錨網(wǎng)索巷道支護(hù)設(shè)計(jì)

1、巷道錨桿支護(hù)參數(shù)設(shè)計(jì)采煤工作面回風(fēng)順槽錨桿支護(hù)參數(shù)設(shè)計(jì)：煤組基本全區(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(jié)構(gòu)簡(jiǎn)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(xì)粒砂巖，夾肝多為砂質(zhì)泥巖，底板為灰黑色泥巖及砂質(zhì)泥巖，局部為粗粒砂巖?；仫L(fēng)順槽設(shè)計(jì)巷道斷面為矩形，巷道寬度為3.6m,高度2.7m。1)支護(hù)方式選擇錨桿支護(hù)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(hù)形成的次生承載層與圍巖的關(guān)鍵承載層相連，提高次生承載層的穩(wěn)定性。即使次生承載層發(fā)生斷裂、轉(zhuǎn)動(dòng)，也不致于失穩(wěn)而引起頂板垮落。同時(shí)，由于錨索

2、可施加較大的預(yù)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，從而提高圍巖的整體強(qiáng)度。由地質(zhì)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(xì)砂巖，少量含水，膠結(jié)性差。采用綜采放頂煤開采，巷道設(shè)計(jì)分層開采，下層基本沿煤層底板布置。如果只采用錨桿支護(hù)，由于巷道的跨度較大，在采動(dòng)影響下，勢(shì)必會(huì)發(fā)生錨桿錨固范圍內(nèi)的煤體離層、甚至塌落，導(dǎo)致冒頂事故的發(fā)生。因此，為保證生產(chǎn)安全，應(yīng)使錨桿錨固范圍內(nèi)的煤層不塌落，保持巷道的相對(duì)完整，就必須打錨索才能達(dá)到目的。雖然錨索打在煤層中，但煤層中及細(xì)砂巖頂板要好得多，能起到錨索應(yīng)起的作用。由于綜放巷道沿煤層布置，巷道上方有6m左右的

3、煤層，因此，巷道支護(hù)應(yīng)采用錨桿+金屬網(wǎng)+錨索+鋼帶的支護(hù)方式。2)錨桿支護(hù)參數(shù)確定錨桿支護(hù)參數(shù)確定采用懸吊作用理論進(jìn)行。(1)錨桿長(zhǎng)度的確定L=L1+L2+L3式中L錨桿長(zhǎng)度，m；L1錨桿外露長(zhǎng)度，m；L2錨桿有效長(zhǎng)度，m；L3錨桿錨固長(zhǎng)度，m。錨桿外露長(zhǎng)度L1的確定11=墊板厚度+螺母厚度+(0.020.03)m一般L1=0.15m。錨桿有效長(zhǎng)度L2的確定錨桿有效長(zhǎng)度L2的確定方法有三種，一是采用聲波法測(cè)出巷道圍巖松動(dòng)圈范圍；二是采用巖層探測(cè)分析儀進(jìn)行測(cè)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(cè)定巷道圍巖松動(dòng)圈，也沒有采用巖層探測(cè)儀進(jìn)行測(cè)量，因此，本項(xiàng)目采用解釋法中普式自然平

4、衡拱理論確定L2。巷道頂錨桿有效長(zhǎng)度L2的確定：由于實(shí)測(cè)煤的堅(jiān)固性系數(shù)為1.9,小于2,因此，采用下式確定L2:r1B訂JtcoQ13.63,才442、一,£工=/j+Hcrg45°+-J=4-3g(45+)l=hl7m巷道幫錨桿有效長(zhǎng)度L：的確定：T1+f3-1:I1+2/3+11+1.93.6-1.+=1.2ml+2xL93.6+1式中/一普氏系數(shù)：B巷道跨度，ni;：H巷道掘進(jìn)高度，*族內(nèi)摩擦角，44.2錨桿錨固長(zhǎng)度Z的確定L5=0.3W.4m頂錨桿長(zhǎng)度：Zl+Li-Ai=0,15+1.17+03=L62m取2nk幫錨桿長(zhǎng)度：4+2>L=05+L2+0.3=L6

5、5m取L8nb2)錨桿間排距的確定對(duì)錨桿支護(hù)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(jì)算:D<0,5L=0.5X2.5=1.25m考慮巷道在煤層中布置，為安全起見，錨桿間排距確定為0.8m。(3)錨桿直徑的確定頂錨桿：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(jì)算錨桿錨固力可按下式計(jì)算：t式中Q錨桿錨固力，t;K錨桿安全系數(shù)，取23;L2錨桿有效長(zhǎng)度，m；r視密度，t/m3o錨桿角度靠近巷幫的頂板錨桿安設(shè)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4

