h煤矿各巷道锚网喷支护设计.doc

目目 录录 1 顶底板岩石物理力学性质 1 1 1 煤层基本情况 1 1 2 顶底板岩石物理力学参数 2 2 围岩稳定性分类与锚固参数研究 4 2 1 概述 4 2 2 以巷道围岩稳定性分类为基础的工程类比法 4 2 2 1 分类方法 5 2 2 2 分类指标的确定 6 2 2 3 分类指标的取值方法 7 2 2 4 分类的步骤 8 2 3 分类结果 14 3 设计理论依据 16 3 1 顶板锚固支护原理及其适用条件 16 3 2 两帮锚固支护原理及其适用条件 21 4 支护方案设计 23 4 1 开切眼的锚固参数设计 23 4 1 1 开切眼两帮锚固参数确定 23 4 1 2 开切眼顶板锚固参数确定 25 4 1 3 开切眼锚固方案 29 4 2 胶带运输顺槽和回风顺槽锚固参数设计 31 4 2 1 胶带运输顺槽和回风顺槽两帮锚固参数确定 31 4 2 2 胶带运输顺槽和回风顺槽顶板锚固参数确定 33 4 2 3 胶带运输顺槽和回风顺槽锚固方案 36 4 3 轨道顺槽和进风顺槽锚固参数设计 39 4 4 1 轨道顺槽和进风顺槽两帮锚固参数确定 39 4 3 2 轨道顺槽和进风顺槽顶板锚固参数确定 41 4 3 3 轨道顺槽和进风顺槽锚固方案 44 4 4 一 二号胶带大巷锚固参数设计 47 4 3 1 一 二号胶带大巷两帮锚固参数确定 47 4 3 2 一 二号胶带大巷顶板锚固参数确定 49 4 3 3 一 二号胶带大巷锚固方案 52 4 5 一采区回风大巷锚固参数设计 55 4 5 1 一采区回风大巷两帮锚固参数确定 55 4 5 2 一采区回风大巷顶板锚固参数确定 57 4 5 3 一采区回风大巷锚固方案 60 4 6 一采区辅运大巷和东辅运大巷锚固参数设计 63 4 6 1 一采区辅运大巷和东辅运大巷两帮锚固参数确定 63 4 6 2 一采区辅运大巷和东辅运大巷顶板锚固参数确定 65 4 6 3 一采区辅运大巷和东辅运大巷锚固方案 68 4 7 二采区回风大巷和回风大巷锚固参数设计 71 4 7 1 二采区回风大巷和回风大巷两帮锚固参数确定 71 4 7 2 二采区回风大巷和回风大巷顶板锚固参数确定 73 4 7 3 二采区回风大巷和回风大巷锚固方案 76 4 8 交叉点加强支护方案 79 4 9 临时支护 81 4 9 1 临时支护的形式与材料规格 81 4 9 2 临时支护的操作过程 81 4 10 锚固材料的规格 性能及其选择 82 4 10 1 锚固剂的规格 性能及其选择 82 4 10 2 预应力锚索的规格 性能与选择 83 4 10 3 锚杆的规格 性能与选择 84 4 10 4 锚杆梁 钢带或钢筋梯子梁 的规格 性能与选择 85 4 10 5 锚杆与锚索托板的规格 性能与选择 88 4 10 6 网的规格 性能与选择 89 4 11 锚杆 索 预紧力的确定 91 4 12 喷射混凝土 96 4 12 1 喷射混凝土的常用配比 97 4 12 2 影响喷射混凝土强度的因素分析 97 4 13 锚杆与锚索的施工工艺 101 4 13 1 锚杆施工工艺 101 4 13 2 锚索施工工艺 101 4 14 施工操作安全技术要求 102 4 14 1 顶板管理及锚杆施工安全技术要求 102 4 14 2 锚索施工与操作安全技术要求 104 5 锚固质量检查与围岩动态监测 105 5 1 锚固质量的日常检查 105 5 2 围岩动态的专项监测 106 6 总结 111 1 顶底板岩石物理力学性质 1 1 煤层基本情况 山西煤炭运销集团阳城羊泉煤业有限公司井田位于阳城县城北 西约 20km 处的芹池镇柴庄村北侧 行政区划隶属阳城县芹池镇管辖 其地理坐标为 东经 112 13 44 112 15 30 北纬 35 36 09 35 38 17 目前开采 3 煤层 煤层平均埋深 200m 左右 井田面积为 7 167km2 井田位于沁水煤田南部 沁水复式向斜南端 受一组宽缓褶曲 控制 总体向北倾伏 地层倾角约 2 9 现未发现断层 陷落 柱构造 未见岩浆岩侵入 地层走向变化不大 根据 DZ TO215 2002 煤 泥炭地质勘查规范 井田构造总体属简单类 型 本矿现开采 3 号煤层 煤层厚 3 30 6 39m 平均厚 3 88m 煤 层结构简单 较简单 夹 0 2 层矸石 矸石成分多为炭质泥岩或泥 岩 其伪顶为灰色泥岩或炭质泥岩 厚约 0 1m 随开采过程极易冒 落 水平层理十分发育 富含植物化石 直接顶板多为砂质泥岩 粉砂岩 泥岩 部分为细粒砂岩 一般厚约 2 50m 钙质胶结 分 选一般 含有泥岩包裹体 斜层理明显 裂隙不太发育 老顶为中 粒砂岩 厚约 3 0m 底板岩性多为泥岩 砂质泥岩 一般厚约 3 50m 1 2 顶底板岩石物理力学参数 据山西省煤炭工业局综合测试中心 2010 年 5 月 10 日化验资料 3 号煤层顶板泥岩抗压强度为 13 7 30 4MPa 平均 24 7MPa 属软 弱岩石 抗拉强度为 0 10 0 69MPa 平均 0 43MPa 抗剪强度为 2 55 3 87MPa 平均 3 38MPa 底板泥岩抗压强度为 20 4 47 1MPa 平均 31 2MPa 属软弱岩石 中等坚硬岩石 抗拉 强度为 0 31 1 08MPa 平均 0 58MPa 