煤礦巷道掘進(jìn)支護(hù)設(shè)計(jì)

煤礦巷道掘進(jìn)支護(hù)設(shè)計(jì)第一頁(yè)，共二十七頁(yè)，2022年，8月28日表2-6-4棚式支架支護(hù)形式與主要支護(hù)參數(shù)

第二頁(yè)，共二十七頁(yè)，2022年，8月28日1.2巷道圍巖移近量預(yù)算設(shè)計(jì)方法巷道圍巖移近量是反映巷道圍巖穩(wěn)定性的客觀標(biāo)準(zhǔn)，是巷道支護(hù)形式選擇和計(jì)算支護(hù)參數(shù)的依據(jù)。主要計(jì)算方法有解析分析方法、數(shù)值分析方法、回歸分析方法、概率分析方法和模糊分析方法。通常根據(jù)巷道埋深H和巷道頂?shù)装鍘r層平均單向抗壓強(qiáng)度Rc利用圖7-24計(jì)算巷道預(yù)期圍巖移近量UZ。

第三頁(yè)，共二十七頁(yè)，2022年，8月28日式中U0—無(wú)采動(dòng)影響階段巷道頂?shù)装逡平浚蓤D2-6-31a查對(duì)；

U1—受本區(qū)段工作面一次采動(dòng)影響巷道頂?shù)装逡平浚蓤D2-6-31b查對(duì)；

U1-2—一次采動(dòng)后穩(wěn)定期內(nèi)無(wú)采掘影響階段巷道頂?shù)装逡平?，由圖2-6-31c查對(duì)；

U2—受下區(qū)段工作面二次采動(dòng)影響巷道頂?shù)装逡平?，U2=1.4U1。第四頁(yè)，共二十七頁(yè)，2022年，8月28日(a)(b)(c)圖2-6-31巷道埋深和圍巖強(qiáng)度與頂?shù)装逡平康年P(guān)系曲線a—

無(wú)采動(dòng)影響階段；b—一次采動(dòng)影響階段；c—一次采動(dòng)后穩(wěn)定階段第五頁(yè)，共二十七頁(yè)，2022年，8月28日

根據(jù)巷道頂?shù)装逡平坷脠D2-6-32上半部分的曲線查出這種情況下相應(yīng)的每米巷道要求的支架承載能力(kN/m)，再根據(jù)頂?shù)装鍘r石性質(zhì)和裂隙發(fā)育程度確定合適的棚子間距。然后利用圖2-6-32使每米巷道要求的支架承載能力與所選定的棚距的連線延長(zhǎng)到與圖2-6-32下部的橫坐標(biāo)軸相交，就可得到應(yīng)選支架的單架工作阻力。如果所得阻力值位于兩種架型的工作阻力之間，為安全起見(jiàn)應(yīng)選工作阻力偏大的一種架型。第六頁(yè)，共二十七頁(yè)，2022年，8月28日示例，當(dāng)預(yù)計(jì)的頂?shù)装逡平繛?00mm時(shí)，由圖2-6-32曲線查得每米巷道要求的支架承我能力為240kN。如取棚子間距為0.5m，則正好可選用單架工作阻力為120kN的支架。如頂板較完整取棚子間距為0.7m時(shí)，合理的支架工作阻力位于150和180kN之間，則選用單架工作阻力為180kN的支架，超出的一部分工作阻力可作為安全系數(shù)考慮。第七頁(yè)，共二十七頁(yè)，2022年，8月28日

圖2-6-32根據(jù)頂?shù)装逡平考芭镒娱g距確定支架工作阻力

第八頁(yè)，共二十七頁(yè)，2022年，8月28日1.3圍巖壓力分析計(jì)算設(shè)計(jì)方法

（1）普氏法圍巖壓力計(jì)算見(jiàn)圖2-6-33

圖2-6-33圍巖壓力計(jì)算見(jiàn)圖

第九頁(yè)，共二十七頁(yè)，2022年，8月28日計(jì)算跨度之半式中，a-巷道寬度之半mh-巷高，mφ-巖石內(nèi)摩擦角。對(duì)粘土及破碎松散巖石

