锚杆支护参数计算

1 地质条件 岱庄煤矿综掘煤巷位于313采区中部，沿3上煤层顶板掘进，巷道底板标高在-203-208m，地表松散层厚度平均36m；煤层厚度为3383m，平均34m；煤层直接顶为砂质泥岩，厚度在06095m之间，平均08m；老顶为细砂岩，厚度15m左右；底板为粉砂岩，厚度在115858m，平均为49m。 煤巷两侧及底板为煤体，粘聚力045MPa、内摩擦角26、容重133kgm3、单向抗压强度635MPa；煤巷顶板为砂质泥岩，粘聚力2MPa、内摩擦角28、容重276kg/m3单向抗压强度20MPa；原岩应力648MPa；围岩稳定性系数为17，巷道围岩为类，属较稳定围岩。2 锚杆及托盘材料目前顶板锚杆采用16mm螺纹钢，设计强度240MPa，托盘为铸钢托盘；两侧采用压缩木锚杆，设计强度176MPa。3 锚杆支护参数计算31锚杆长度计算 (1) 式中：为锚杆外露长度，一般为01m；为被锚固围岩的厚度， (2) (3) 式中：巷道围岩塑性区半径；为矩形断面的等效圆掘进半径(见图1)，其值为218m；为巷道宽度或高度，两者之间取小值，即=26m。 将上述巷道围岩参数代入式(3)得： 巷道顶板岩层： 卷道侧壁(煤体)： 由式(2)，得锚杆锚固区围岩厚度： 煤巷顶板岩层： 煤巷侧壁(煤体)： 将分别代人式(1)，得锚杆总长度为： 煤巷顶板： 煤巷侧壁： 根据以上理论计算的锚杆长度，结合工程实践中锚杆长度与围岩稳定性之间的关系，认为锚杆长度为巷宽的05倍已足够了，更长的锚杆将达不到明显提高支护效果的目的，另外，该处的巷道顶板塑性区为16m，巷道侧壁煤体塑性区宽度为18m，综合这些因素，最后确定锚杆长度为煤巷顶板；煤巷侧壁32锚杆密度计算锚杆密度的设计原则是保证承受围岩锚固区内的重量，并具有一定的安全系数尼。，即 (4) 设顶板采用18mm的螺纹钢锚杆，侧壁采用38mm的压缩木锚杆，将有关参数代入式(4)，得锚杆的支护密度为 煤巷顶板： 煤巷侧壁：33 锚杆的间排距计算 为便于施工，锚杆的间排距应尽量相等，由上面得到的顶板锚杆密度为12根m2，相应的每根锚杆需要支护的面积为083 m2，则锚杆的间排距为910mm 910mm按照规范规定，锚杆间排距应小于或等于锚杆长度的12，最后确定顶板锚杆的间排距为750mm 750mm。 巷道两侧围岩(煤体)支护密度为2根m2，每根压缩木锚杆需要支护的面积为05 m2，则压缩木锚杆的间距为700mm，排距为750mm，设计锚固力为20kN。34锚杆托盘面积A0 锚杆内端须安装托盘，为使与托盘接触的围岩表面不被压坏，托盘应具有一定的承压面积，其面积可按下式计算，即 (5)式中：卜锚杆的设计工作阻力，其值为煤体的单向抗压强度，其值为一托盘与围岩接触面积的不均匀系数，一般取04。将、值代入式(5)，则托盘面积为：设计托盘为金属圆形，厚度15mm，内孔为16rnm，则托盘外径D为4 配套支护材料选择41 金属网规格选择 考虑到3上煤体强度较低，在支承压力作用下巷道顶板及两侧易产生塌落及片帮，为防止这种现象发生，煤巷支护除锚杆以外，还需铺设金属网。金属网除可防止围岩的塌落和片帮以外，还将锚杆之间松动的围岩压力进行传递，使得锚网支护结构受力均匀。 金属网采用10#铁丝编制，顶网4100mm1000mm，帮网2600mm1000mm；顶网之间及顶网与帮网之间应搭接200mm，并隔扣相联。42钢带敷设要求 巷道顶板采用BHW一32803500型W钢带进行加强支护。钢带的作用是：一方面能保持顶板的平整，另一方面将顶板锚杆连结起来，形成一个支护结构，当顶板某一锚杆失效时，因钢带的作用仍能保持对顶板围岩的有效支护。5 煤巷锚带网支护技术效果评价 (1)锚带网支护是主动支护，它能及时加固围岩，充分发挥围岩的自身强度，以减少围岩的变形和松动。 (2)由于锚带网支护，既能够有效的控制巷道围岩变形，又能极少占用巷道有效空间，从而提高了巷道断面利用率。 (3)由于锚网支护防止了巷道围岩的早期破坏及巷道顶板早期离层，减少了维护工作量，使片帮现象减少。该支护系统若锚杆或托盘破坏失效，钢带或金属网也能有效地将力传递到其它锚杆上，使整个支护系统仍能发挥作用，提高了安全性。 (4)锚带网支护减少了坑木消耗，有效地预防了自然发火事故的发生。 (5)采用锚带网支护后，不需要运输大量的支护型钢及其它辅助材料，改善了巷道工作环境，减轻了工人的劳动强度，加强了循环进度。