抗剪强度为 1 77 2 87MPa 平均 2 49MPa 另据本井田外西北侧的小西煤业钻孔 XX 3 XX 6 号孔 化验 资料 顶板细粒砂岩视密度 2629kg m 含水率 1 11 孔隙率 2 63 抗压强度 51 8 MPa 属中等坚硬岩石 抗拉强度 3 60 MPa 抗切强度 3 43 MPa 顶板砂质泥岩视密度 2673kg m 含水率 0 97 孔隙率 1 69 抗压强度 30 8MPa 属软弱岩石 抗拉强 度 1 10 MPa 抗切强度 2 01MPa 底板砂质泥岩视密度 2610kg m 含水率 0 61 孔隙率 1 21 抗压强度 30 3MPa 属软弱岩石 抗拉强度 1 60MPa 抗切强度 2 35MPa 底板泥岩视密度 2616kg m 含水率 1 10 孔隙率 2 06 抗压强度 18 9MPa 属软弱岩石 抗拉强度 1 17MPa 抗切强度 6 92MPa 据 山西阳城羊泉煤业有限公司资源整合矿井地质报告 顶底 板岩层详见钻孔柱状图 岩层厚度 最小 最大 平均 柱 状 图 1 500 标 志 层 及 煤 层 编 号 岩 性 描 述 14 16 15 00 14 30 3 00 4 50 4 10 10 27 12 13 11 58 3 30 6 39 3 88 7 40 9 50 8 80 0 50 1 52 0 83 0 37 2 85 2 68 K8 深灰 灰黑色粉砂质泥岩 泥岩 含植物化石 深灰色中细粒砂岩含煤屑侧向变成细砂岩 粉砂岩或粉砂质泥岩 2 灰黑色砂质泥岩 底部见炭质泥岩 中上部有时含2号薄煤层 3 煤 黑色 以亮煤为主 镜煤次之 夹0 2层矸石 全区稳定可采 深灰色 灰黑色泥质粉砂岩 夹细砂岩 顶底部见炭质泥岩 侧向变为细砂岩 K7 深灰色细砂岩 侧向变成泥质粉砂岩 顶部见薄层炭质泥岩 灰黑色砂质泥岩 泥岩 2 2 围岩稳定性分类与锚固参数研究围岩稳定性分类与锚固参数研究 2 12 1 概述概述 锚杆支护设计的基本方法可以归纳为以下几大类 工程类比法 理论计算法 以地质力学为基础的数值试验法 工程类比法在我国巷道锚杆支护设计中应用比较广泛 主要有 以回采巷道围岩稳定性分类为基础的锚杆支护设计方法和以巷道围 岩松动圈为基础的支护设计法等 理论计算的方法很多 主要有悬吊理论 组合梁理论 冒落拱 理论等 在众多理论中 前苏联库兹巴斯矿区的基于冒落拱理论的 设计方法最具有代表性 这种方法是根据特定煤层地质条件 应用 冒落拱理论分析围岩的松动状态 认为锚杆支护的作用是防止松动 破坏区的围岩垮落 设计所用主要参数的获取靠经验并结合一定的 观测手段来实现 设计的主要任务是确定锚杆支护的间排距 英国 澳大利亚等建立了以地质力学条件和数值计算为基础的 煤巷锚杆支护系统设计方法 其核心是首先根据地应力测试结果 以岩体力学评估为基础 结合数值模拟分析进行锚杆支护初始设计 然后再根据现场监测结果对原设计进行修正和完善 2 22 2 以巷道围岩稳定性分类为基础的工程类比法以巷道围岩稳定性分类为基础的工程类比法 工程类比法是煤矿巷道锚杆支护设计中应用最为广泛的方法之 一 它是根据已经成功的类似工程经验 通过类比 直接提出锚杆 支护参数 这与设计者的实践经验关系很大 然而 要求每一个设 计人员都具有丰富的实践经验是不切实际的 为了将特定围岩条件 下的设计与已有的相应条件下的工程实践经验联系起来进行工程类 比 做出比较合理的设计方案 进行围岩稳定性分类是必要的 1988 年原煤炭工业部颁发了试用 我国缓倾斜 倾斜煤层回采 巷道围岩稳定性分类方案 一来 经过多年的应用 已进一步完善 发展成为包括缓倾斜 倾斜 急倾斜和各种煤层厚度的回采巷道 煤层上下山 其他煤巷以及岩石巷道等全部在内的采准巷道围岩稳 定性分类方案 根据这一分类方案 巷道围岩的稳定性可划分为非 常稳定 类 稳定 类 中等稳定 类 不稳定 类 和极不稳定 类 5 个类别 2 2 1 分类方法 模糊聚类分析自问世以来 发展十分迅速 它将模糊数学的理 论 方法引入到聚类分析中 从而形成了模糊聚类分析 并且成功 地应用到选矿 气象 地震 林业 农业 环境科学等多方面 巷道围岩稳定性是一个复杂的问题 它受到多种因素的影响 例如围岩性质 围岩结构 构造和破坏的情况 围岩应力 地下水 巷道位置 巷道断面的形状及大小 巷道支护方式等 对于回采巷 道和某些巷道还要受到采动影响 包括固定支承压力 移动支承压力 和压力降低等 对于如此错综复杂的问题 必然要采用多指标分类 多指标分类的突出问题是各指标分类档次的不一致性 对各指标分 类档次综合分析后选用的类别不一定符合客观实际等 对此 人们 把聚类分析引入到巷道围岩分类中来 对于巷道围岩稳定性分类 在影响因素取舍的界限 分类指标数值的确定以及样本之间亲疏界 限等方面部具有很强的模糊性 因此 对于模糊性强 多因素 多 指标的回采巷道围岩稳定性分类 采用模糊聚类分析是适宜的 2 2 2 分类指标的确定 回采巷道围岩稳定性分类是直接为生产服务的 因此 选取分 类指标应遵循的原则是 分类指标是影响回来巷道围岩稳定性的主 要因素 能定量表示 在煤矿现场容易测取 便于现场使用和分类 方案的推广 也就是说 所选择的指标应具有科学校和实用性 上节研究表明 回采巷道围岩稳定性受多种因素的影响 它不 仅取决于地质因素 同时也取决于生产技术因素 