式中:f-普氏系數(shù)。

RC-折減后抗剪強(qiáng)度，

γ-巖石容重，

H-巷道埋深。第十頁(yè)，共二十七頁(yè)，2022年，8月28日按巖石抗壓強(qiáng)度計(jì)算R<30MPa，f=R/60～R/80塌落拱高

b=a1/f(m)（2-6-3）垂直巖壓

Q=a1bγ（2-6-4）側(cè)壁巖壓

p=γh(b+h/2)tg2(450一φ/2)（2-6-5）第十一頁(yè)，共二十七頁(yè)，2022年，8月28日（2）圓形斷面彈性理論公式徑向應(yīng)力（2-6-6）切向應(yīng)力（2-6-7）剪切應(yīng)力（2-6-8）式中，

θ-極坐標(biāo)輻射角，

λ-側(cè)壓力系數(shù)，

μ-泊松比。第十二頁(yè)，共二十七頁(yè)，2022年，8月28日（3）圓形斷面彈塑性理論公式

（2-6-9）式中:Pi-支護(hù)阻力

C-巖體內(nèi)聚力，

r0-巷道半徑，

R-塑性區(qū)半徑，

第十三頁(yè)，共二十七頁(yè)，2022年，8月28日（4）經(jīng)驗(yàn)系數(shù)法水電部總結(jié)國(guó)內(nèi)經(jīng)驗(yàn)而得出:PZ=SZγb，PX=SXγH式中:PZ-均勻分布的垂直壓力，

SZ-垂直巖體壓力系數(shù)

b-巷道開(kāi)挖寬度，

PX-均勻分布的水平圃巖壓力，噸/米，

SX-水平圍巖壓力系數(shù)

H-巷道開(kāi)挖的高度。砂巖地段可用普氏法計(jì)算，泥巖段可用彈塑性理論公式和經(jīng)數(shù)法計(jì)算。

第十四頁(yè)，共二十七頁(yè)，2022年，8月28日4）綜合設(shè)計(jì)方法各礦區(qū)根據(jù)具體情況，綜合考慮上述方法制定本礦區(qū)巷道棚式支架支護(hù)設(shè)計(jì)規(guī)范。陽(yáng)泉礦區(qū)以大量的實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)為基礎(chǔ)，進(jìn)行理論分析計(jì)算并通過(guò)工程實(shí)踐檢驗(yàn)，得出綜采放頂煤工作面巷道支護(hù)有關(guān)參數(shù)見(jiàn)表2-6-5。注①支護(hù)安全系數(shù)1.2;②12#礦工鋼3.2m跨度時(shí)梁承載能力123.48KN/根，③11#、12#表示11#礦工鋼、12#礦工鋼對(duì)棚支架型式。第十五頁(yè)，共二十七頁(yè)，2022年，8月28日表2-6-5綜采放頂煤工作面巷道支護(hù)參數(shù)

第十六頁(yè)，共二十七頁(yè)，2022年，8月28日2巷道錨桿支護(hù)設(shè)計(jì)（1）工程類比法工程類比法由直接類比法和間接類比法組成。直接工程類比法是建立在已有工程設(shè)計(jì)和大量工程實(shí)踐成功經(jīng)驗(yàn)的基礎(chǔ)上，在地質(zhì)和生產(chǎn)技術(shù)條件及各種影響因素基本一致的情況下，根據(jù)類似條件的已有經(jīng)驗(yàn)，進(jìn)行待建工程錨桿支護(hù)類型和參數(shù)設(shè)計(jì)。1988年原煤炭工業(yè)部頒布試用《我國(guó)緩傾斜傾斜煤層回采巷道圍巖穩(wěn)定性分類方案》以來(lái)，經(jīng)過(guò)十余年的應(yīng)用，分類方案近一步充實(shí)、完善，對(duì)于錨桿支護(hù)更應(yīng)當(dāng)注重巷道頂板巖層結(jié)構(gòu)。在此基礎(chǔ)上推薦的巷道頂板錨桿基本支護(hù)形式與主要參數(shù)選擇見(jiàn)表2-6-11、表2-6-12。第十七頁(yè)，共二十七頁(yè)，2022年，8月28日表2-6-11煤巷頂板錨桿基本支護(hù)形式與主要參數(shù)

