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(100429定稿)13268运料巷锚杆设计 冀中能源峰峰集团万年矿下13268综采工作面运料巷煤巷锚杆（索）支护设计审批主管矿长总工程师开掘副总安全管理部生产技术部调度室生产技术部技术科审核地质设计日期郑琳xx年6月10日 一、地质概述 1、工作面位置及范围下13268工作面井下位于三水平北三采区，南为-440水平保护煤柱，西为13268采空区，东及北为未采掘地区。 地面位置在东万年村及其以南和以北，地面以农田和村庄为主，地面标高215235m，工作面标高-410-550m,平均埋深700m。 2、地质状况本区煤层基本稳定，大煤（2#煤）厚度为3.05.4m，平均4.38m；煤层结构为0.12（0.06）3.6（0.24）0.36；煤层产状倾向6487,倾角1632，平均25，煤质牌号为无烟煤，质硬，其单向抗压强度1525MPA之间，平均18.5MPA。 伪顶厚00.2m，平均0.1m，岩性为炭质页岩，松软，破碎易垮落。 直接顶为粉砂岩，局部直接顶相变为细粒砂岩或砂页岩互层，其厚度为2.08.0m，平均6.0m；其抗压强度为23.648.3Mpa，根据原煤炭部下发地质条件分类细则确定本区顶板为三类顶板。 老顶为中、细粒砂岩组成，灰白色，以石英、长石为主，裂隙发育，钙质胶结；厚4.020m，平均12.0m，岩石坚硬。 底板为粉砂岩，厚约4.0m，其抗压强度27.455.3MPA，平均46.2MPA。 二、巷道断面设计 1、下13268综采工作面运料巷采用锚网梁+锚索支护。 2、一般情况下，巷道设计断面为梯形，断面规格净宽净高=4.4m3.2m。 三、锚杆（索）支护参数设计 1、围岩稳定性分类根据对该区围岩分析，参照峰局煤巷树脂锚杆支护技术规范，对围岩进行分类。 煤层单轴抗压强度煤=1525MPA之间，平均18.5Mp a直接顶单轴抗压强度直接顶=23.648.3MPa，平均35Mpa底板抗压强度底板=27.455.3Mpa，平均46.2Mpa。 巷道埋深（平均）h=700m根据上述条件，参照“锚杆支护煤层巷道围岩稳定性分类”规定，本区巷道围岩定为三类围岩。 2、锚杆（索）支护设计对于本区巷道参照煤矿锚杆支护技术一书中组合梁及悬吊理论计算是比较合理的。 （1）、顶锚杆长度L=L1+L2（端锚）+L31式中L1锚杆外露长度，取0.05m L2锚固有效组厚度L3锚杆锚固段长度，1根锚固剂长0.6m L2=1.935BK1p/（1+2）1/2K1与施工方法有关的安全系数，取1.5B巷道跨度4.4m P组合梁上均布载荷P=rL=252.4=60KPa=0.06MPa r上覆岩层容重取25KN/m3L顶锚杆长度选取值2.4m与组合梁层数有关的系数取0.71组合梁最上一层抗拉强度取3.5MPa2原岩水平应力，2=rZ=0.325700=5250kpa=5.3MPa侧压力系数0.3r上覆岩层容重取25KN/m3Z巷道埋深（平均）h=700m L2=1.9354.41.50.06/0.7（3.5+5.3）1/2=1.03L=0.05+1.03+0.6=1.68m根据以往施工经验，和该区使用锚杆情况，结合本区直接顶厚度为6m，为保证施工安全，选锚杆长度2.4m （2）、顶锚杆锚固力根据峰局煤巷树脂锚杆支护技术规范锚杆锚固力100KN （3）顶锚杆间距D51.55m1（1/KP）1/2式中m1组合梁最下一层岩层厚度0.1m1最下一层岩层抗拉计算强度1KPa K安全系数取10P本层自重均布载荷P=rm1=250.1=2.5KPa D51.550.1（1/102.5）1/2=1.03m根据巷道规格，顶锚杆间距D取0.7m，顶部打7根锚杆。 （4）顶锚杆排距L0=Nn/（2KraL）式中n每排锚杆根数，7根K安全系数，取2.52a巷道掘进宽度一半2.2m L锚杆长度2.4m L0=1007/（22.5252.22.4）=1.06m根据以往经验为安全起见取L0=0.7m （5）角锚杆与水平夹角角锚杆与水平夹角应满足下式要求Lcos0.2+L1式中L1角锚杆进入煤壁的距离0.5m cos0.7/2.4=0.29273取=60 （6）顶锚杆材质及直径顶锚杆设计锚固力为100KN，故选用高强度带纵筋螺纹钢锚杆，材质为20M nSi，直径20mm，杆前端螺纹滚丝而成，其屈服载荷为104.7KN，极限载荷为160KN。 （7）锚固剂锚固剂数量L锚=n2卷L卷/（2孔-d2）L锚锚固剂充填长度600mm式中n锚固剂卷数卷树脂锚固剂直径23mm L卷树脂锚固剂长度600mm孔锚杆孔直径28mm d锚杆直径20mm n=600（282-202）/（232600）=0.7故取n=1卷考虑锚杆快速安装，选用ck2360树脂锚固剂1卷，K2360树脂锚固剂一卷，和Z2360树脂锚固剂1卷，共三卷，校核其锚固力。 P锚=3.14孔1L锚K式中孔锚杆孔直径28mm=0.028m1锚固剂与孔壁粘结强度，取1.6MPa=1600Kpa L锚锚固剂长600mm K药卷长度充填系数1.6P锚=3.140.02816000.61.6=135100KN满足要求 （8）帮锚杆长度两帮潜在松塌区宽度L1=htg（45-/2）式中h巷道掘进高度，3.2m煤体内摩擦角56.3L1=3.2tg（45-56.3/2）=0.97m故帮锚杆长度为L=L1+L2+L3式中L1两帮潜在松塌区宽度取0.97m L2帮锚杆锚固长度0.6m3L3外露长度0.07m L=0.97+0.6+0.07=1.64m依经验取锚杆长度2.4m （9）帮锚杆间距D1/2L=1/22.4=1.2m根据经验梯形断面帮锚杆间距取0.7m； （10）帮锚杆锚固力A3钢帮锚杆设计锚固力60KN （11）帮锚杆材质及直径帮锚杆设计锚固力60KN，故选直径18mm，A3钢锚杆，其极限载荷66KN，杆前端螺纹滚丝而成。 （12）帮锚杆锚固剂帮锚杆锚固剂选用Z2860树脂锚固剂2卷，校核其锚固力。 P锚=3.14孔1L锚K式中孔锚杆孔直径，孔=32mm=0.032m1锚固剂与孔壁之间的粘结度，1000Kpa L锚锚固剂长度0.6m K药卷长度充填系数1.0P锚=3.140.03210000.61.0=60.2KN60KN满足要求 （13）锚索补强支护参数根据锚索支护机理，其参数设计参照锚杆悬吊理论进行计算根据下13268工作面地质评估报告和工程类比法，依经验选取锚索支护参数，顶锚索长度暂定8m，待施工时每10米打顶板探眼，视揭露煤层顶板情况确定锚索长度，但施工时锚索必须锚固到老顶中1.5m以上。 顶锚索在巷道中间顺巷道方向布置三排，间排距1.4m，每两根锚索用一根18#槽钢进行连锁固定，槽钢长2米，迈步交替前进。 加强对顶板离层监测，根据监测数据适当调整锚索间排距。 帮锚索长度4m，锚索在巷道上帮顺巷道布置两排，锚索排距2m，间距5.0m；在巷道下帮中间顺巷道方向布置一排锚索，锚索间距5.0m。 锚索的材料顶锚索采用直径21.6m低松弛钢绞线，其破断载荷为480KN。 帮锚索采用直径15.24mm低松弛钢绞线，其破断载荷为260KN。 锚固剂顶锚索设计初锚固力200KN，锚固剂选用CK2860树脂药卷1卷，Z2860树脂药卷2卷；帮锚索设计初锚固力100KN，锚固剂选用CK2360树脂药卷1卷，Z2360树脂药卷2卷。 （14）其它支护材料托板锚杆均配备20020010mm的A3钢板，角锚杆使用专用角托板。 两帮锚索配备大托板（40030010mm铁托板）。 