巷道围岩变形是 其稳定性的综合反映 是多种因素综合影响的结果 如果以 K 表示 围岩移近率 则选择 K 作为各分类指标的函数 K f 顶 煤 底 H L N X 式中 顶 直接顶单向抗压强度 煤 煤的单向抗压强度 底 直接底的单向抗压强度 H 巷道埋藏深度 L 直接顶初次垮落步距 N 直接顶厚度与采高的比值 X 护巷煤柱宽度 上述分类指标在煤矿中较易测取 且是影响巷道围岩稳定性的 主要因素 因此是较为科学和实用的 由于采用了围岩移近率 即顶 底板 或两帮 移近量与巷道高 度 或宽度 的比值 所以巷道断面积在分类指标中未作为单独的分 类指标 这里还需指出 地下水对相当数量的岩石有软化和泥化作用 尤其对软岩 地下水容易使其崩解或膨胀 对有些 硬岩 地下水 对其也有软化作用 地下水是影响巷道围岩稳定性的一个因素 在 某些情况下 其影响程度可能很大 由于地下水对巷道影响的复杂 性 现在还未能定量地取得有关的数据 在本分类中这个因素未作 为指标列入 2 2 3 分类指标的取值方法 1 三个围岩强度指标 围岩强度是指围岩的单向抗压强度 单位为 MPa 顶板强度取 二倍巷道高度范围内的各岩层强度的加权平均值 底板强度取一倍 巷道高度范围内各岩层强度的加权平均值 分层开采时的底板强度 实际上就是煤层强度 2 埋藏深度 巷道埋藏深度是指巷道所在位置距地表的深度 单位为 m 3 直接顶初次垮落步距 直接顶初次垮落步距的单位为 m 测取初次垮落步距的要求是 冒高大于 1 0 1 5m 冒落长度大于工作面全长的 1 2 从开切眼 的煤拄侧到工作面切顶排柱之间的距离 如果工作面长度不足 80m 时 可取等效步距 即 L ab a b 式中 a b 分别为实际工作 面长度和直接顶初次垮落步距 4 直接顶厚度与采高比值 可以从地质柱状图中直接量取直接顶厚度 但应注意根据具体 条件分析直接顶的范围 直接顶是直接位于煤层 或仍顶 之上 强 度小于 60 80MPa 一般随回柱随冒落的岩层 当 N 4 时 取 N 4 5 护巷煤柱宽度 护巷煤柱宽度是指区段平巷一侧的实际煤拄宽度单位为 m 当 巷道两侧为实体煤时 取 100m 当无煤拄护巷时 取 0 2 2 4 分类的步骤 在回采巷道稳定性分类中 应用模糊聚类分析方法 大体上分 五个步骤 1 分类指标原始数据的预处理 为了简化巷道围岩稳定性与其影响因素的关系 并尽可能将这 种关系转换成线性关系 在进行分类或预测巷道类别时不直接应用 分类指标的原始数据 而对其进行预处理 2 数据标准化 数据标准化的目的主要是消除分类指标量纲及绝对值大小之间 差别的影响 由于所研究的各个变量的量纲和量级可能不同 直接 用分类指标的原始数据进行计算就会突出那些绝对值大的变量而压 低了那些绝对值小的变量的作用 此外 为满足模糊聚类运算 需 要将指标致值压缩到 0 1 闭区间 因此 在进行模糊聚类分析前 要解决数据标准化问题 3 分类指标加权处理 标准化后的数据并没有改变各指标对分类结果贡献相等的地位 事实上 我们选择的各个分类指标对巷道围岩稳定性的影响程度是 不同的 有主 次之分 如果把这些影响程度不同的指标平等对待 无疑要影响分类结果的准确性 因此 在进行模糊聚类分析时 为 区分开这些指标对围岩稳定性的不同影响程度 需要对每一个指标 进行加权处理 加权的具体实施方案就是在各指标经标准化处理后 的数据上乘以相应的权值 确定权值的途径很多 我们采用了多元 回归分析法确定本分类中七个指标的权值 并用层次分析法作了检 验 4 标定 标定就是计算出衡量被分类对象间相似程度的统计量 从而确 定讨论域上的模糊关系矩阵 进而确定具有自反性和对称性的巷道 加权模糊相似矩阵 5 聚类 所谓聚类 就是在已建立的模糊相似矩阵的基础上 以不同的 阀值进行截取 从而得到不同的分类 模糊聚类实施的作法很多 我们采用了基于模糊等价关系的聚 类法 具体作法是 将加权模糊相似矩阵进行改造 使之具有传送 性 转化为加权模糊等价关系矩阵 给出不同的阀值进行聚类 阀 值的取值视分类需要 由大到小或由小到大进行取值试验 并经抽 样检验 最终达到合理分类的要求 各指标聚类中心见下表 表 2 1 巷道围岩分类指标聚类中心 巷道 类别 顶 煤 底NH m WD m 0 1026 95MPa 0 201 25MPa 0 1291 60MPa 0 03260024 3 0 1414 50MPa 0 2357 18MPa 0 169 35MPa 2 353000 10514 9 0 1826 30MPa 0 2887 12MPa 0 2887 12MPa 3 103800 36510 3 0 1491 45MPa 0 251 16MPa 0 1826 30MPa 2 653400 57611 9 0 201 25MPa 0 3015 11MPa 0 3015 11MPa 3 194100 7659 7 我国煤炭系统的专家 学者和工程技术人员在煤巷锚杆支护研 究 设计与施工方面做了大量的工作 积累了丰富的经验 原煤炭 工业部锚杆支护专家组将他们的经验集中起来 在采准巷道围岩稳 定性分类的基础上 制定了煤巷锚杆支护技术规范 该规范的要点 为 1 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 用螺纹钢体杆 采用端部锚固锚杆时 设计锚固力不应低于 