錨網(wǎng)索巷道支護(hù)設(shè)計(jì)

1、巷道錨桿支護(hù)參數(shù)設(shè)計(jì)采煤工作面回風(fēng)順槽錨桿支護(hù)參數(shù)設(shè)計(jì)：煤組根本全區(qū)發(fā)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(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單,局部有夾肝,全區(qū)普遍可采,煤層穩(wěn)定程度屬較穩(wěn)定型煤層,煤層頂板為中及細(xì)粒砂巖,夾肝多為砂質(zhì)泥巖,底板為灰黑色泥巖及砂質(zhì)泥巖,局部為粗粒砂巖.回風(fēng)順槽設(shè)計(jì)巷道斷面為矩形,巷道寬度為3.6m,高度2.7m.1)支護(hù)方式選擇 錨桿支護(hù)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(hù)形成的次生承載層與圍巖的關(guān)鍵承載層相連,提升次生承載層的穩(wěn)定性.即使次生承載層發(fā)生斷裂、轉(zhuǎn)動(dòng),也不致于失穩(wěn)而引起頂板垮落.同時(shí),

2、由于錨 索可施加較大的預(yù)緊力,可擠緊巖層中的層理、節(jié)理、裂隙等不連續(xù)面,增加不連續(xù)面之間的摩擦力,從而提升圍巖的整體強(qiáng)度. 由地質(zhì)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(xì)砂巖,少量含水,膠 結(jié)性差.采用綜采放頂煤開采,巷道設(shè)計(jì)分層開采,下層根本沿煤層底板布置. 如果只采用錨桿支護(hù),由于巷道的跨度較大,在采動(dòng)影響下,勢(shì)必會(huì)發(fā)生錨桿錨固范圍內(nèi)的 煤體離層、甚至塌落,導(dǎo)致冒頂事故的發(fā)生.因此,為保證生產(chǎn)平安,應(yīng)使錨桿錨固范圍內(nèi) 的煤層不塌落,保持巷道的相對(duì)完整,就必須打錨索才能到達(dá)目的. 雖然錨索打在煤層中,但煤層中及細(xì)砂巖頂板要好得多,能起到錨索應(yīng)起的作用. 由于綜放巷道沿煤層

3、布置,巷道上方有6m左右的煤層,因此,巷道支護(hù)應(yīng)采用錨桿+金屬網(wǎng)+錨索+鋼帶的支護(hù)方式.2)錨桿支護(hù)參數(shù)確定錨桿支護(hù)參數(shù)確定采用懸吊作用理論進(jìn)行.(1)錨桿長(zhǎng)度確實(shí)定 L=L1+L2+L3 式中L 錨桿長(zhǎng)度,m； L1錨桿外露長(zhǎng)度,m；L2 錨桿有效長(zhǎng)度,m；L3錨桿錨固長(zhǎng)度,m.錨桿外露長(zhǎng)度L1確實(shí)定 11 =墊板厚度+螺母厚度+ (0.020.03) m 一般 L1=0.15m.錨桿有效長(zhǎng)度L2確實(shí)定錨桿有效長(zhǎng)度L2確實(shí)定方法有三種,一是采用聲波法測(cè)出巷道圍巖松動(dòng)圈范圍；二是采用 巖層探測(cè)分析儀進(jìn)行測(cè)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(cè)定巷道圍巖松動(dòng)圈,也沒有采用巖層

4、探測(cè)儀進(jìn)行測(cè)量,因此,本工程采用解釋法中普式自然平衡拱理論確定L2.巷道頂錨桿有效長(zhǎng)度 L2確實(shí)定：由于實(shí)測(cè)煤的鞏固性系數(shù)為1.9,小于2,因此,采用下式確定 L2:r I1 36 個(gè),.44J"：+如445 +-J = +3g(45 +) =L17m巷道幫錨桿有效長(zhǎng)度L：確實(shí)定二4 =E - 1X +1 -1 + 1.93.6-1114-2X1.9 工 641式中/普氏系數(shù)；B巷道跨度'm;H一巷道掘進(jìn)高度,m;,內(nèi)摩擦角,44.2 ©孤錨桿錨固長(zhǎng)度口確實(shí)定 上 3= 0 374m頂車鼾干長(zhǎng)度：£=£i+£i+Zi=O, 151.1

5、7-0J=L62itl取 21n5幫錨桿長(zhǎng)度：£=ti+Z2±Lj=0.15+12-H)3=L65m嫌V安今網(wǎng)2)錨桿間排距確實(shí)定對(duì)錨桿支護(hù)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(jì)算:D<0,5L=0.5 X2.5=1.25m考慮巷道在煤層中布置,為平安起見,錨桿間排距確定為0.8m.(3)錨桿直徑確實(shí)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(jì)算錨桿錨固力可按下式計(jì)算：t式中Q錨桿錨固力,t;K 錨桿平安系數(shù),取 23;L2 錨桿有效長(zhǎng)度,m；r視密度,t/m3o