6、5Mn羅紋鋼，其承載能力見表6。(2)錨桿的選擇巷道錨桿選擇()=20mm、45Mn螺紋鋼錨桿。Q=10.7tv12.4t3)錨固劑的確定錨桿支護(hù)巷道采用樹脂錨固劑。樹脂錨固劑應(yīng)具備的主要特性見表7,樹脂錨固劑產(chǎn)品型號(hào)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(shù)指標(biāo)見表10。表5錨桿常用材料及其性能鋼筋類別材質(zhì)部標(biāo)代號(hào)直徑,mm屈服強(qiáng)度MPa極限強(qiáng)度/MPa延伸率鋼號(hào)代號(hào)65610I級(jí)3號(hào)Q235YB171-696702403802521III皴16鎬16MnYB171-696-25287032052050016山級(jí)25鋪硅5號(hào)鋼25MhsiA5YB171-69YB171-656704

7、00280580500141915表645M螺紋鋼承載能力桿體直徑mm屈服載荷kN破壞載荷kN備注22124200自制等強(qiáng)錨桿表7樹月端固劑應(yīng)具備的主要特性特性指標(biāo)1拉壓強(qiáng)度MPa60樹脂藥卷長(zhǎng)度mm300-900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(guò)樹脂攪拌與等待時(shí)間s攪拌等待快速凝固101510-15中速凝固15-30介河獷安生區(qū)慢速凝固15-30八八表9樹脂錨固劑的規(guī)格型號(hào)規(guī)格mm審信E1亙應(yīng)鉆孔mm每箱支數(shù)適用范圍Z3537中35X370700=10q>42=240井筒裝備安裝Z3539學(xué)35x30。550=10q)42±240巷道錨噴支護(hù)端錨Z28S3q2

8、sx350400=10tp32±240I巷道支護(hù)及其他Z2850q>2Sx50064fel040巷道支護(hù)及全長(zhǎng)錨固Z2353力23乂3500010中3互2501巷道小直徑支護(hù)及全長(zhǎng)錨固1表10樹脂藥卷主要技術(shù)參數(shù)性能指標(biāo)9強(qiáng)度妾60MPa剪切強(qiáng)度35MPa容量1.91.2gcm3彈性模量>1.6x104NPa粘接強(qiáng)度對(duì)混凝土二7MPa,對(duì)螺紋鋼16Mpa性能振動(dòng)疲勞泊松比一貯存期適應(yīng)環(huán)境溫度>800萬(wàn)就.0.3>9個(gè)月錨桿錨固采用樹脂藥卷。當(dāng)頂部煤體較好時(shí)，錨桿錨固方式可端部錨固；當(dāng)頂板煤體松軟破碎時(shí)，采用全長(zhǎng)錨固?；仫L(fēng)順槽錨桿支護(hù)布置見圖1所示。4）錨索支護(hù)

9、參數(shù)的確定錨索由索體、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(diǎn)是錨固深度大、承載能力高、可施加較大的預(yù)緊力，因而可獲得比較理想的支護(hù)效果。其加固范圍、支護(hù)強(qiáng)度、可靠性是普通錨桿支護(hù)所無(wú)法比擬的。煤礦應(yīng)用錨索技術(shù)，特別是在應(yīng)用小孔徑樹脂錨固預(yù)應(yīng)力錨索后，錨索在煤巷中得到大面積推廣應(yīng)用，顯著擴(kuò)大了錨桿的應(yīng)用范圍，提高了巷道的安全可靠性，成為支護(hù)困難巷道補(bǔ)強(qiáng)加固的主要手段。按錨索材料分，有精軋螺紋鋼筋、高強(qiáng)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(lián)合錨固；按錨固長(zhǎng)度分，有端錨和全長(zhǎng)錨固；按錨索索體的數(shù)量分，有單體錨索和錨索束；按預(yù)緊力分，有預(yù)應(yīng)

10、力錨索和非預(yù)應(yīng)力錨索。根據(jù)蒙西煤礦的特點(diǎn)，本項(xiàng)目采用7股5mm的鋼絞線錨索，其力學(xué)性能見表11所示。表11錨索索體的力學(xué)性能結(jié)構(gòu)1X7直徑/mm15.2拉斷載荷/kN260延伸率/5/%3.517.S353(1)錨索長(zhǎng)度的確定X=X1+X2+X3=0.3+3.6+1.7=5.6m取6m。式中X1錨索外露長(zhǎng)度，取0.3m；X3錨索錨固長(zhǎng)度，取1.7m；X2潛在不穩(wěn)定巖層tWj度，取3.6moX2=B=3.6m。B為巷道跨度，m。(2)錨索排距s=3d/4B2丫k=3X260/(4X3.6?;¥2.00.5)=2.5m式中(T每根錨索最低破斷載荷，260kN;丫一一煤巖體積力，12.0k