64KN 采用全长锚固锚杆时 杆体破断力不应小于 130KN 2 一般情况下 巷帮应支护 巷帮锚杆的设计锚固力不应低于 40KN 根据巷道断面 煤层厚度与强度 节理裂隙发育程度 埋藏 深度 护巷煤柱宽度 锚杆是否经受截割等因素确定巷帮锚杆的形 式与参数 3 锚杆孔径与锚杆杆体锚固段直径之差宜保持在 6 10mm 范围 之内 4 顶板靠巷道两帮的锚杆 一般应向两帮倾斜 15 30 与 铅垂线夹角 5 推荐的金属杆体锚杆支护参数系列见表 2 2 所示 6 推荐的巷道锚杆基本支护形式与主要参数见表 2 3 所示 表表 2 22 2 金属杆体锚杆系列参数金属杆体锚杆系列参数 项目系列 锚杆长度 m1 4 1 6 1 8 2 0 2 2 2 4 2 6 锚杆杆体直径 mm16 18 20 22 24 锚杆孔径 mm26 28 31 33 锚杆排距 m0 6 0 7 0 8 0 9 1 0 1 1 1 2 1 4 锚杆间距 m0 6 0 7 0 8 0 9 1 0 1 1 1 2 1 4 注 帮锚杆杆体直径可选用 14mm 锚杆孔径优先选用 28mm 表表 2 32 3 巷道顶板锚杆基本支护形式与主要参数选择巷道顶板锚杆基本支护形式与主要参数选择 巷 道 类 别 巷道围 岩稳定 状况 基本支护形式主要支护参数 整体砂岩 石灰岩 不支护不支护 非常稳 定其它岩层 单体锚杆 顶板较完整 单体锚杆 端锚 杆体直径 16mm 杆体长度 1 6 1 8m 间排距 0 8 1 2m 设计锚固力 64 80KN 稳定 顶板较破碎 锚杆 网 顶板较完整 锚杆 钢筋梁 或桁架 端锚 杆体直径 16 18mm 杆体长度 1 6 2 0m 间排距 0 8 1 0m 设计锚固力 64 80KN 中等稳 定 顶板较破碎 锚杆 W 钢带 或钢筋梁 网 或增加锚索 端锚 杆体直径 16 18mm 杆体长度 桁架 网 或增加锚索1 6 2 2m 间排距 0 6 1 0m 设计锚固力 64 80KN 全长锚固 杆体直径 18 22mm 杆体长度 1 8 2 4m 间排距 0 6 1 0m 不稳定锚杆 W 钢带 网 或增加锚索 桁架 网 或增加锚索 全长锚固 杆体直径 18 22mm 杆体长度 1 8 2 4m 间排距 0 6 1 0m 极不稳 定 1 顶板较完整 锚杆 金属可缩支架 或增加 锚索 2 顶板较破碎 锚杆 网 金属可缩支架 或增 加锚索 3 底鼓严重 全长锚固 杆体直径 18 24mm 杆体长度 2 0 2 6m 间排距 0 6 1 0m 锚杆 环型可缩支架 注 1 巷帮锚杆支护形式与主要参数视地应力大小 巷帮煤 岩 强度 节理状况 护巷煤柱尺寸 巷道断面与是否切割等 参照顶 锚杆确定 2 对于复合顶板 破碎围岩 易风化 潮解 遇水膨胀围岩 可考 虑在基本支护形式基础上增加锚索加固或注浆加固 封闭围岩等措 施 3 锚杆各构件强度应与相应锚固力匹配 4 顶板较完整 指节理 层理分级为 级 顶板较破碎 指 级 见表 2 4 表 2 4 节理 层理发育程度分级 节理 层理 分级 节理 层理 发育程度 极不发 育 不发育中等发育发育很发育 节理间距 D1 m 3 1 30 4 1 0 1 0 4 2 1 20 3 1 0 1 0 3 t 为两帮锚固体厚度 M 为两帮锚固体高度 M t 5 1 4 支护方案设计 4 14 1 开切眼的锚固参数设计开切眼的锚固参数设计 4 1 14 1 1 开切眼两帮锚固参数确定开切眼两帮锚固参数确定 开切眼掘进断面 29 4m2 掘进高度 4 2m 宽度 7m 根据羊泉 煤矿地质报告资料 顶板岩层平均容重取 26KN m3 顶板岩体的普 氏系数取 2 47 两帮岩体内摩擦角取 27 单根帮锚杆最小锚固力 取 50KN 树脂药卷粘结强度取 1 5MPa 则两帮锚固参数确定如下 两帮所需要的锚固强度为 KPaqP 5 58 27sin1 27sin1 8 155 sin1 sin1 其中 q 为两帮可承载锚固体所受载荷集度 KPa f b h l bb q 8 15526 47 2 2 3 11 5 0 12 7 3 11 2 2 3 b 为巷道等效跨度 mtgb 311 2 27 45 2427 两帮可承载锚固体厚度 取 1m mhl84 0 24 5 1 5 1 03 锚杆布置密度 17 1 50 5 58 0 P P n 帮锚杆布置间 排距 m n a925 0 17 1 11 根据开切眼断面参数 取帮锚杆排距为 0 7m 间距为 0 9m 每 排 5 根锚杆 上 下帮锚杆距离顶底板 0 3m 并且分别向顶 底板 倾斜约 20 锚杆长度为 4321 lllll 其中 黏锚力积聚段长度 m C P l379 0 1500028 0 14 3 50 0 0 1 锚固端锚杆影响区未重叠区厚度为 mtg a l 4501 2 9 0 45 2 2 锚杆外露长度为 l4 根据锚杆施工工艺 一般取 0 1m 锚杆总长度 取为 2 0m mlllll929 1 4321 锚固长度为 ml379 0 1 锚固剂的选取 根据设计锚固长度按下式计算帮锚杆锚固需要的药卷长度 mL R RR KL372 0 379 0 5 11 914 3 11 2 22 2 22 锚 药 锚 药 式中 树脂药卷总长度 锚杆半径 药 L 锚 R 树脂药卷半径 药 R 