1、巷道錨桿支護參數設計采煤工作面回風順槽錨桿支護參數設計：煤組基本全區發育，煤層由南向北變厚，最大厚度26m,最小厚度14m,平均厚度20m,煤層結構簡單，局部有夾肝，全區普遍可采，煤層穩定程度屬較穩定型煤層，煤層頂板為中及細粒砂巖，夾肝多為砂質泥巖，底板為灰黑色泥巖及砂質泥巖，局部為粗粒砂巖。回風順槽設計巷道斷面為矩形，巷道寬度為3.6m,高度2.7m。1)支護方式選擇錨桿支護的作用主要有懸吊作用、組合梁作用、加固拱作用和楔固作用等。錨索的作用主要是將錨桿支護形成的次生承載層與圍巖的關鍵承載層相連，提高次生承載層的穩定性。即使次生承載層發生斷裂、轉動，也不致于失穩而引起頂板垮落。同時，由于錨索

2、可施加較大的預緊力，可擠緊巖層中的層理、節理、裂隙等不連續面，增加不連續面之間的摩擦力，從而提高圍巖的整體強度。由地質資料分析可知，煤層平均厚度為20m,煤層的直接頂板為中及細砂巖，少量含水，膠結性差。采用綜采放頂煤開采，巷道設計分層開采，下層基本沿煤層底板布置。如果只采用錨桿支護，由于巷道的跨度較大，在采動影響下，勢必會發生錨桿錨固范圍內的煤體離層、甚至塌落，導致冒頂事故的發生。因此，為保證生產安全，應使錨桿錨固范圍內的煤層不塌落，保持巷道的相對完整，就必須打錨索才能達到目的。雖然錨索打在煤層中，但煤層中及細砂巖頂板要好得多，能起到錨索應起的作用。由于綜放巷道沿煤層布置，巷道上方有6m左右的

3、煤層，因此，巷道支護應采用錨桿+金屬網+錨索+鋼帶的支護方式。2)錨桿支護參數確定錨桿支護參數確定采用懸吊作用理論進行。(1)錨桿長度的確定L=L1+L2+L3式中L錨桿長度，m；L1錨桿外露長度，m；L2錨桿有效長度，m；L3錨桿錨固長度，m。錨桿外露長度L1的確定11=墊板厚度+螺母厚度+(0.020.03)m一般L1=0.15m。錨桿有效長度L2的確定錨桿有效長度L2的確定方法有三種，一是采用聲波法測出巷道圍巖松動圈范圍；二是采用巖層探測分析儀進行測量；三是采用解釋法中普式自然平衡拱理論確定L2。由于沒有測定巷道圍巖松動圈，也沒有采用巖層探測儀進行測量，因此，本項目采用解釋法中普式自然平

4、衡拱理論確定L2。巷道頂錨桿有效長度L2的確定：由于實測煤的堅固性系數為1.9,小于2,因此，采用下式確定L2:r1B訂JtcoQ13.63,才442、一,£工=/j+Hcrg45°+-J=4-3g(45+)l=hl7m巷道幫錨桿有效長度L：的確定：T1+f3-1:I1+2/3+11+1.93.6-1.+=1.2ml+2xL93.6+1式中/一普氏系數：B巷道跨度，ni;：H巷道掘進高度，*族內摩擦角，44.2錨桿錨固長度Z的確定L5=0.3W.4m頂錨桿長度：Zl+Li-Ai=0,15+1.17+03=L62m取2nk幫錨桿長度：4+2>L=05+L2+0.3=L6

5、5m取L8nb2)錨桿間排距的確定對錨桿支護巷道，考慮施工工藝通常取間排距相等，錨桿間排距D按下式計算:D<0,5L=0.5X2.5=1.25m考慮巷道在煤層中布置，為安全起見，錨桿間排距確定為0.8m。(3)錨桿直徑的確定頂錨桿：d=L/110=2/110=19mm取20mm。幫錨桿：d=L/110=18/110=16mm取20mm。錨桿錨固力計算錨桿錨固力可按下式計算：t式中Q錨桿錨固力，t;K錨桿安全系數，取23;L2錨桿有效長度，m；r視密度，t/m3o錨桿角度靠近巷幫的頂板錨桿安設角度與垂線成15。2)錨桿的選擇(1)常用錨桿桿體的材料性能常用鋼材及其性能見表5;錨桿適宜選用4

