掘进巷道顶板支护验算及论证.doc

掘进巷道顶板支护验算及论证一、锚杆、锚索支护参数计算（按断面宽3.4m*高2.8m计算）按巷道断面为3.42.6进行验算，采用162200锚杆配合砼托板，锚索采用15.244800进行支护。1、按悬吊作用理论锚杆支护参数的计算（1）锚杆长度L的确定：L=l1+l2+l3式中：l1锚杆外露长度，采用托板、垫片支护，l1取160， l2锚杆有效长度。 l2= B巷道跨度。取3400 f普氏岩石坚固性系数，由于直接顶为复合性顶板，取最小值，4.5l2=377.8 l3深入稳定岩层长度，按锚固粘结力（dcl3）等于杆体屈服或拉断承载力（）而得的公式估算：l3=392 式中：d锚杆直径，16； t杆体材料的设计抗拉强度，16螺纹钢锚杆设计抗拉强度为490Mpa。 c锚杆与树脂的粘结强度，螺纹钢取5.0Mpa。锚杆长度：L=l1+l2+l3=160+377.8+392=929.8所以锚杆采用长度2200mm能够满足使用要求。（2）按锚杆杆体承载力与等抗拉拔力强度原则确定锚杆直径d锚杆锚固力Q等于锚杆杆体承载力P，P=，由P=Q得：式中：Q按我矿现场抗拉拔力试验数据取7t相当于68600N； t锚杆杆体材料的设计抗拉强度，按普通低碳钢抗拉强度取值420Mpa。所以锚杆直径选择为16大于14.4可满足支护需要。（3）锚杆排间距根据每根锚杆悬吊岩石载荷大小确定锚杆间距（a）与排距（b）（通常a=b），及锚杆悬吊岩石载荷（G=a2l2）等于锚杆的锚固力（Q）。在考虑安全系数（K）的情况下a=0.028d式中：a锚杆间距，取1m； K锚杆安全系数，一般取K=1.51.8，取最大值1.8； 岩石容重，KN/m3。取25.6 l2锚杆有效长度：2.2-0.16-0.392=1.648m。a=0.02816=1.0528m锚杆排间距采用1m1m，能满足支护要求。（4）锚索参数设计根据我矿施工经验，锚索支护使用的钢绞线长度应根据巷道顶板岩性特征来确定，以确保钢绞线锚固在稳定的岩层中。锚索长度的确定 为了加强锚固体的强度，减少煤岩顶板冒落，采用预应力锚索作加强支护，采用低松弛、高强度钢绞线，直径为15.24钢绞线的最低破断载荷为260KN，应用悬吊理论进行参数计算:锚索长度:L=l1+l2+l3L锚索长度；l1锚索外露长度，取0.30；l2巷道顶板潜在破坏范围，取L2=2.5；l3锚索伸入老顶长度，按l3=计算式中 锚索直径为15.24 t锚索钢绞线的抗拉强度，260KN的破断载荷作用在15.24的钢绞线上相当于强度1425Mpa 所以t取1425Mpac钢绞线与树脂粘结强度，取10Mpa代入数据得L3=543。计算得：L=0.3+2.5+0.543=3.343采用15.244800mm锚索能满足支护要求。按悬吊理论验算锚索排间距：为防止巷道顶板岩层发生大面积整体跨落，采用15.244800mm的钢绞线将锚杆加固的“组合梁”整体悬吊于稳定岩层中校核锚索排间距，冒落方式按最严重的冒落高度大于锚杆长度的整体冒落考虑。此时，靠锚索发挥悬吊作用，在忽略岩体粘结力和内摩擦力的条件下，取垂直方向力的平衡，可用下式计算锚索排、间距。L=nF2/BH-(2F1sin)/L1式中 L锚索间距，m； B巷道最大冒落宽度，取3.4m； H巷道冒落高度，按最严重冒落高度取2.5m； 岩体容重，25.6kN/m3； L1锚杆排、间距，1m； F1锚杆锚固力，70kN；F2锚索极限承载力，取260kN；锚杆与巷道顶板的夹角，