6、錨桿角度靠近巷幫的頂板錨桿安設(shè)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45Mn羅紋鋼,其承載水平見表6.(2)錨桿的選擇巷道錨桿選擇()=20mm、45Mn螺紋鋼錨桿.Q=10.7 tv 12.4 t3)錨固劑確實(shí)定錨桿支護(hù)巷道采用樹脂錨固劑.樹脂錨固劑應(yīng)具備的主要特性見表7,樹脂錨固劑產(chǎn)品型號(hào)見表8,樹脂錨固劑的規(guī)格見表9,樹脂錨固劑的主要技術(shù)指標(biāo)見表10.表5錨桿常用材料及其性能鋼筋 類別材質(zhì)部標(biāo)代號(hào)直徑nun屈服強(qiáng)度/MPa撮眼強(qiáng)度MPa述伸率.&鋼號(hào)K萬前610I級(jí)3號(hào)QwYB171-696702403的2521I級(jí)16

7、鎰16MaYB171-696328T032052050016:III級(jí)25鐳硅5號(hào)鋼JSfaSiA5YB171-69YB171-656T.400280580500141915表G 45M螺紋相承載水平阡體直彳至mm屈服載荷,破壞載荷.kN備注22124200自制等強(qiáng)錨桿表7樹解1百劑應(yīng)具備的壬密特性特性指標(biāo)1j技?jí)簭?qiáng)度；MPa>50樹脂藥卷長(zhǎng)度.mm30g90.之間的各種不同規(guī)格粘度低粘度,一邊桿體很容易地穿過樹脂攪拌與等待時(shí)間 快速凝固 中速凝固 慢速凝固攪拌等待31515-3015-3010-15.奠W阱 inkaQ rg表9樹脂錨固劑的規(guī)格型號(hào)規(guī)格nim童量g適庖鉆孔mm每箱支數(shù)適

8、用范圍Z3537甲3誅370700±104.井筒裝備安裝Z3539中 35700550=10q>42±240巷道錨嘖支護(hù)端錨Z2853(p28>350400=10(p32=240巷道支護(hù)鬼其他Z285O甲2gx500640=10<p32=240巷道支護(hù)及全長(zhǎng)錨固Z2353旌3乂g000=10<p32=25.巷道小直彼支護(hù)及全長(zhǎng)錨固表10樹脂藥卷主要技術(shù)參數(shù)性8指 標(biāo)性能指標(biāo)拉壓強(qiáng)度360 MPa振動(dòng)疲勞?800萬次剪切強(qiáng)度35 MPa泊松比生03容量1.9 1.2 g. cm5貯存期>9個(gè)月彈性模量 粘接強(qiáng)度妾 1MPa適應(yīng)環(huán)境溫度(5n 1

9、u r>0 k對(duì)混凝土二>7MPa,對(duì)螺紋鋼錨桿錨固采用樹脂藥卷.當(dāng)頂部煤體較好時(shí),錨桿錨固方式可端部錨固；當(dāng)頂板煤體松軟破碎時(shí),采用全長(zhǎng)錨固.回風(fēng)順槽錨桿支護(hù)布置見圖 1所示.4)錨索支護(hù)參數(shù)確實(shí)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(diǎn)是錨固深度大、承載水平高、可施加較大的預(yù)緊力,因而可獲得比較理想的支護(hù)效果.其加固范圍、支護(hù)強(qiáng)度、可靠性是普通錨桿支護(hù)所無法比較的.煤礦應(yīng)用錨索技術(shù),特別是在應(yīng)用小孔徑樹脂錨固預(yù)應(yīng)力錨索后, 錨索在煤巷中得到大面積 推廣應(yīng)用,顯著擴(kuò)大了錨桿的應(yīng)用范圍, 提升了巷道的平安可靠性, 成為支護(hù)困難巷道補(bǔ)強(qiáng) 加固的

10、主要手段.按錨索材料分,有精軋螺紋鋼筋、高強(qiáng)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(lián)合錨固；按錨固長(zhǎng)度分,有端錨和全長(zhǎng)錨固；按錨索索體的數(shù)量分, 有單體錨索和錨索束；按預(yù)緊力分,有預(yù)應(yīng)力錨索和非預(yù)應(yīng)力錨索.根據(jù)蒙西煤礦的特點(diǎn),本工程采用7股5mm的鋼絞線錨索,其力學(xué)性能見表 11所示.表11錨索索悻的力學(xué)性能結(jié)構(gòu)直徑/mm拉斷載荷/kN逑伸率/6冏1X715. 22603. 517. 9353_©媒引侯3(1)錨索長(zhǎng)度確實(shí)定X= X1 + X 2 + X 3=0.3+3.6+1.7=5.6m取6m.式中X 1 錨索外露長(zhǎng)度,取 0.3m；X3 錨索錨

11、固長(zhǎng)度,取 1.7m；X2潛在不穩(wěn)定巖層tWj度,取3.6m oX2 =B=3.6m. B為巷道跨度,m.(2)錨索排距s=3 d /4B2 丫 k=3X260/ (4X3.6? ; ¥2.0 0.5) =2.5m式中每根錨索最低破斷載荷,260 kN ;丫 一一煤巖體積力,12.0kN/m3 ;B 巷道寬度,3.6m；k平安系數(shù),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(shù)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= (0.85X 3.6) /2=1.53m取 1.5m.式中 n排數(shù)；B 巷道寬度,3.6m .錨索