锚固剂损耗系数 取 K15 1 1 1 K 钻孔半径 R 根据计算结果 应该选取 1 卷型号为 Z2360 的树脂药卷 依上述分析 若选用的锚杆设计锚固力为 50KN 则开切眼两帮 锚固参数可确定为 锚固强度 58 5KPa 锚杆长度 2 0m 锚杆间距 0 9m 锚杆排距 0 7m 锚固长度 0 379m 设计锚固力 50KN 预紧力 20KN 4 1 24 1 2 开切眼顶板锚固参数确定开切眼顶板锚固参数确定 1 顶板支护载荷集度 KPa f bH h b 77 2 45tan q 1 2 顶板锚杆布置密度 848 1 100 772 12 F qKK n 式中 载荷集度q 安全系数K 变形载荷系数 K 锚杆设计锚固力F 顶锚杆布置间 排距 m n a74 0 848 1 11 根据开切眼断面参数 取顶锚杆排距为 0 7m 间距为 0 7m 每 排 10 根锚杆 靠近两帮的锚杆距离巷帮 0 35m 并且分别向巷帮倾 斜约 20 3 锚杆长度的确定 顶板锚杆长度为 mllllll13 2 54321 取为 2 2m 式中 锚杆外露长度 m 取为 0 1m 1 l 黏锚力积聚段长度 m 2 l 可承载锚固结构厚度 m 3 l 锚固段锚固力未重叠区高度 m 4 l 围岩外表面锚固力未重叠区高度 m 5 l 黏锚力积聚段长度 m C P l38 0 1500028 0 14 3 100 2 1 2 1 0 0 2 可承载锚固体厚度 取为 1 0mmhl6 03 5 1 5 1 03 锚固端锚杆影响区未重叠区厚度为 mtg a l 3501 2 7 0 45 2 4 围岩外表面锚固力未重叠区高度 mtg a l 301 2 107 0 45 2 10 5 4 锚固长度的确定 根据顶板岩层锚固条件 锚固长度最小为 ml67 0 150028 004 13 100 0 5 锚杆锚固剂的选取 根据设计锚固长度按下式计算锚杆锚固需要的药卷长度 mL R RR KL236 067 0 5 11 1014 3 11 2 22 2 22 锚 药 锚 药 式中 树脂药卷总长度 锚杆半径 树脂药卷 药 L 锚 R 药 R 半径 锚固剂损耗系数 取 K15 1 1 1 K 钻孔半径 R 根据计算结果 应该选取型号为 K2335 和型号为 Z2335 的树脂 药卷各 1 卷 依上述分析 若选用的锚杆设计锚固力为 100KN 则开切眼顶 板锚固参数可确定为 锚固强度 77KPa 锚杆长度 2 2m 锚杆间距 0 7m 锚杆排距 0 7m 锚固长度 0 76m 设计锚固力 100KN 预紧力 30KN 6 锚索参数的确定 选用 17 8mm 高强度锚索 设计锚固力 300KN 根 则开切眼顶 板每延米锚索数量为 941 F bKq n 锚索排距为 m n a25 0 941 11 若取锚索排距为 1 4m 则每排布置 3 根锚索 锚索距离巷帮 1 2m 锚索间距为 2 3m 锚索最小锚固长度 ml 71 200028 004 13 300 0 根据设计锚固长度按下式计算帮锚杆锚固需要的药卷长度 mL R RR KL3 71 71 5 11 5 7814 3 11 2 22 2 22 锚 药 锚 药 式中 树脂药卷总长度 锚杆半径 树脂药卷 药 L 锚 R 药 R 半径 锚固剂损耗系数 取 K15 1 1 1 K 钻孔半径 R 根据计算结果 应该选取 1 卷型号为 K2360 和 2 卷型号为 Z2360 的树脂药卷 锚索最小长度 取为 7m mHll5 763 05 2 0 载荷体高度H 4 1 34 1 3 开切眼锚固方案开切眼锚固方案 根据以上分析 结合巷道断面尺寸 确定开切眼锚固支护方案 如表 4 1 和图 4 1 所示 表 4 1 开切眼锚固支护材料规格及参数表 锚杆材料型号 间距 mm 排距 mm 设计 锚固 力 KN 最小锚 固长度 mm 每排 根数 锚固 剂型 号及 数量 顶 板 锚 杆 左旋螺纹 钢 HRB335 20 220 0 70070010076010 K2335 Z2335 各 1 支 两 帮 锚 杆 左旋螺纹 钢锚杆和 金属可回 收锚杆 HRB335 18 200 0 900700503792 5 Z2360 1 支 顶 板 锚 索 钢绞线 17 8 70 00 2300140030017003 K2360 1 支 Z2360 2 支 备 注 靠近两帮的顶板锚杆向两帮倾斜 20 靠近顶板和底板的帮锚杆向顶板和底板倾斜 20 开切眼开采帮一侧采用金属可回收锚杆 另一侧采用左旋螺纹钢锚杆 锚杆托盘选用 150mm 150mm 8mm 高强度托盘 锚索托盘选用 300mm 300mm 15mm 高强度托盘 预紧力要求 顶板锚杆 30KN 帮锚杆 20KN 顶板锚索 100KN 钢筋托梁规格 16mm 钢筋焊接 宽度 80mm 沿顶板布置 锚固条件变差的区域 适当增加锚固长度 巷道交叉口处 适当加打锚杆或者锚索 图 4 1 开切眼锚固支护方案 4 24 2 胶带运输顺槽和回风顺槽锚固参数设计胶带运输顺槽和回风顺槽锚固参数设计 4 2 14 2 1 胶带运输顺槽和回风顺槽两帮锚固参数确定胶带运输顺槽和回风顺槽两帮锚固参数确定 巷道掘进断面 15 75m2 掘进高度 3 5m 宽度 4 5m 根据羊泉 煤矿地质报告 顶板岩层平均容重取 26KN