頂板錨桿安設角度與垂線成15.2)錨桿的選擇(1)常用錨桿桿體的材料性能常用鋼材及其性能見表 5;錨桿適宜選用45Mn羅紋鋼,其承載水平見表6.(2)錨桿的選擇巷道錨桿選擇()=20mm、45Mn螺紋鋼錨桿.Q=10.7 tv 12.4 t3)錨固劑確實定錨桿支護巷道采用樹脂錨固劑.樹脂錨固劑應具備的主要特性見表7,樹脂錨固劑產品型號見表8,樹脂錨固劑的規(guī)格見表9,樹脂錨固劑的主要技術指標見表10.表5錨桿常用材料及其性能鋼筋 類別材質部標代號直徑nun屈服強度/MPa撮眼強度MPa述伸率.&鋼號K萬前610I級3號QwYB171-696702403的2521I級16

7、鎰16MaYB171-696328T032052050016:III級25鐳硅5號鋼JSfaSiA5YB171-69YB171-656T.400280580500141915表G 45M螺紋相承載水平阡體直彳至mm屈服載荷,破壞載荷.kN備注22124200自制等強錨桿表7樹解1百劑應具備的壬密特性特性指標1j技壓強度；MPa>50樹脂藥卷長度.mm30g90.之間的各種不同規(guī)格粘度低粘度,一邊桿體很容易地穿過樹脂攪拌與等待時間 快速凝固 中速凝固 慢速凝固攪拌等待31515-3015-3010-15.奠W阱 inkaQ rg表9樹脂錨固劑的規(guī)格型號規(guī)格nim童量g適庖鉆孔mm每箱支數適

8、用范圍Z3537甲3誅370700±104.井筒裝備安裝Z3539中 35700550=10q>42±240巷道錨嘖支護端錨Z2853(p28>350400=10(p32=240巷道支護鬼其他Z285O甲2gx500640=10<p32=240巷道支護及全長錨固Z2353旌3乂g000=10<p32=25.巷道小直彼支護及全長錨固表10樹脂藥卷主要技術參數性8指 標性能指標拉壓強度360 MPa振動疲勞?800萬次剪切強度35 MPa泊松比生03容量1.9 1.2 g. cm5貯存期>9個月彈性模量 粘接強度妾 1MPa適應環(huán)境溫度(5n 1

9、u r>0 k對混凝土二>7MPa,對螺紋鋼錨桿錨固采用樹脂藥卷.當頂部煤體較好時,錨桿錨固方式可端部錨固；當頂板煤體松軟破碎時,采用全長錨固.回風順槽錨桿支護布置見圖 1所示.4)錨索支護參數確實定錨索由索體、錨具和托板等組成,索體一般用具有可彎曲、柔性的鋼絞線制成.錨索的特點是錨固深度大、承載水平高、可施加較大的預緊力,因而可獲得比較理想的支護效果.其加固范圍、支護強度、可靠性是普通錨桿支護所無法比較的.煤礦應用錨索技術,特別是在應用小孔徑樹脂錨固預應力錨索后, 錨索在煤巷中得到大面積 推廣應用,顯著擴大了錨桿的應用范圍, 提升了巷道的平安可靠性, 成為支護困難巷道補強 加固的

10、主要手段.按錨索材料分,有精軋螺紋鋼筋、高強度鋼絲和鋼絞線錨索； 按錨固材料分,有水泥漿錨固、 樹脂錨固及水泥漿樹脂聯合錨固；按錨固長度分,有端錨和全長錨固；按錨索索體的數量分, 有單體錨索和錨索束；按預緊力分,有預應力錨索和非預應力錨索.根據蒙西煤礦的特點,本工程采用7股5mm的鋼絞線錨索,其力學性能見表 11所示.表11錨索索悻的力學性能結構直徑/mm拉斷載荷/kN逑伸率/6冏1X715. 22603. 517. 9353_©媒引侯3(1)錨索長度確實定X= X1 + X 2 + X 3=0.3+3.6+1.7=5.6m取6m.式中X 1 錨索外露長度,取 0.3m；X3 錨索錨

