支护设计参考

支护设计参考

一、锚杆支护设计

依据现有的锚杆支护理论，产生了多种锚杆支护设计方法。这里主要介绍利用巷道检测及计算机模拟技术或现有理论公式计算，进行锚杆支护设计。

锚杆支护设计中应遵守以下步骤：

1．地质力学评估：包括对巷道围岩（顶底板及煤层）力学性质测定、地应力（3个主应力的大小和方向）测试和现场调查。

2．初始设计：利用计算机数值模拟方法或现有理论公式计算，在巷道施工前进行。

3．现场监测：利用计算机数值模拟方法或现有理论公式计算。

4．信息反馈和修改、完善设计：根据现场监测的数据及曲线与初始设计进行对比，若相同则证明初始设计正确；否则应修正初始设计，调整支护结构参数，使设计更加合理。、

锚杆支护设计所需原始资料，见表1。

巷道顶板锚杆支护形式与主要支护参数选择，见表2。

节理、层理发育程度分级，见表3。

序号原始资料说明

1一般取 1.5倍巷道宽度范围内顶板岩层层数与厚度

（m）

由地质柱状图或钻孔资料确定

2各层节理裂隙间距D（m）指沿结构面法线方向上的平均间

距，在巷道内（或类似条件巷道内）

测取

3岩层的分层厚度D（m）

指分层厚度的平均值

4岩层的单向抗压强度（MPa）在井下直接测取，或在实验室内利用岩样测定

5煤层厚度h（m）

指被巷道切割的煤层厚度

6煤层倾角a()

由地质报告给出，或井下直接量取7煤层单向抗压强度（MPa）

井下测取，或实验室内测定

8巷道埋伸H(m)地表到巷道的垂直距离

9主应力方向与大小一般应在井下实测

10地质构造情况描述

11水文情况描述

12煤柱宽度X(m)煤柱的实际宽度

13锚杆在顶板岩层中锚固力p(kN)

14锚杆在煤层中锚固力p(kN)

15巷道几何形状与尺寸

巷道类别巷道围岩状况基本支护形式主要支护参数

Ⅰ非常稳定整体砂岩、石灰岩类岩层：不支护

其他岩层：单体锚杆

端锚：

杆体直径16~18mm

锚杆长度 1.6~1.8m

排间距 0.8~1.2m

设计锚固力大于50kN

Ⅱ稳定顶板较完整：单体锚杆

顶板较破碎：锚杆+网

端锚：

杆体直径16~18mm

锚杆长度 1.6~2.0m

排间距 0.8~1.0m

设计锚固力大于50kN

Ⅲ中等稳定顶板较完整：锚杆+W钢带或桁架

顶板较破碎：锚杆+W钢带+网，或

增加锚索加固桁架+网，或增加锚

索端锚或加长锚：

杆体直径16~18mm

锚杆长度 1.6~2.2m

排间距 0.6~1.0m

设计锚固力端锚>50kN；加长锚固>90kN

Ⅳ不稳定锚杆+W钢带+网，或增加锚索

桁架+网，或增加锚索加长锚固或全长锚固：

杆体直径18~22mm

锚杆长度 1.8~2.4m

排间距 0.6~1.0m

设计锚固力加长锚固>90kN；全长锚固>110kN

Ⅴ极不稳定顶板较完整：锚杆+金属可缩支架，

或增加锚索

顶板较破碎：锚杆+网+金属可缩支

架，或增加锚索

底臌严重：环形或可缩支架+锚杆全长锚固：

杆体直径18~24mm 锚杆长度 2.0~2.6m 排间距 0.6~1.0m

设计锚固力 >110kN

注：1．煤巷围岩稳定性分类可参考原煤炭部（1988年163号文）决定试行的《我国缓倾斜、倾斜煤层回采巷道围岩稳定性分类方案》方法及其他分类规定。

2．对于复合顶板，破碎围岩，易风化、潮解、水膨胀围岩，可考虑在基本支护形式基础上增加锚索加固围岩或注浆加固、封闭围岩等措施。

3.锚杆各构件强度应与相应设计锚固力相匹配。

4.“顶板较完整”指表3中节理分级的“不发育或稍发育”、“较发育”“顶板较破碎”指“发育”、“很发育”。

5.顶板必须采用金属杆体锚杆。全长锚固或加长锚固锚杆应选用左旋螺纹钢杆体。

6.锚杆孔径与锚杆杆体锚固段直径之差，应控制在4~10mm范围内。

7.巷帮锚杆的支护形式与参数应根据巷道用途、巷道断面、煤层厚度与强度、节理裂隙发育程度、埋

藏深度、护巷煤柱尺寸、锚杆是否经受剪切等因素确定。同时按“巷道地压理论计算公式”计算测压力及自然平衡拱跨度延伸到巷道两侧煤体内的距离，以考虑帮锚杆的布置密度及长度，使其既能承受自然平衡拱上部岩柱重量，又可防止煤壁片帮。

8.顶板靠巷道两帮的锚杆，应向巷道倾斜15~30角（与铅垂线夹角）。

等级裂隙系数节理（裂隙）特征附注

不发育或稍发育>0.75节理（裂隙）1~2组，规则，多为原生型或构造

型，多数间距为1m以上，多闭合延伸不长

对基础工程无影响，在不

含水且无其他特殊不良

因素时，对围岩稳定性影

响不大

较发育0.45~0.75节理（裂隙）2~3组，呈X形，较规则，以构造

型为主，多数间距大雨0.4m，多闭合，部分张

开（宽度大于2mm，下同），少有充填对基础工程影响不大，对其他可能产生相当影响

发育0.45~0.75节理（裂隙）3组以上，不规则，呈X形或米字

形，以构造型或风化形为主，多数间距小于0.4m，

大部分张开，部分为粘性土充填，少量剪切节理

面上可见擦痕对工程建筑可能产生较大影响

等级裂隙系数节理（裂隙）特征附注

很发育<0.45节理（裂隙）3组以上，杂乱，以构造形或风化

形为主，多数间距小于0.2m，多张开和为黏性

土充填，剪切节理面上多见明显擦痕对工程建筑产生严重影响

裂隙系数=或=

式中 R——岩体的抗压强度；

R——岩体中岩石试件的抗压强度；

U——岩体的纵波波速，m/s；

V——岩石试件的纵波波速，m/s。

二、锚喷支护设计

（一）锚喷支护设计方法

锚喷支护设计应按《锚杆喷射混凝土支护技术规范》（GB50086——2001）进行。

锚喷支护设计主要用工程类比法。只有在复杂地质条件下，对于重点工程和大跨度巷道、硐室等以及缺乏恰当类比对象时，才进行监控法设计和解析法验证。

1.工程类比法：

根据《锚杆喷射混凝土支护技术规范》中国锚喷支护使用的围岩分类法表将围岩共分5类。

中国煤炭系统总结多年实践经验，指定了巷道和硐室锚喷支护参数表（附件10），可用于锚喷支护设计。

2.围岩松动圈分类法：

巷道围岩松动圈分类法及锚喷支护建议见表4。