m3 顶板岩体的普氏系 数取 2 47 两帮岩体内摩擦角取 27 单根帮锚杆最小锚固力取 50KN 树脂药卷粘结强度取 1 5MPa 则两帮锚固参数确定如下 两帮所需要的锚固强度为 KPaqP 5 46 27sin1 27sin1 75 123 sin1 sin1 其中 q 为两帮可承载锚固体所受载荷集度 KPa f b h l bb q75 12326 47 2 2 7 08 5 0 8 02 5 47 08 2 2 3 b 为巷道等效跨度 mtgb7 0827 5325 4 两帮可承载锚固体厚度 取 0 8m mhl7 0 53 5 1 5 1 03 锚杆布置密度 93 0 50 5 46 0 P P n 帮锚杆布置间 排距 m n a04 1 93 0 11 根据巷道断面参数 取帮锚杆排距为 0 8m 间距为 1 0m 每排 4 根锚杆 上 下帮锚杆距离顶底板 0 25m 并且分别向顶 底板倾 斜约 20 锚杆长度为 4321 lllll 其中 黏锚力积聚段长度 m C P l379 0 1500028 0 14 3 50 0 0 1 锚固端锚杆影响区未重叠区厚度为 mtg a l 501 2 0 1 45 2 2 锚杆外露长度为 l4 根据锚杆施工工艺 一般取 0 1m 锚杆总长度 取为 1 8m mlllll779 1 4321 锚固长度为 ml379 0 1 锚固剂的选取 根据设计锚固长度按下式计算帮锚杆锚固需要的药卷长度 mL R RR KL372 0 379 0 5 11 914 3 11 2 22 2 22 锚 药 锚 药 式中 树脂药卷总长度 锚杆半径 药 L 锚 R 树脂药卷半径 药 R 锚固剂损耗系数 取 K15 1 1 1 K 钻孔半径 R 根据计算结果 应该选取 1 卷型号为 Z2360 的树脂药卷 依上述分析 若选用的锚杆设计锚固力为 50KN 则两帮锚固参 数可确定为 锚固强度 46 5KPa 锚杆长度 1 8m 锚杆间距 1 0m 锚杆排距 0 8m 锚固长度 0 379m 设计锚固力 50KN 预紧力 20KN 根 4 2 24 2 2 胶带运输顺槽和回风顺槽顶板锚固参数确定胶带运输顺槽和回风顺槽顶板锚固参数确定 1 顶板支护载荷集度 KPa f bH h b 3 59 2 45tan q 1 2 顶板锚杆布置密度 42 1 100 3 592 12 F qKK n 式中 载荷集度q 安全系数K 变形载荷系数 K 锚杆设计锚固力F 顶锚杆布置间 排距 m n a839 0 42 1 11 根据巷道断面参数 取顶锚杆排距为 0 8m 间距为 0 8m 每排 6 根锚杆 靠近两帮的锚杆距离巷帮 0 25m 并且分别向巷帮倾斜约 20 3 锚杆长度的确定 顶板锚杆长度为 mllllll03 2 54321 取为 2 2m 式中 锚杆外露长度 m 取为 0 1m 1 l 黏锚力积聚段长度 m 2 l 可承载锚固结构厚度 m 3 l 锚固段锚固力未重叠区高度 m 4 l 围岩外表面锚固力未重叠区高度 m 5 l 黏锚力积聚段长度 m C P l38 0 1500028 0 14 3 100 2 1 2 1 0 0 2 可承载锚固体厚度 取为 0 8mmhl7 05 3 5 1 5 1 03 锚固端锚杆影响区未重叠区厚度为 mtg a l 401 2 8 0 45 2 4 围岩外表面锚固力未重叠区高度 mtg a l 3501 2 108 0 45 2 10 5 4 锚固长度的确定 根据顶板岩层锚固条件 锚固长度最小为 ml67 0 150028 004 13 100 0 5 锚杆锚固剂的选取 根据设计锚固长度按下式计算锚杆锚固需要的药卷长度 mL R RR KL236 067 0 5 11 1014 3 11 2 22 2 22 锚 药 锚 药 式中 树脂药卷总长度 锚杆半径 树脂药卷 药 L 锚 R 药 R 半径 锚固剂损耗系数 取 K15 1 1 1 K 钻孔半径 R 根据计算结果 应该选取型号为 K2335 和型号为 Z2335 的树脂 药卷各 1 卷 依上述分析 若选用的锚杆设计锚固力为 100KN 则顶板锚固 参数可确定为 锚固强度 59 3KPa 锚杆长度 2 2m 锚杆间距 0 8m 锚杆排距 0 8m 锚固长度 0 76m 设计锚固力 100KN 预紧力 30KN 6 锚索参数的确定 选用 17 8mm 高强度锚索 设计锚固力 300KN 根 则顶板每延 米锚索数量为 25 1 F bKq n 锚索排距为 m n a8 0 25 1 11 取锚索排距为 1 6m 则每排布置 2 根锚索 锚索最小锚固长度 ml7 1 200028 004 13 300 0 根据设计锚固长度按下式计算帮锚杆锚固需要的药卷长度 mL R RR KL3 71 71 5 11 5 7814 3 11 2 22 2 22 锚 药 锚 药 式中 树脂药卷总长度 锚杆半径 树脂药卷 药 L 锚 R 药 R 半径 锚固剂损耗系数 取 K15 1 1 1 K 钻孔半径 R 根据计算结果 应该选取 1 卷型号为 K2360 和 2 卷型号为 Z2360 的树脂药卷 锚索最小长度 取为 7m mHll5 663 05 2 0 载荷体高度H 4 2 34 2 3 胶带运输顺槽和回风顺槽锚固方案胶带运输顺槽和回风顺槽锚固方案 