11、固長度,取 1.7m；X2潛在不穩(wěn)定巖層tWj度,取3.6m oX2 =B=3.6m. B為巷道跨度,m.(2)錨索排距s=3 d /4B2 丫 k=3X260/ (4X3.6? ; ¥2.0 0.5) =2.5m式中每根錨索最低破斷載荷,260 kN ;丫 一一煤巖體積力,12.0kN/m3 ;B 巷道寬度,3.6m；k平安系數,取 0.5;由于巷道寬度為3.6m,因此,布置2排錨索,即錨索排數為 2排,排距2m,布置在靠巷道 中間位置,如圖5所示.(3)錨索間距m=0.85B/n= (0.85X 3.6) /2=1.53m取 1.5m.式中 n排數；B 巷道寬度,3.6m .錨索

12、支護參數見圖 5所示.A-A剖面圖5回風順槽錨桿支護布置圖G'山牙女弋問黑上野 I一 2 21+2煤層運輸順槽錨桿支護參數設計運輸順槽設計巷道斷面為矩形,巷道寬度為4.5m,高度3m.支護方式選擇：采用錨桿 +金屬網+錨索+鋼帶的支護方式.1錨桿支護參數確定 錨桿支護參數確定采用懸吊作用理論進行.(1)錨桿長度確實定L=L1+L2+L3式中L 錨桿長度,m；L1錨桿外露長度,m；L2 錨桿有效長度,m；L3錨桿錨固長度,m.錨桿外露長度L1確實定11 =墊板厚度+螺母厚度+ (0.020.03)一般 L1=0.15m.錨桿有效長度L2確實定巷道頂錨桿有效長度 L2確實定：由于實測煤的鞏

13、固性系數為1.9,小于2,因此,采用下式確定L2:2 21+2煤層運輸順槽錨桿支護參數設計運輸順槽設計巷道斷面為矩形,巷道寬度為4.5m,高度3m.支護方式選擇：采用錨桿 +金屬網+錨索+鋼帶的支護方式.1)錨桿支護參數確定錨桿支護參數確定采用懸吊作用理論進行.(1)錨桿長度確實定L=L1+L2+L3式中L 錨桿長度,m；L1錨桿外露長度,m；L2 錨桿有效長度,m；L3錨桿錨固長度,m.錨桿外露長度L1確實定11 =墊板厚度+螺母厚度+ (0.020.03)一般 L1=0.15m.錨桿有效長度L2確實定巷道頂錨桿有效長度 L2確實定：由于實測煤的鞏固性系數為1.9,小于2,因此,采用下式確定

14、L2:1,85m45-,薩+442、 +3.依45 4一巷道幫錨桿有效長度心確實定；r 1+ f B-l 1+1.94.5-1 上 i =+=H= L-m-1 + 2/ 5+1 1 + 2X1.9 4.5 + 1式中/普氏系數；B巷道跨度,m;廳一巷道掘進高度,m;d內摩擦角,442n C).錨桿鋸固長度 L確實定L = 0p30.4iil頂錨桿長度；工二工1十工H工尸015+L85*L3=2.3m取2.4皿幫書鼾干長度；L =Li+Z；+Li=0.15+1.2+03=1.65m1幫錨桿長度：L=L1+L2+L3=0.15+1.2+0.3=1.65m取 1.8m.(2)錨桿間排距確實定對錨桿支

15、護巷道,考慮施工工藝通常取間排距相等,錨桿間排距D按下式計算:D<0.5L=0.5 X2.4=1.2m考慮巷道在煤層中布置,為平安起見,錨桿間排距確定為0.8m.(3)錨桿直徑確實定頂錨桿：d=L/110=2.4/110=21mm取 22mm.幫錨桿：d=L/110=1.8/110=16mm取 18mm.錨桿錨固力計算錨桿錨固力可按下式計算：式中Q錨桿錨固力,t;K 錨桿平安系數,取23;L2 錨桿有效長度,m；r視密度,t/m3o錨桿角度靠近巷幫的頂板錨桿安設角度與垂線成15.,其它錨桿垂直于巷道頂部安設.2)錨桿的選擇 同回風順槽.3)錨固劑確實定 同回風順槽.運輸順槽錨桿支護布置見圖6所示.4)錨索支護參數確實定 (1)錨索長度確實定X= X1 + X 2 + X 3 =0.3+3.6+1.7=5.6m 式中X 1 錨索外露長度,取 0.3m；X3 錨索錨固長度,取1.7m；X2潛在不穩(wěn)定巖層tWj度,取 4.5m.X2 =B=4.5m 式中B為巷道跨度,m. 錨索長度取6m.(2)錨索排距s=3 "4B2 丫 k.=3X