6、5Mn羅紋鋼，其承載能力見表6。(2)錨桿的選擇巷道錨桿選擇()=20mm、45Mn螺紋鋼錨桿。Q=10.7tv12.4t3)錨固劑的確定錨桿支護巷道采用樹脂錨固劑。樹脂錨固劑應具備的主要特性見表7,樹脂錨固劑產品型號見表8,樹脂錨固劑的規格見表9,樹脂錨固劑的主要技術指標見表10。表5錨桿常用材料及其性能鋼筋類別材質部標代號直徑,mm屈服強度MPa極限強度/MPa延伸率鋼號代號65610I級3號Q235YB171-696702403802521III皴16鎬16MnYB171-696-25287032052050016山級25鋪硅5號鋼25MhsiA5YB171-69YB171-656704

7、00280580500141915表645M螺紋鋼承載能力桿體直徑mm屈服載荷kN破壞載荷kN備注22124200自制等強錨桿表7樹月端固劑應具備的主要特性特性指標1拉壓強度MPa60樹脂藥卷長度mm300-900之間的各種不同規格粘度低粘度，一邊桿體很容易地穿過樹脂攪拌與等待時間s攪拌等待快速凝固101510-15中速凝固15-30介河獷安生區慢速凝固15-30八八表9樹脂錨固劑的規格型號規格mm審信E1亙應鉆孔mm每箱支數適用范圍Z3537中35X370700=10q>42=240井筒裝備安裝Z3539學35x30。550=10q)42±240巷道錨噴支護端錨Z28S3q2

8、sx350400=10tp32±240I巷道支護及其他Z2850q>2Sx50064fel040巷道支護及全長錨固Z2353力23乂3500010中3互2501巷道小直徑支護及全長錨固1表10樹脂藥卷主要技術參數性能指標9強度妾60MPa剪切強度35MPa容量1.91.2gcm3彈性模量>1.6x104NPa粘接強度對混凝土二7MPa,對螺紋鋼16Mpa性能振動疲勞泊松比一貯存期適應環境溫度>800萬就.0.3>9個月錨桿錨固采用樹脂藥卷。當頂部煤體較好時，錨桿錨固方式可端部錨固；當頂板煤體松軟破碎時，采用全長錨固。回風順槽錨桿支護布置見圖1所示。4）錨索支護

9、參數的確定錨索由索體、錨具和托板等組成，索體一般用具有可彎曲、柔性的鋼絞線制成。錨索的特點是錨固深度大、承載能力高、可施加較大的預緊力，因而可獲得比較理想的支護效果。其加固范圍、支護強度、可靠性是普通錨桿支護所無法比擬的。煤礦應用錨索技術，特別是在應用小孔徑樹脂錨固預應力錨索后，錨索在煤巷中得到大面積推廣應用，顯著擴大了錨桿的應用范圍，提高了巷道的安全可靠性，成為支護困難巷道補強加固的主要手段。按錨索材料分，有精軋螺紋鋼筋、高強度鋼絲和鋼絞線錨索；按錨固材料分，有水泥漿錨固、樹脂錨固及水泥漿樹脂聯合錨固；按錨固長度分，有端錨和全長錨固；按錨索索體的數量分，有單體錨索和錨索束；按預緊力分，有預應

10、力錨索和非預應力錨索。根據蒙西煤礦的特點，本項目采用7股5mm的鋼絞線錨索，其力學性能見表11所示。表11錨索索體的力學性能結構1X7直徑/mm15.2拉斷載荷/kN260延伸率/5/%3.517.S353(1)錨索長度的確定X=X1+X2+X3=0.3+3.6+1.7=5.6m取6m。式中X1錨索外露長度，取0.3m；X3錨索錨固長度，取1.7m；X2潛在不穩定巖層tWj度，取3.6moX2=B=3.6m。B為巷道跨度，m。(2)錨索排距s=3d/4B2丫k=3X260/(4X3.6?;¥2.00.5)=2.5m式中(T每根錨索最低破斷載荷，260kN;丫一一煤巖體積力，12.0k

