掘进巷道作业规程支护设计

第三节 支 护 设 计

一、支护设计

采用工程类比法合理选择支护参数

根据已采工作面的支护经验，本巷宽4.5m 、高3.0m ，顶板采用锚杆、锚索联合支护方式进行支护，护帮采用锚杆挂菱形金属网方式进行支护，顶板布置4列锚杆、2列锚索，护帮布置2列锚杆。顶板锚杆采用Φ18mm ×2000mm 的左旋无纵肋螺纹钢式树脂锚杆，锚杆间距 1.0m 、排距 1.0m ；锚索采用1860级预应力混凝土用钢绞线Φ15.24mm ×6000mm ，锚索间距1.5m 、排距3.0m 。巷道两帮进行锚杆挂网护表，锚杆布置2排，锚杆间距1.3m 、排距1.5m 。护帮锚杆采用Φ18mm ×1800mm 的左旋无纵肋螺纹钢式树脂锚杆，菱形金属网规格：长×宽=3.7m ×1.7m 。

顶锚杆锚固力设计值：75KN ， 顶锚杆螺母预紧力矩：150N ·m ；锚索预紧力设计值：60KN ，锚索锚固力设计值：200KN ；帮锚杆锚固力设计值：50KN ，帮锚杆螺母预紧力矩： 120N ·m 。

二、按单体悬吊理论进行验算

1、锚杆支护参数

（1）顶锚杆长度计算：

L=L 1+L 2+L 3

式中：L —锚杆长度，m ；

L 1—锚杆外露长度，取0.1m ；

L 2—潜在冒落拱高度，m ；

L 3— 锚杆锚入稳定岩层的深度，取0.6m ；

L 2取普氏免压拱高： f

2b 2B L ===4.5/（2×6）=0.375m 式中：B-巷道掘进跨度，4.5m ；

f-巷道顶板的普式坚硬性系数；侏㑩系11#、12#层中砂岩、粉细砂岩互层f=6-8,11#、12#层细砂岩、砂质泥岩、粉细砂岩互层f=4-6，11#、12-3#层细砂岩、粉细砂岩互层f=6-8,7-4#层f=6-9。

（2）顶锚杆直径：各类锚杆锚固力Q ，锚杆杆体承载力P:

t 2d 4

σπP = 由 P=Q 得

t Q σ13.1d ==1.13

×=13.3mm

式中：σt —杆体抗拉强度，540Mp a ；

Q —锚杆锚固力，75kN 。

（3）、顶锚杆间、排距计算

按间排距相等布置，取值：

2/a L K Q γ＜

=1.16m

式中：a —锚杆间距，m ；

Q —锚杆锚固力，75kN ；

γ—岩体容重，24kN/m ³；

k —安全系数，取1.8；

L 2—锚杆有效长度，1.3m 。

通过计算顶板锚杆选用Φ18mm ×2000mm ，支护间距 1.0m 、排距1.0m 满足设计要求。

2、锚索支护参数（按单体锚索悬吊作用计算）

（1）确定锚索长度

321h L L L L +++=∑= 0.2+1.9+1.2+0.07=3.37m 式中：L —锚索总长度，m ；

L1—需要外露的张拉长度，0.2m ；

∑h-需要锚固的不稳定岩层厚度，根据地质资料取值或取锚杆长度1.9m ；

L2—锚索锚入到较稳定岩层的锚固长度，1.2m ； L3—锚索托板与锁具厚度，0.07m 。

（2）锚索间排距的确定：

[]112/)sin 2(/n L L F BH F θγ-=

=2×260/[4.5×2×24-（2×75×0.966）/1.0] = 7.3m

式中： L-锚索间距，m ；

B-巷道最大垮落宽度，4.5m；

H-巷道最大冒落高度，2.0m；

γ-岩体容重，24kN/m³ L1-锚杆排距，1.0m；

F1-锚杆锚固力,75 kN； F2-锚索极限承载力，260 kN；

θ-锚杆与巷道顶板的最小夹角，75°；

n-锚索列数,2列；

通过计算顶板锚索选用Φ15.24mm×6000mm，支护间距1.5m、排距3.0m满足设计要求。

3、锚固剂的选型

锚杆锚固力要求达到75 kN，根据MT 146.1—2002标准，与螺纹钢锚杆配套的锚固剂锚固力规定值大于85 kN，选择MSM型树脂锚固剂即可满足要求。根据以往经验锚杆采用端头锚固方式锚固0.6m 长满足要求，选择MSZ23 30和MSk23 30树脂锚固剂配合使用可满足要求。

根据以往经验锚索锚固长度1.2m，选用MSZ23 60和MSk23 60树脂锚固剂配合使用即可满足要求。

通过上述公式验算后的结果，结合工程类比法，确定本巷支护设计参数：顶板采用锚杆、锚索联合支护方式进行支护，护帮采用锚杆挂菱形金属网方式进行支护，顶板布置4列锚杆、2列锚索，护帮布置2列锚杆。顶板锚杆采用Φ18mm×2000mm的左旋无纵肋螺纹钢式树脂锚杆，锚杆间距1.0m、排距1.0m；锚索采用1860级预应力混凝土用钢绞线Φ15.24mm×6000mm，锚索间距1.5m、排距3.0m。巷道两帮进行锚杆挂网护表，锚杆布置2排，锚杆间距1.3m、排距1.5m。护帮锚杆采用Φ18mm×1800mm的左旋无纵肋螺纹钢式树脂锚杆，菱形金属网规格：长×宽=3.7m×1.7m。

顶锚杆锚固力设计值：75KN，顶锚杆螺母预紧力矩：150N·m；锚索预紧力设计值：60KN，锚索锚固力设计值：200KN；帮锚杆锚固力设计值：50KN，帮锚杆螺母预紧力矩： 120N·m。

巷道主要支护材料规格

四、巷道临时支护的方式：明确临时支护的方式，确定工作面与临时支护、与永久支护间的最小和最大距离。

使用机载式临时支护要明确说明机载前探型号，使用丝杠式（或滑移式）临时支护要明确说明钢梁（吊环）的数量并详细说明使用方法。

五、特殊地质构造区域或特殊地点，需采取补强支护时可根据现场实际确定布置方式并制定专项安全技术措施。

六、位于软岩中的巷道和受动压影响的巷道，采用柔性或可缩性支护形式，有底鼓的应明确防治办法。

七、按比例绘制巷道支护断面图、临时支护平、剖面图。