根据以上分析 结合巷道断面尺寸 确定巷道锚固支护方案如 表 4 2 和图 4 2 所示 表 4 2 胶带运输顺槽和回风顺槽锚固支护材料规格及参数表 锚杆材料型号 间距 mm 排距 mm 设计 锚固 力 KN 最小锚 固长度 mm 每排根 数 锚固 剂型 号及 数量 顶板 锚杆 左旋螺纹钢 HRB335 20 2200 8008001007606 K2335 Z2335 各 1 支 两帮 锚杆 左旋螺纹钢 HRB335 18 1800 1000800503792 4 Z2360 1 支 顶板 锚索 钢绞线 17 8 7000 2100160030017002 K2360 1 支 Z2360 2 支 备注 靠近两帮的顶板锚杆向两帮倾斜 20 靠近顶板和底板的帮锚杆向顶板和底板倾斜 20 锚杆托盘选用 150mm 150mm 8mm 高强度托盘 锚索托盘选用 300mm 300mm 15mm 高强度托盘 预紧力要求 顶板锚杆 30KN 帮锚杆 20KN 顶板锚索 100KN 钢筋托梁规格 16mm 钢筋焊接 宽度 80mm 沿顶板布置 锚固条件变差的区域 适当增加锚固长度 巷道交叉口处 适当加打锚杆或者锚索 图 4 2 胶带运输顺槽和回风顺槽锚固支护方案 4 34 3 轨道顺槽和进风顺槽锚固参数设计轨道顺槽和进风顺槽锚固参数设计 4 4 14 4 1 轨道顺槽和进风顺槽两帮锚固参数确定轨道顺槽和进风顺槽两帮锚固参数确定 巷道掘进宽度 4 2m 高度 3 5m 掘进断面 14 7m2 根据羊泉煤 矿地质报告 顶板岩层平均容重取 26KN m3 顶板岩体的普氏系数 取 2 47 两帮岩体内摩擦角取 27 单根帮锚杆最小锚固力取 50KN 树脂药卷粘结强度取 1 5MPa 则两帮锚固参数确定如下 两帮所需要的锚固强度为 KPaqP 2 45 27sin1 27sin1 3 120 sin1 sin1 其中 q 为两帮可承载锚固体所受载荷集度 KPa f b h l bb q 3 12026 47 2 2 77 7 5 0 8 02 2 477 7 2 2 3 b 为巷道等效跨度 mtgb77 7 27 5322 4 两帮可承载锚固体厚度 取 0 8m mhl7 0 53 5 1 5 1 03 锚杆布置密度 904 0 50 2 45 0 P P n 帮锚杆布置间 排距 m n a05 1 904 0 11 根据巷道断面参数 取帮锚杆排距为 0 8m 间距为 1 0m 每排 4 根锚杆 上 下帮锚杆距离顶底板 0 25m 并且分别向顶 底板倾 斜约 20 锚杆长度为 4321 lllll 其中 黏锚力积聚段长度 m C P l379 0 1500028 0 14 3 50 0 0 1 锚固端锚杆影响区未重叠区厚度为 mtg a l 501 2 0 1 45 2 2 锚杆外露长度为 l4 根据锚杆施工工艺 一般取 0 1m 锚杆总长度 取为 1 8m mlllll779 1 4321 锚固长度为 ml379 0 1 锚固剂的选取 根据设计锚固长度按下式计算帮锚杆锚固需要的药卷长度 mL R RR KL372 0 379 0 5 11 914 3 11 2 22 2 22 锚 药 锚 药 式中 树脂药卷总长度 锚杆半径 药 L 锚 R 树脂药卷半径 药 R 锚固剂损耗系数 取 K15 1 1 1 K 钻孔半径 R 根据计算结果 应该选取 1 卷型号为 Z2360 的树脂药卷 依上述分析 若选用的锚杆设计锚固力为 50KN 则两帮锚固参 数可确定为 锚固强度 45 2KPa 锚杆长度 1 8m 锚杆间距 1 0m 锚杆排距 0 8m 锚固长度 0 379m 设计锚固力 50KN 预紧力 20KN 根 4 3 24 3 2 轨道顺槽和进风顺槽顶板锚固参数确定轨道顺槽和进风顺槽顶板锚固参数确定 1 顶板支护载荷集度 KPa f bH h b 757 2 45tan q 1 2 顶板锚杆布置密度 38 1 100 7572 12 F qKK n 式中 载荷集度q 安全系数K 变形载荷系数 K 锚杆设计锚固力F 顶锚杆布置间 排距 m n a5 80 38 1 11 根据巷道断面参数 取顶锚杆排距为 0 8m 间距为 0 8m 每排 6 根锚杆 靠近两帮的锚杆距离巷帮 0 1m 并且分别向巷帮倾斜约 20 3 锚杆长度的确定 顶板锚杆长度为 mllllll03 2 54321 取为 2 2m 式中 锚杆外露长度 m 取为 0 1m 1 l 黏锚力积聚段长度 m 2 l 可承载锚固结构厚度 m 3 l 锚固段锚固力未重叠区高度 m 4 l 围岩外表面锚固力未重叠区高度 m 5 l 黏锚力积聚段长度 m C P l38 0 1500028 0 14 3 100 2 1 2 1 0 0 2 可承载锚固体厚度 取为 0 8mmhl7 05 3 5 1 5 1 03 锚固端锚杆影响区未重叠区厚度为 mtg a l 401 2 8 0 45 2 4 围岩外表面锚固力未重叠区高度 mtg a l 3501 2 108 0 45 2 10 5 4 锚固长度的确定 根据顶板岩层锚固条件 锚固长度最小为 ml67 0 150028 004 13 100 0 5 锚杆锚固剂的选取 根据设计锚固长度按下式计算锚杆锚固需要的药卷长度 mL R RR KL236 067 0 5 11 