11、N/m3;B巷道寬度，3.6m；k安全系數(shù)，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(shù)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=(0.85X3.6)/2=1.53m取1.5m。式中n排數(shù)；B巷道寬度，3.6m。錨索支護(hù)參數(shù)見圖5所示。A-A剖面5回風(fēng)順槽錨桿支護(hù)布置F1風(fēng)奧槽MFSt索1221+2煤層運(yùn)輸順槽錨桿支護(hù)參數(shù)設(shè)計(jì)運(yùn)輸順槽設(shè)計(jì)巷道斷面為矩形，巷道寬度為4.5m,高度3m。支護(hù)方式選擇：采用錨桿+金屬網(wǎng)+錨索+鋼帶的支護(hù)方式。1）錨桿支護(hù)參數(shù)確定錨桿支護(hù)參數(shù)確定采用懸吊作用理論進(jìn)行。(1)錨桿長(zhǎng)度的確定L=L1+L2+L

12、3式中L錨桿長(zhǎng)度，m；L1錨桿外露長(zhǎng)度，m；L2錨桿有效長(zhǎng)度，m；L3錨桿錨固長(zhǎng)度，m。錨桿外露長(zhǎng)度L1的確定11=墊板厚度+螺母厚度+(0.020.03)一般L1=0.15m。錨桿有效長(zhǎng)度L2的確定巷道頂錨桿有效長(zhǎng)度L2的確定：由于實(shí)測(cè)煤的堅(jiān)固性系數(shù)為1.9,小于2,因此，采用下式確定L2:221+2煤層運(yùn)輸順槽錨桿支護(hù)參數(shù)設(shè)計(jì)運(yùn)輸順槽設(shè)計(jì)巷道斷面為矩形，巷道寬度為4.5m,高度3m。支護(hù)方式選擇：采用錨桿+金屬網(wǎng)+錨索+鋼帶的支護(hù)方式。1)錨桿支護(hù)參數(shù)確定錨桿支護(hù)參數(shù)確定采用懸吊作用理論進(jìn)行。(1)錨桿長(zhǎng)度的確定L=L1+L2+L3式中L錨桿長(zhǎng)度，m；L1錨桿外露長(zhǎng)度，m；L2錨桿有效長(zhǎng)度

13、，m；L3錨桿錨固長(zhǎng)度，m。錨桿外露長(zhǎng)度L1的確定11=墊板厚度+螺母厚度+(0.020.03)一般L1=0.15m。錨桿有效長(zhǎng)度L2的確定巷道頂錨桿有效長(zhǎng)度L2的確定：由于實(shí)測(cè)煤的堅(jiān)固性系數(shù)為1.9,小于2,因此，采用下式確定L2:r13014.5N44211港W+以45。+'=而二一3c組(45+-)=L85m巷道幫錨桿有效長(zhǎng)度心的確定：1+1.945-1l+2xL9-4.5+1式中f一普氏系數(shù);B巷道跨度，m;H一巷道掘進(jìn)高度，m;內(nèi)摩擦角，44.2,盤茶錨桿錨固長(zhǎng)度工3的確定£j=0.394m頂錨桿長(zhǎng)度：L=£i+L:+£5=OJ5-1.85-0.

14、3=2JmQ熄”交個(gè)河取2.4皿幫錨桿長(zhǎng)度：£=£t+L;+£s=0.15+L2+0J=L65m幫錨桿長(zhǎng)度：L=L1+L2+L3=0.15+1.2+0.3=1.65m取1.8m。(2)錨桿間排距的確定對(duì)錨桿支護(hù)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(jì)算:D<0.5L=0.5X2.4=1.2m考慮巷道在煤層中布置，為安全起見，錨桿間排距確定為0.8m。(3)錨桿直徑的確定頂錨桿：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(jì)算錨桿錨固力可按下式計(jì)算：t式中Q錨桿錨固力，t;K錨桿安全系數(shù)，取23;L2錨桿有效長(zhǎng)度，m；r視密度，t/m3o錨桿角度靠近巷幫的頂板錨桿安設(shè)角度與垂線成15。，其它錨桿垂直于巷道頂部安設(shè)。2)錨桿的選擇同回風(fēng)順槽。3)錨固劑的確定同回風(fēng)順槽。運(yùn)輸順槽錨桿支護(hù)布置見圖6所示。4)錨索支護(hù)參數(shù)的確定(1)錨索長(zhǎng)度的確定X=X1+X2+X3=0.3+3.6+1.7=5.6m式中X1錨索外露長(zhǎng)度，取0.3m；X3錨索錨固長(zhǎng)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(zhǎng)度取6m。(2)錨索排距s=3