第十八頁(yè)，共二十七頁(yè)，2022年，8月28日注

1.巷幫錨桿基本支護(hù)形式與主要參數(shù)視地應(yīng)力、巷幫煤（巖）強(qiáng)度、節(jié)理狀況、護(hù)巷煤柱尺寸、巷道斷面等因素，參照頂板錨桿確定；

2．對(duì)于復(fù)合頂板、破碎圍巖、易風(fēng)化、潮解、遇水膨脹圍巖，可考慮在基本支護(hù)形式基礎(chǔ)上增加錨索加固或注漿加固、封閉圍巖等措施；

3．“頂板較完整”指節(jié)理、層理分級(jí)的Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ，“頂板較破碎”指Ⅳ、Ⅴ級(jí)，如7-7所示。

第十九頁(yè)，共二十七頁(yè)，2022年，8月28日表2-6-12節(jié)理、層理發(fā)育程度分級(jí)

第二十頁(yè)，共二十七頁(yè)，2022年，8月28日（2）理論計(jì)算法按懸吊理論錨桿長(zhǎng)L可由下式計(jì)算（2-6-10）式中L1—錨桿外露長(zhǎng)度，一般取L1＝0.15m；

L2—錨桿有效長(zhǎng)度，m；

L3—錨桿錨固長(zhǎng)度，由拉拔試驗(yàn)確定，m。第二十一頁(yè)，共二十七頁(yè)，2022年，8月28日

當(dāng)直接頂需要懸吊的范圍易于劃定時(shí)，L2應(yīng)大于或等于它們的厚度。巷道圍巖存在松動(dòng)破碎帶時(shí)，L2應(yīng)大于或等于松動(dòng)破碎區(qū)的高度：

（2-6-11）式中RMR—CSIR地質(zhì)力學(xué)分級(jí)巖體總評(píng)分；

B—巷道寬度，m。第二十二頁(yè)，共二十七頁(yè)，2022年，8月28日

用普氏自然平衡拱理論確定松動(dòng)破碎區(qū)的高度時(shí)，L2應(yīng)等于普氏免壓拱的高度：當(dāng)f≥3時(shí)（2-6-12）當(dāng)f≤2時(shí)（2-6-13）式中f—普氏巖石堅(jiān)固性系數(shù)，

h—巷道掘進(jìn)高度，m；

φ—巖體內(nèi)摩擦角，（0）。第二十三頁(yè)，共二十七頁(yè)，2022年，8月28日

根據(jù)桿體承載力與錨固力等強(qiáng)度原則計(jì)算桿體直徑D(mm)：

（2-6-14）式中θ—由拉拔試驗(yàn)確定的錨固力，kN；

σt—桿體材料的抗拉強(qiáng)度，MPa。第二十四頁(yè)，共二十七頁(yè)，2022年，8月28日

根據(jù)每根錨桿懸吊的巖重，計(jì)算錨桿的間排距s1、s2（m），通常按錨桿等距排列：

（2-6-15）式中K—錨桿安全系數(shù)，一般取K＝1.5～2；

γ—巖石體積力，kN/m3。第二十五頁(yè)，共二十七頁(yè)，2022年，8月28日按組合梁理論計(jì)算：（2-6-16）式中K1—安全系數(shù)，一般取K1＝3～5；

q—均布載荷，kN/m。在考慮了巖層蠕變的影響及頂板各巖層間摩擦作用的影響后：

（2-6-17）式中σx—原巖水平應(yīng)力，MPa；

ξ—反映與梁應(yīng)力和彎曲有關(guān)的各巖層間摩擦作用的慣性矩折減系數(shù)（表2-6-13）。第二十六頁(yè)，共二十七頁(yè)，2022年，8月28日表2-