锚杆支护设计

岩石力学性质试验成果表表6-1

煤质分析：

1. 煤尘爆炸指数=V挥/100-A-W=38.37/100-4.19-9.35=38.37/86.46=44.37%

2. 煤尘爆炸指数=V挥/V挥+C=38.37/38.37+46.67=38.37/85.04=45.11%

1102回风巷支护设计

一、巷道概况

本矿南回风大巷巷道设计长度411m，巷道沿煤层底板掘进，掘进净宽度4740mm，掘进净高度3420mm。本巷道在钻孔ZK1区域（相距80m）。煤层顶底板情况及煤层特征情况分别见表3、表4。

表3 煤层顶底板情况表

表4 煤层特征情况表

二、巷道支护设计

1、支护方式及支护理论的选择

该巷道沿煤层底板掘进，直接顶为泥岩，层理较发育，易冒落，平均总厚度4.6m，老顶为坚硬的中细砂岩、泥砂岩，较稳定。采用锚杆、锚索联合支护方式，选用悬吊理论进行设计。

锚杆的作用，是将巷道易冒落的煤、岩直接悬吊在上面稳定的直接顶上，使岩层锚固紧密，防止松散。锚索锚固在深部围岩的老顶里，调动深部围岩的强度，对锚杆锚固

的岩体起悬吊和保护作用。另外，由于直接顶强度低，易破碎，采用金属网进行护表。为了防止片帮，采用锚杆和锚网护帮。

2、理论计算 （1）锚杆长度

321杆杆杆杆L L L L ++= 式中 杆L —锚杆长度，m ；

1杆L —锚杆外露顶板长度，取0.1m ；

2杆L —锚杆的有效长度，不小于直接顶的厚度，取1.1m ； 3杆L —锚杆的锚固长度，取0.8m ； 把数据带入公司可求得：杆L =2m 。 （2）锚杆锚固力

锚杆的锚固力不应小于被悬吊不稳定岩层的重量，按下式计算。

γ2121杆杆杆杆a a L K Q =

式中 杆Q —锚杆锚固力，KN ； 1K —安全系数，取2.5；

1杆a 、2杆a —锚杆间排距，1杆a 取0.8m ，2杆a 取1.2m ；

γ—冒落炭页岩平均重力密度，查采矿工程设计手册表1-4-2，取25KN/m 3。 把数据带入公式可求得：杆Q =66KN 。

Φ18左旋无纵筋螺纹钢屈服强度：350Mpa.

实际使用两根锚固剂，每根锚固剂锚固力经检验为75kN.总锚固力=150kN;远远的大于悬吊力。

2杆L —锚杆的有效长度，不小于免压拱厚度，取1.1m ；

依据为免压拱理论： 普氏免压拱高：

[B/2+Htan(45°-W 帮/2)]/f 顶

式中 B 、H ——巷道掘进跨度和高度，B=4740m ，H=3420m ； f 顶—— 顶板岩石普氏系数，取3；

W 帮—— 两帮围岩的内摩擦角，取63.43（查表得）

[4740/2+3420×tan(45°-63.43/2)]/3 =1056mm 2杆L 取1100mm 锚杆总长321杆杆杆杆L L L L ++==（100＋1100＋800）=2000mm

（3）锚杆的直径

s

Q d πσ杆

杆4=

式中 杆d —锚杆直径，mm ；

s σ—锚杆杆体的屈服强度，取335MPa 。

s

Q d πσ杆

杆4=

=

335*66*4π=1000

*9.1051264

=0002509.0=0.015584m.

把数据带入公式可求得：杆d =15.6mm 。取Φ18mm 左旋无纵筋螺纹钢锚杆。

根据以上计算本巷道有锚杆+锚网就能满足强度要求。两边倾斜锚杆与中间锚杆形成加固拱。但为了更安全，防止不测，决定增加锚索支护。

（4）锚索的长度

321索索索索L L L L ++= 式中 索L —锚索长度，m ；

1索L —锚索外露顶板长度，取0.3m ；

2索L —锚索的有效长度，不小于锚杆锚固岩层的厚度1.9m 。取2.0m ； 3索L —锚索的锚固长度，取1.6m ；（400*4卷） 把数据带入公式,可求得：索L =3.9m 。

实际地质情况与上不符，根据地质钻孔资料ZK1、ZK2显示数据：11#煤层顶板有4.6m 泥岩，黑色、块状，水平层理发育，断口平坦，岩性均一。不适合作悬吊基岩。需要再向上寻找坚硬岩层。4.6米以上为砂岩，灰白色，石英、长石，中---细，胶结紧密。厚度8.9m 可作悬吊基岩。

锚索长度：

煤层3.75—巷道高3.42+外露0.3+泥岩4.6+锚固深度1.6=6.83m 取7m---7.2m 锚索锚固在坚硬岩石中。

（5）锚索间排距的确定

锚索的间距1索a 应根据锚杆的间距确定。该巷道每排布置5根锚杆，所以沿巷道中部布置1根锚索，承载1.6m （4.74/3=1.58m ）范围内的垂直压力。每3m 布置一根锚索 计算承载岩重：=免压高*宽*长*岩石密度=1.1*1.6*3.0*22=116kN

索N —锚索承载力，选用直径为17.8mm 的钢绞线，查材料强度检验报，整根钢绞

线的最大力：标准规定≥353kN,检验结果369kN; 取360KN ；

安全系数=360kN/116kN=3.1倍，符合安全系数3---5倍的规范。

（6）锚索的锚固力

锚索的锚固力应不小于锚索的承载力， 即：索索N Q

式中：索Q —锚索锚固力，KN ；

索N —锚索承载力，取360KN 。

CK2340、K2340的锚固力经检验为：88KN 。现在使用每孔4卷*88KN=352KN.。如使用5卷锚固剂，在施工中很难操作。

3、参数的修正

根据表1和表2，结合锚杆、锚索的对应布置关系，修正支护计算参数结果如表5。

表5 计算参数修正结果