煤矿锚杆支护技术参数.docVIP

煤层集中皮带机道锚杆锚索支护 参数设计及计算方法 煤层平均厚度3.5m，煤层结构简单，夹石层数1~2层，夹石岩性为炭质泥岩、泥岩、粉砂岩，厚度一般为0.20~0.40m，煤层顶板岩性为砂砾岩、粉砂岩、细砂岩及泥岩；煤层底板岩性有炭质泥岩、粉砂岩、砂砾岩。 煤层集中皮带巷断面设计为矩形，巷道宽度4.0m，高度3.2m，采用锚网梁索联合支护方式支护顶板，锚网支护方式支护巷帮。 一、巷道锚杆支护参数设计 （一）顶板锚杆支护参数确定 1、锚杆支护参数确定采用悬吊作用理论进行。 1）锚杆长度的确定 L=L1+L2+L3 式中 L——锚杆长度，m； L1——锚杆外露长度，m； L2——锚杆有效长度，m； L3——锚杆锚固长度，m。 （1）锚杆外露长度L1的确定 L1 = 垫板厚度+螺母厚度+（0.02～0.03）m，一般L1=0.05m （2）锚杆有效长度L2的确定 巷道顶锚杆有效长度L2的确定：采用解释法中普式自然平衡拱理论确定L2。 f≥3时， L=1.8B/f 式中 f——普氏系数，取4.5； B——巷道跨度，取4m； L2 = 1.8B/f =1.6m ，取1.65m （3）锚杆锚固长度L3的确定 L3 = 0.3~0.4m，取0.3m。 因此，L=L1+L2+L3 = 0.05+1.6+0.3=1.95m，结合矿井实际，取L=2.0m。 2）锚杆间排距的确定 对锚杆支护巷道，考虑施工工艺通常取间排距相等，锚杆间排距D按下式计算： D≤0.5L=0.5*2=1m 3）锚杆直径的确定 锚杆直径d可按下式计算： d=L/110=2000/110=18.2mm，锚杆直径取20mm＞18.2mm 4）锚杆锚固力计算 锚杆锚固力可按下式计算： 式中 Q——锚杆锚固力，t； K——锚杆安全系数，取2~3； L2——锚杆有效长度，m； r——视密度，t/m3。 =3*1.60*1*1.45=69.6KN，采用直径20mm的等强螺纹钢锚杆通过树脂药卷锚固后，锚固力约70KN≥Q=69.6 KN，符合要求。 锚杆锚固采用树脂药卷。当顶部煤体较好时，锚杆锚固方式可端部锚固；当顶板煤体松软破碎时，采用全长锚固。 （一）煤帮锚杆支护参数确定 1）煤帮锚杆长度 煤帮锚杆的作用主要是控制因剪切而造成的两帮煤体松动与挤出，煤帮锚杆必须穿过潜在的剪切松塌，其长度必须满足下式要求： L≥L0＋L3＋C＝1.9m 式中：L——煤帮锚杆长度m； L0——煤帮锚杆外露长度0.1m； L3——煤帮锚杆在潜在松塌区之外的锚固长度0.3m； C——巷道两帮松塌破坏深度系数1.5m。 根据实际选取长度为2.0m的煤帮锚杆。 2）煤帮锚杆间排距 煤帮锚杆的间排距与顶板锚杆的排距相同，为1.0m。 3）两帮侧压值Qs计算公式 式中：b——顶板潜在的冒落拱高度4m； Ku——采动影响系数2； C——巷道两帮松塌破坏深度系数1.5m； 2——煤体容重14.5KN/m3； h——巷道掘进高度3m； ——煤层倾角°； ——煤体内摩擦角34°。 4-2煤层集中皮带巷掘进时基本不受采动影响，采动影响系数K u取1， 则每个煤帮测压值为：100/4=25KN/m，要求帮锚杆的锚固力不小于25 KN，根据现场实际，现设计使用的直径18mm的金属锚杆锚固力不小于30KN≥25 KN，能够满足安全使用要求。 二、锚索支护参数的确定 锚索由索体、锚具和托板等组成，索体一般用具有可弯曲、柔性的钢绞线制成。锚索的特点是锚固深度大、承载能力高、可施加较大的预紧力，因而可获得比较理想的支护效果。其加固范围、支护强度、可靠性是普通锚杆支护所无法比拟的。 表1 锚索索体的力学性能 结 构 直径/mm 拉断载荷/kN 延伸率//% 1×7 15.2 260 3.5 17.8 353 4 （1）锚索长度的确定 X= X1 + X 2 + X 3 =0.3+4+1.5=5.4m 根据现场实际，顶板为全岩层，稳定性较好，且层间距平均仅5.8m，取5m。 式中 X 1——锚索外露长度，取0.3m； X3——锚索锚固长度，取1.5m； X2——潜在不稳定岩层高度， X2 =B=4m。B为巷道跨度，m。 （2）锚索排距 s=3σ/4B2γk =3×260/（4×42×12.0×0.5）=2.0m 式中 σ——每根锚索最低破断载荷，260 kN； γ——煤岩体积力，12.0kN/m3； B——巷道宽度，4m； k——安全系数，取0.5； 由于巷道宽度为4m，因此，布置2排锚索，即锚索排数为2排，排距2m，布置在靠巷道中间位置。 （3）锚索间距 m=0.85B/n=（0.85×4）/2=1.7m 取1.5m。 式中 n——排数； B——巷道宽度，4m 。 故锚索采用长度5m、直径