4网为了防止顶板危岩冒落和片帮，顶板和两帮均铺设金属菱形网,网与网搭接0.1m，每200mm用12#铁丝连接。 W钢带采用长5.2m，宽260mm的W钢带支护顶板。 每根顶锚索锁具与槽钢之间垫26020010mm铁托板 四、巷道支护及断面（见附图）采用“锚网梁+锚索补强”联合支护。 顶锚杆为02400mm高强度左旋20SiMn钢螺纹钢锚杆，锚杆间排距为700700mm，顶板中间顶锚杆要垂直顶板，两边顶锚杆向邦倾斜要有300的夹角。 帮锚杆为182400mm高强度左旋20SiMn钢螺纹钢锚杆，锚杆间排距700mm，两帮锚杆最上一根距顶为100mm，最下面的一根锚杆向下要与煤帮有不小于300的夹角,打在两邦最底根处。 顶锚索规格为21.68000mm的钢绞线，锚固剂选用CK28601卷和Z2860树脂药卷2卷，顺巷道布置三排，间排距1.4m，每两根锚索用一根18#槽钢进行连锁固定，槽钢长2米，迈步交替前进，帮锚索锚固剂选用CK23601卷和Z2360树脂药卷2卷。 帮锚索规格为:15.24mm4.0m钢绞线。 上帮布置两排锚索，排距2.0米，间距5.0m，每根锚索用一个大托板（40030010mm铁托板）固定在梯子梁，上排锚索距离顶板0.5米；下帮布置一排锚索，锚索布置在下帮中间，锚索间距5.0m,每根锚索用一个大托板（40030010mm铁托板）固定在梯子梁上。 梯子梁为18mm园钢焊制而成，顶板W钢带长度为5.2m；上帮梯子梁长度为4.2m；下帮梯子梁长度为2.4m。 顶板W钢带横向使用，两帮梯子梁竖向使用，槽钢顺巷道方向纵向使用抬住顶板W钢带。 巷道掘进期间采用轨道式前探梁进行临时支护。 一般情况下，巷道设计断面为梯形，断面规格净宽净高=4.4m3.2m，煤层倾角变大时，巷道可适当破顶；煤层倾角过大且围岩破碎时可采用拱形断面，巷道断面规格净宽净高=4.4m3.2m。 当遇断层较大或顶板特别破碎，或煤层在巷道上方，或巷道为全岩、半煤岩等特殊条件，经安监科、调度室、技术科现场调查研究后制定支护方案。 五、巷道监测煤巷锚杆支护从支护机理和参数计算上有其特性，必须进行巷道监测，通过信息反馈优化支护参数，并为以后煤巷锚杆支护提供依据。 1、每隔20m安设一顶板离层指示仪，锚索测力计，锚杆测力计，顶板位移计，两帮位移计，离层指示仪要安设在巷道顶板中央，其安设5必须及时，距工作面迎头不超过5米。 巷道开口、透口、断层等特殊地点加设监测数据。 2、单位技术员每班都要认真观测5组监测仪器数据变化。 新安设监测仪器，一周之内每天观测一次，7天后如果稳定，每3天观测一次。 留有记录经主管副总审批，密切注意观察顶板及两帮围岩移动情况，当顶板位移达到50mm时，必须通知技术科、安监科、调度室现场调查，采取缩小锚杆排距、加使棚子等加强支护办法，当顶板位移达到100mm时，必须停止掘进，由外向里进行架棚支护，以里巷道不得有人。 3、巷道每打设50根锚杆必须进行一组（3根）锚杆拉拔试验。 拉拔加载至锚杆设计锚固力的90%。 有一根不合格时再抽检一组，若第一组抽检有两根（含两根）以上或第二组抽检仍达不到上述要求，要立即停止作业，查明原因及时采取措施。 4、抽样一组（3个）螺母，采用扭矩扳手对螺母扭矩进行检查，每个螺母的扭紧力矩应不小于100Nm，若其中一个不符合要求，将扭矩不足的螺母拧紧即可，超过两个时，须将本班安装的螺母全部拧紧一遍。 5其它由施工单位按峰煤生 （1998）3号文件规定制定详细措施。 六、安全技术措施 1、工作面迎头必须采取临时支护措。 打临时锚杆或打设内注式液压柱进行临时支护。 2、顶板锚杆要露头即锚，快速安装，帮锚杆、距头不超过2排打设，剩余帮锚杆滞后前头不超过5排打设。 锚索滞后前头不超过5米。 3、锚杆孔直径保证“三径匹配”。 4、本设计确定必须用锚杆钻机打设锚杆眼，必须采用锚杆机上紧锚杆螺