12、支護(hù)參數(shù)見圖 5所示.A-A剖面圖5回風(fēng)順槽錨桿支護(hù)布置圖G'山牙女弋問黑上野 I一 2 21+2煤層運(yùn)輸順槽錨桿支護(hù)參數(shù)設(shè)計(jì)運(yùn)輸順槽設(shè)計(jì)巷道斷面為矩形,巷道寬度為4.5m,高度3m.支護(hù)方式選擇：采用錨桿 +金屬網(wǎng)+錨索+鋼帶的支護(hù)方式.1錨桿支護(hù)參數(shù)確定 錨桿支護(hù)參數(shù)確定采用懸吊作用理論進(jìn)行.(1)錨桿長(zhǎng)度確實(shí)定L=L1+L2+L3式中L 錨桿長(zhǎng)度,m；L1錨桿外露長(zhǎng)度,m；L2 錨桿有效長(zhǎng)度,m；L3錨桿錨固長(zhǎng)度,m.錨桿外露長(zhǎng)度L1確實(shí)定11 =墊板厚度+螺母厚度+ (0.020.03)一般 L1=0.15m.錨桿有效長(zhǎng)度L2確實(shí)定巷道頂錨桿有效長(zhǎng)度 L2確實(shí)定：由于實(shí)測(cè)煤的鞏

13、固性系數(shù)為1.9,小于2,因此,采用下式確定L2:2 21+2煤層運(yùn)輸順槽錨桿支護(hù)參數(shù)設(shè)計(jì)運(yùn)輸順槽設(shè)計(jì)巷道斷面為矩形,巷道寬度為4.5m,高度3m.支護(hù)方式選擇：采用錨桿 +金屬網(wǎng)+錨索+鋼帶的支護(hù)方式.1)錨桿支護(hù)參數(shù)確定錨桿支護(hù)參數(shù)確定采用懸吊作用理論進(jìn)行.(1)錨桿長(zhǎng)度確實(shí)定L=L1+L2+L3式中L 錨桿長(zhǎng)度,m；L1錨桿外露長(zhǎng)度,m；L2 錨桿有效長(zhǎng)度,m；L3錨桿錨固長(zhǎng)度,m.錨桿外露長(zhǎng)度L1確實(shí)定11 =墊板厚度+螺母厚度+ (0.020.03)一般 L1=0.15m.錨桿有效長(zhǎng)度L2確實(shí)定巷道頂錨桿有效長(zhǎng)度 L2確實(shí)定：由于實(shí)測(cè)煤的鞏固性系數(shù)為1.9,小于2,因此,采用下式確定

14、L2:1,85m45-,薩+442、 +3.依45 4一巷道幫錨桿有效長(zhǎng)度心確實(shí)定；r 1+ f B-l 1+1.94.5-1 上 i =+=H= L-m-1 + 2/ 5+1 1 + 2X1.9 4.5 + 1式中/普氏系數(shù)；B巷道跨度,m;廳一巷道掘進(jìn)高度,m;d內(nèi)摩擦角,442n C).錨桿鋸固長(zhǎng)度 L確實(shí)定L = 0p30.4iil頂錨桿長(zhǎng)度；工二工1十工H工尸015+L85*L3=2.3m取2.4皿幫書鼾干長(zhǎng)度；L =Li+Z；+Li=0.15+1.2+03=1.65m1幫錨桿長(zhǎng)度：L=L1+L2+L3=0.15+1.2+0.3=1.65m取 1.8m.(2)錨桿間排距確實(shí)定對(duì)錨桿支

15、護(hù)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(jì)算:D<0.5L=0.5 X2.4=1.2m考慮巷道在煤層中布置,為平安起見,錨桿間排距確定為0.8m.(3)錨桿直徑確實(shí)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(jì)算錨桿錨固力可按下式計(jì)算：式中Q錨桿錨固力,t;K 錨桿平安系數(shù),取23;L2 錨桿有效長(zhǎng)度,m；r視密度,t/m3o錨桿角度靠近巷幫的頂板錨桿安設(shè)角度與垂線成15.,其它錨桿垂直于巷道頂部安設(shè).2)錨桿的選擇 同回風(fēng)順槽.3)錨固劑確實(shí)定 同回風(fēng)順槽.運(yùn)輸順槽錨桿支護(hù)布置見圖6所示.4)錨索支護(hù)參數(shù)確實(shí)定 (1)錨索長(zhǎng)度確實(shí)定X= X1 + X 2 + X 3 =0.3+3.6+1.7=5.6m 式中X 1 錨索外露長(zhǎng)度,取 0.3m；X3 錨索錨固長(zhǎng)度,取1.7m；X2潛在不穩(wěn)定巖層tWj度,取 4.5m.X2 =B=4.5m 式中B為巷道跨度,m. 錨索長(zhǎng)度取6m.(2)錨索排距s=3 "4B2 丫 k.=3X