1014 3 11 2 22 2 22 锚 药 锚 药 式中 树脂药卷总长度 锚杆半径 树脂药卷 药 L 锚 R 药 R 半径 锚固剂损耗系数 取 K15 1 1 1 K 钻孔半径 R 根据计算结果 应该选取型号为 K2335 和型号为 Z2335 的树脂 药卷各 1 卷 依上述分析 若选用的锚杆设计锚固力为 100KN 则顶板锚固 参数可确定为 锚固强度 57 7KPa 锚杆长度 2 2m 锚杆间距 0 8m 锚杆排距 0 8m 锚固长度 0 76m 设计锚固力 100KN 预紧力 30KN 6 锚索参数的确定 选用 17 8mm 高强度锚索 设计锚固力 300KN 根 则顶板每延 米锚索数量为 13 1 F bKq n 锚索排距为 m n a88 0 13 1 11 取锚索排距为 1 6m 则每排布置 2 根锚索 锚索最小锚固长度 ml7 1 200028 004 13 300 0 根据设计锚固长度按下式计算帮锚杆锚固需要的药卷长度 mL R RR KL3 71 71 5 11 5 7814 3 11 2 22 2 22 锚 药 锚 药 式中 树脂药卷总长度 锚杆半径 树脂药卷 药 L 锚 R 药 R 半径 锚固剂损耗系数 取 K15 1 1 1 K 钻孔半径 R 根据计算结果 应该选取 1 卷型号为 K2360 和 2 卷型号为 Z2360 的树脂药卷 锚索最小长度 取为 7m mHll5 663 05 2 0 载荷体高度H 4 3 34 3 3 轨道顺槽和进风顺槽锚固方案轨道顺槽和进风顺槽锚固方案 根据以上分析 结合巷道断面尺寸 确定轨道顺槽和进风顺槽 锚固支护方案如表 4 3 和图 4 3 所示 表 4 3 轨道顺槽和进风顺槽锚固支护材料规格及参数表 锚杆材料型号 间距 mm 排距 mm 设计 锚固 力 KN 最小锚固 长度 mm 每排根 数 锚固 剂型 号及 数量 顶板 锚杆 左旋螺纹钢 HRB335 20 2200 8008001007606 K2335 Z2335 各 1 支 两帮 锚杆 左旋螺纹钢 HRB335 18 1800 1000800503792 4 Z2360 1 支 顶板 锚索 钢绞线 17 8 7000 2000160030017002 K2360 1 支 Z2360 2 支 备注 靠近两帮的顶板锚杆向两帮倾斜 20 靠近顶板和底板的帮锚杆向顶板和底板倾斜 20 锚杆托盘选用 150mm 150mm 8mm 高强度托盘 锚索托盘选用 300mm 300mm 15mm 高强度托盘 预紧力要求 顶板锚杆 30KN 帮锚杆 20KN 顶板锚索 100KN 钢筋托梁规格 16mm 钢筋焊接 宽度 80mm 沿顶板布置 锚固条件变差的区域 适当增加锚固长度 巷道交叉口处 适当加打锚杆或者锚索 图 4 3 轨道顺槽和进风顺槽锚固支护方案 4 44 4 一 二号胶带大巷锚固参数设计一 二号胶带大巷锚固参数设计 4 3 14 3 1 一 二号胶带大巷两帮锚固参数确定一 二号胶带大巷两帮锚固参数确定 巷道掘进宽度 4 2m 高度 3 4m 掘进断面 14 28m2 根据羊泉 煤矿地质报告 顶板岩层平均容重取 26KN m3 顶板岩体的普氏系 数取 2 47 两帮岩体内摩擦角取 27 单根帮锚杆最小锚固力取 50KN 树脂药卷粘结强度取 1 5MPa 则两帮锚固参数确定如下 两帮所需要的锚固强度为 KPaqP 644 27sin1 27sin1 9 118 sin1 sin1 其中 q 为两帮可承载锚固体所受载荷集度 KPa f b h l bb q 9 11826 47 2 2 74 7 5 0 8 02 2 474 7 2 2 3 b 为巷道等效跨度 mtgb74 7 27 4322 4 两帮可承载锚固体厚度 取 0 8m mhl68 0 43 5 1 5 1 03 锚杆布置密度 892 0 50 644 0 P P n 帮锚杆布置间 排距 m n a06 1 892 0 11 根据巷道断面参数 取帮锚杆排距为 0 8m 间距为 1 0m 每排 4 根锚杆 上 下帮锚杆距离顶底板 0 2m 并且分别向顶 底板倾 斜约 20 锚杆长度为 4321 lllll 其中 黏锚力积聚段长度 m C P l379 0 1500028 0 14 3 50 0 0 1 锚固端锚杆影响区未重叠区厚度为 mtg a l 501 2 0 1 45 2 2 锚杆外露长度为 l4 根据锚杆施工工艺 一般取 0 1m 锚杆总长度 取为 1 8m mlllll779 1 4321 锚固长度为 ml379 0 1 锚固剂的选取 根据设计锚固长度按下式计算帮锚杆锚固需要的药卷长度 mL R RR KL372 0 379 0 5 11 914 3 11 2 22 2 22 锚 药 锚 药 式中 树脂药卷总长度 锚杆半径 药 L 锚 R 树脂药卷半径 药 R 锚固剂损耗系数 取 K15 1 1 1 K 钻孔半径 R 根据计算结果 应该选取 1 卷型号为 Z2360 的树脂药卷 依上述分析 若选用的锚杆设计锚固力为 50KN 则两帮锚固参 数可确定为 锚固强度 44 6KPa 锚杆长度 1 8m 锚杆间距 1 0m 锚杆排距 0 8m 锚固长度 0 379m 设计锚固力 50KN 预紧力 20KN 根 4 3 24 3 2 一 二号胶带大巷顶板锚固参数