煤矿锚杆支护技术参数

煤层集中皮带机道锚杆锚索支护

参数设计及计算方法

煤层平均厚度3.5m，煤层结构简单，夹石层数1~2层，夹石岩性为炭质泥岩、泥岩、粉砂岩，厚度一般为0.20~0.40m，煤层顶板岩性为砂砾岩、粉砂岩、细砂岩及泥岩；煤层底板岩性有炭质泥岩、粉砂岩、砂砾岩。

煤层集中皮带巷断面设计为矩形，巷道宽度4.0m，高度3.2m，采用锚网梁索联合支护方式支护顶板，锚网支护方式支护巷帮。

一、巷道锚杆支护参数设计

（一）顶板锚杆支护参数确定

1、锚杆支护参数确定采用悬吊作用理论进行。

1）锚杆长度的确定

LLLL =++312L——锚杆长度，m；式中

L——锚杆外露长度，m；1L——锚杆有效长度，m；2L——锚杆锚固长度，m。3L的确定）锚杆外露长度（11LL=0.05m

，一般）0.02～0.03m（螺母厚度垫板厚度= ++11（2）锚杆有效长度L 的确定2．

L的确定：采用解释法中普式自然平衡拱巷道顶锚杆有效长度2L。理论确定2L=1.8B/f 3时，f≥f——普氏系数，取4.5；式中B——巷道跨度，取4m；

L= 1.8B/f =1.6m，取1.65m

L = 0.3~0.4m，取0.3m。3LLLL=

2L的确定（3）锚杆锚固长度3

0.05+1.6+0.3=1.95m，结合矿井实际，=++取因此，321L=2.0m。

2）锚杆间排距的确定

对锚杆支护巷道，考虑施工工艺通常取间排距相等，锚杆间排D按下式计算：距

DL=0.5*2=1m≤0.5

3）锚杆直径的确定

d可按下式计算：锚杆直径d=L/110=2000/110=18.2mm，锚杆直径取20mm＞18.2mm

4）锚杆锚固力计算

锚杆锚固力可按下式计算：

Q——锚杆锚固力，t；式中

2rDQ?KL2

K——锚杆安全系数，取2~3；

L；m——锚杆有效长度，2．

3r。——视密度，t/m2rD?KLQ=3*1.60*1*1.45=69.6KN，采用直径20mm 的等强螺纹钢2锚杆通过树脂药卷锚固后，锚固力约70KN≥Q=69.6 KN，符合要求。

锚杆锚固采用树脂药卷。当顶部煤体较好时，锚杆锚固方式可端部锚固；当顶板煤体松软破碎时，采用全长锚固。

（一）煤帮锚杆支护参数确定

1）煤帮锚杆长度

煤帮锚杆的作用主要是控制因剪切而造成的两帮煤体松动与挤出，煤

帮锚杆必须穿过潜在的剪切松塌，其长度必须满足下式要求：

L≥L＋L＋C＝1.9m

30式中：L——煤帮锚杆长度m；

L——煤帮锚杆外露长度0.1m；0L——煤帮锚杆在潜在松塌区之外的

锚固长度0.3m；3C——巷道两帮松塌破坏深度系数1.5m。

根据实际选取长度为2.0m的煤帮锚杆。

2）煤帮锚杆间排距

煤帮锚杆的间排距与顶板锚杆的排距相同，为1.0m。

3）两帮侧压值Qs计算公式????m/100KN45?cos）]＝（?tgh?Q＝KC??[?sin＋b?2su22；——顶板潜在的冒落拱高度式中： b4m K；——采动影响系数2u C——巷道两帮松塌破坏深度系数1.5m；

?3；——煤体容重14.5KN/m2h——巷道掘进高度3m；

?——煤层倾角°；

——煤体内摩擦角34°。?-2煤层集中皮带巷掘进时基本不受采动影

响，采动影响4．

系数K u取1，

则每个煤帮测压值为：100/4=25KN/m，要求帮锚杆的锚固力不小于

25 KN，根据现场实际，现设计使用的直径18mm的金属锚杆锚固力不

小于30KN≥25 KN，能够满足安全使用要求。

二、锚索支护参数的确定

锚索由索体、锚具和托板等组成，索体一般用具有可弯曲、柔性的钢

绞线制成。锚索的特点是锚固深度大、承载能力高、可施加较大的预紧力，因而可获得比较理想的支护效果。其加固范围、支护强度、可靠性是普通锚杆支护所无法比拟的。

表1锚索索体的力学性能

?/%

/ 延伸率mm拉断载荷/kN直径结构 /3.5

260

15.2

7

1×4

353

17.8

（1）锚索长度的确定

XXX X = + + 321=0.3+4+1.5=5.4m

根据现场实际，顶板为全岩层，稳定性较好，且层间距平均仅5.8m，取5m。

X——锚索外露长度，取0.3m；式中1X——锚索锚固长度，取1.5m；

XBB为巷道跨度，m。 ==4m。2（2）3X——潜在不稳定岩层高度，2

锚索排距

2ksBγ/4σ=3．

=3×260/（4×42×12.0×0.5）=2.0m

式中σ——每根锚索最低破断载荷，260 kN；

B——巷道宽度，4m；

3；γ——煤岩体积力，12.0kN/m

k——安全系数，取0.5；

由于巷道宽度为4m，因此，布置2排锚索，即锚索排数为2排，排距2m，布置在靠巷道中间位置。

（3）锚索间距

mBn=（0.85×4=0.85）//2=1.7m

取1.5m。

n——排数；式中B——巷道宽度，4m 。

故锚索采用长度5m、直径17.8mm的钢绞线预应力锚索，锚索排拒2m、间距1.5m。

基于以上测算和分析，我矿掘进巷道顶板支护锚杆选用长2.0m，φ20mm的左旋无纵筋等强锚杆，巷道两帮支护锚杆选用长1.8m，φ18mm 的普通螺纹钢锚杆。

锚索选用直径为φ17.8mm的钢绞线，以锚入顶板稳定岩层1.5m为宜。