巷道支护参数计算

巷道支护参数计算公司标准化编码 [QQX96QT-XQQB89Q8-NQQJ6Q8-MQM9N]

40119运顺宽度，高度，全煤层中掘进，煤厚。根据工程经验，顶部锚杆规格为φ20mm ×2300mm ，间排距700×800mm 。运顺顶板锚索间排距为1400×800mm ，每排4根。运顺帮部采用螺纹钢锚杆配以金属网、锚索进行支护；帮部锚杆规格均为φ18×2000mm,间排距均为800×800mm 。

用极限平衡下塑性区计算法、悬吊理论、组合梁理论、自然平衡拱理论验算。

1、极限平衡塑性区法 ①极限平衡下的塑性区半径

()ϕ

φ

φφγφsin 2sin 1)K (sin 1-⎥⎦

⎤⎢⎣⎡⨯⨯+⨯-=ctg C ctg C H R R o s

式中：s R —巷道塑性区半径，m ；

o R —巷道外接圆半径，通过几何法算出外接圆半径；

γ—上覆岩石平均容重，取m 3； H —巷道埋深，最大埋深560m ； C —围岩粘结力，； φ—围岩内摩擦角，30°。 经计算得：

()m 51.730)303(30sin 139.330

sin 230sin 1=⎥⎦

⎤

⎢

⎣⎡⨯⨯+⨯︒-=-ctg C ctg C H R s γ

②计算维持极限平衡区岩石不冒落所需要的支护力 顶部岩石荷载的厚度为：

h d =Rs-b/2

式中：s R —巷道塑性区半径，m ；

b —巷道高度 经计算得：

h d ＝为了维持极限平衡区岩石不冒落所需要的最小支护力为： 顶部：P 顶＝=∑i i h γ×m3＝m2 ③锚索提供的支护抗力为：

D

B q n

s

⨯=s P

式中：

q s --锚索破断力，钢绞线取q s ＝400kN ，；

B —巷道宽度，； D —锚索排距，； n —每排锚索根数，4； 计算得：㎡8.3440.8

8.5400

4KN P s =⨯⨯

=。

②锚杆提供的支护抗力

锚杆加固后所形成的均匀压缩带提供的支护抗力为：

2

m m m D q P ⋅=

η

式中：q m --锚杆锚固力，100KN ；

D m 2--锚杆间、排距，*㎡； η--锚杆支护系数，取η＝。 计算得：P m =m 2

③支护总抗力

P 总＝P s +P m =+=(kN/m 2)

④支护安全系数 K==

安全系数不小于，满足工程要求。

悬吊法参数验算

1、按单体锚杆悬吊作用计算锚杆长度，应满足：

L ≥L 1+L 2+L 3

式中：L —锚杆总长度；

L 1—锚杆外露长度（钢带厚度+锚杆牌厚度+螺母厚度；+～,顶锚杆取，帮锚杆取）,m ；

L 2-有效长度（顶板锚杆取免压拱高b ，帮锚杆取煤帮破碎深度c ）,m ；

L 3-锚入煤层内深度（顶锚杆取，帮锚杆取），m ； L 2的取法：

①有界限分明调查清楚的伪顶时，L 2>伪顶厚度，m

②有范围内调查确定的易碎直接顶时，L 2>易碎直接顶厚度，m ③取普氏免压拱高

A.当围岩普氏硬度系数f ≤2时普氏免压拱高按下式计算：

⎥⎦⎤⎢⎣⎡⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛+︒+=

245212ϕHctg B f L

B.当围岩普氏硬度系数f ≥3时普氏免压拱高按下式计算：

f

L 2B 2=

c=Htg(45о-φ/2)

式中：B —巷道掘进跨度，B=

H —巷道掘进高度，H= f —煤普氏硬度系数，f 取；

φ—两帮围的内摩擦角，φ取46°27′（地质报告）

b=[2+(45о+46°27′/2)]/=

c=Htg(45о-φ/2)=

依据上述公式计算得出： 顶锚杆长L 顶≥L1+L2+L3=++=， 帮锚杆长L 帮≥L1+L2+L3=++=，

所选顶板锚杆为<，不能满足需要；所选帮部锚杆>，能满足要求 2、按锚杆所能悬吊的重量校核锚杆的排距

a=(Q/K 1γL 2)1/2

式中：Q-锚杆的承载力，按90KN 计算

γ—煤体容重，取m 3m 3；)

L2—有效长度（顶板锚杆取免压拱高b ，帮锚杆取煤帮破碎深度c ）,m ；

a —锚杆间排距，通常间距与排距相同 K 1-安全系数，一般取～，这里取 a=(90/1/2=

实际间排距为700*800mm ，满足要求。

3、假设锚杆锚固力与锚杆破断力相同，则锚杆直径按下式验算

d=(4Q/πσ)

式中：σ—锚杆杆体材料抗拉强度, 经计算d=（4×410）^=

所选锚杆直径为20mm ，满足要求。 按组合梁验算： 1、长度验算

t 212σK q K B

5.0L ⋅≥

式中：σt —煤层的抗拉强度，取值 K 1—安全系数，一般取值3-5，此处4；

K 2—增加网片和钢带后的表面强化系数，取值，此处取2； B —巷道宽度，

q —组合梁上方近似均布载荷（根据极限平衡拱求出塑性区高度后，减去设计锚杆有效长度后的载荷） L 2=m 28.15

.0*20484

.0*4*8.5*5.0σK q

K B

5.0t

21==⋅顶锚杆长

L 顶≥L1+L2+L3=++=，

顶板锚杆选型为,由此可见顶板锚杆长度选择合理。 2、悬吊理论校核锚索间距

L ≤nF 2/（K 2BH γ）

式中：L —锚索排距，m ；

B —巷道最大冒落宽度，取巷道宽度 ； H —巷道冒落高度，按塑性区高度；