11、N/m3;B巷道寬度，3.6m；k安全系數，取0.5;由于巷道寬度為3.6m,因此，布置2排錨索，即錨索排數為2排，排距2m,布置在靠巷道中間位置，如圖5所示。(3)錨索間距m=0.85B/n=(0.85X3.6)/2=1.53m取1.5m。式中n排數；B巷道寬度，3.6m。錨索支護參數見圖5所示。A-A剖面5回風順槽錨桿支護布置F1風奧槽MFSt索1221+2煤層運輸順槽錨桿支護參數設計運輸順槽設計巷道斷面為矩形，巷道寬度為4.5m,高度3m。支護方式選擇：采用錨桿+金屬網+錨索+鋼帶的支護方式。1）錨桿支護參數確定錨桿支護參數確定采用懸吊作用理論進行。(1)錨桿長度的確定L=L1+L2+L

12、3式中L錨桿長度，m；L1錨桿外露長度，m；L2錨桿有效長度，m；L3錨桿錨固長度，m。錨桿外露長度L1的確定11=墊板厚度+螺母厚度+(0.020.03)一般L1=0.15m。錨桿有效長度L2的確定巷道頂錨桿有效長度L2的確定：由于實測煤的堅固性系數為1.9,小于2,因此，采用下式確定L2:221+2煤層運輸順槽錨桿支護參數設計運輸順槽設計巷道斷面為矩形，巷道寬度為4.5m,高度3m。支護方式選擇：采用錨桿+金屬網+錨索+鋼帶的支護方式。1)錨桿支護參數確定錨桿支護參數確定采用懸吊作用理論進行。(1)錨桿長度的確定L=L1+L2+L3式中L錨桿長度，m；L1錨桿外露長度，m；L2錨桿有效長度

13、，m；L3錨桿錨固長度，m。錨桿外露長度L1的確定11=墊板厚度+螺母厚度+(0.020.03)一般L1=0.15m。錨桿有效長度L2的確定巷道頂錨桿有效長度L2的確定：由于實測煤的堅固性系數為1.9,小于2,因此，采用下式確定L2:r13014.5N44211港W+以45。+'=而二一3c組(45+-)=L85m巷道幫錨桿有效長度心的確定：1+1.945-1l+2xL9-4.5+1式中f一普氏系數;B巷道跨度，m;H一巷道掘進高度，m;內摩擦角，44.2,盤茶錨桿錨固長度工3的確定£j=0.394m頂錨桿長度：L=£i+L:+£5=OJ5-1.85-0.

14、3=2JmQ熄”交個河取2.4皿幫錨桿長度：£=£t+L;+£s=0.15+L2+0J=L65m幫錨桿長度：L=L1+L2+L3=0.15+1.2+0.3=1.65m取1.8m。(2)錨桿間排距的確定對錨桿支護巷道，考慮施工工藝通常取間排距相等，錨桿間排距D按下式計算:D<0.5L=0.5X2.4=1.2m考慮巷道在煤層中布置，為安全起見，錨桿間排距確定為0.8m。(3)錨桿直徑的確定頂錨桿：d=L/110=2.4/110=21mm取22mm。幫錨桿：d=L/110=1.8/110=16mm取18mm。錨桿錨固力計算錨桿錨固力可按下式計算：t式中Q錨桿錨固力，t;K錨桿安全系數，取23;L2錨桿有效長度，m；r視密度，t/m3o錨桿角度靠近巷幫的頂板錨桿安設角度與垂線成15。，其它錨桿垂直于巷道頂部安設。2)錨桿的選擇同回風順槽。3)錨固劑的確定同回風順槽。運輸順槽錨桿支護布置見圖6所示。4)錨索支護參數的確定(1)錨索長度的確定X=X1+X2+X3=0.3+3.6+1.7=5.6m式中X1錨索外露長度，取0.3m；X3錨索錨固長度，取1.7m；X2潛在不穩定巖層tWj度，取4.5m。X2=B=4.5m式中B為巷道跨度，m。錨索長度取6m。(2)錨索排距s=3