煤巷道掘進支護設(shè)計說明

1、徐州李堂礦業(yè)有限公司 9-2煤層巷道掘進支護設(shè)計9-2煤層巷道掘進支護設(shè)計說明一、巷道支護材料使用依據(jù)：（一）依據(jù)錨桿噴射混凝土支護技術(shù)規(guī)范 GB50086-2001要求：噴射混凝土支護的厚度最小不應(yīng)低于50mm、最大不宜超過200mm,其混凝土設(shè)計強度等級不應(yīng)低于C20。（二）煤炭系統(tǒng)的經(jīng)驗：噴射混凝土的厚度主要決定于巷道跨度及圍巖性質(zhì)。一般認為不應(yīng)小于50mm和超過200mm以上。一般跨度在5m以上的不穩(wěn)定圍巖，圍巖厚度150-200mm;一般跨度為3-5m、較穩(wěn)定的圍巖噴層厚度取80-120mm;對于跨度小于3m、圍巖穩(wěn)定性好，噴層厚度可取50mm。 C1煤：煤普氏系數(shù)f=13（軟-比較

2、軟）；C1煤底板（灰黑色泥巖，砂質(zhì)泥巖）普氏系數(shù)f=2-4（中等堅固巖石），C1煤頂板（中、細砂巖）普氏系數(shù)f=7-11（堅固性巖石）。9-2煤：煤普氏系數(shù)f=23（比較軟）二、 支護設(shè)計方案滿足安全及支護要求的前提下，巖巷及煤巷全斷面支護錨桿根據(jù)巖性不同有左旋等強螺紋鋼錨桿18×2200mm、左旋等強螺紋鋼錨桿18×1800mm。噴漿厚度設(shè)計100mm，噴射砼強度等級為C20。支護防其他相關(guān)要求： （一）滿足安全及支護要求的前提下，對于服務(wù)年限較長且跨度較大的巷道設(shè)計噴漿厚度控制在100mm上下，減少巷道噴漿量。（二）加強對施工單位超欠挖現(xiàn)象的監(jiān)督力度，要求施工工區(qū)根據(jù)地

3、質(zhì)條件調(diào)整爆破參數(shù)和施工方法控制掘進頭超欠挖現(xiàn)象。巷道放炮后巷道荒高、荒寬允許誤差為0+100毫米。另錨桿托盤貼近巖面，不得松動。錨桿外露長度不得超過規(guī)程規(guī)定。由企管部、生產(chǎn)部、安監(jiān)部負責(zé)對各迎頭進行抽查，對存在超挖巷道現(xiàn)象的施工單位按照礦相關(guān)規(guī)定進行處罰。（三）理論支護強度計算僅作為在正常條件的參考數(shù)據(jù)，根據(jù)煤巷錨桿支護技術(shù)規(guī)范規(guī)定：錨桿支護作業(yè)時，如遇復(fù)雜地段，應(yīng)停止作業(yè)、分析原因，采取措施后方施工。復(fù)雜地段應(yīng)優(yōu)先選用錨桿、錨索、錨注等支護形式進行支護，并適當加大支護密度。  三、支護設(shè)計強度理論計算附表按堅固性系數(shù)對巖石可鉆性分級表巖石級別堅固程度代 表 性 巖 石f最堅固最堅

4、固、致密、有韌性的石英巖、玄武巖和其他各種特別堅固的巖石。20很堅固很堅固的花崗巖、石英斑巖、硅質(zhì)片巖，較堅固的石英巖，最堅固的砂巖和石灰?guī)r。15堅固致密的花崗巖，很堅固的砂巖和石灰?guī)r，石英礦脈，堅固的礫巖，很堅固的鐵礦石。10a堅固堅固的砂巖、石灰?guī)r、大理巖、白云巖、黃鐵礦，不堅固的花崗巖。8比較堅固一般的砂巖、鐵礦石6a比較堅固砂質(zhì)頁巖，頁巖質(zhì)砂巖。5中等堅固堅固的泥質(zhì)頁巖，不堅固的砂巖和石灰?guī)r，軟礫石。4a中等堅固各種不堅固的頁巖，致密的泥灰?guī)r。3比較軟軟弱頁巖，很軟的石灰?guī)r，白堊，鹽巖，石膏，無煙煤，破碎的砂巖和石質(zhì)土壤。2a比較軟碎石質(zhì)土壤，破碎的頁巖，粘結(jié)成塊的礫石、碎石，堅固的煤

5、，硬化的粘土。1.5軟軟致密粘土，較軟的煙煤，堅固的沖擊土層，粘土質(zhì)土壤。1a軟軟砂質(zhì)粘土、礫石，黃土。0.8土狀腐殖土，泥煤，軟砂質(zhì)土壤，濕砂。0.6松散狀砂，山礫堆積，細礫石，松土，開采下來的煤。0.5流沙狀流沙，沼澤土壤，含水黃土及其他含水土壤。0.3（一）C1煤：煤普氏系數(shù)f=13；C1煤底板（灰黑色泥巖，砂質(zhì)泥巖）普氏系數(shù)f=2-4，C1煤頂板（中、細砂巖）普氏系數(shù)f=7-11。（二）9-2煤：煤普氏系數(shù)f=23；煤層頂板為中砂巖，具緩波狀層理，層面含較多植物化石碎片，局部被粉砂巖取代或有粉砂巖偽頂，厚28.5m，一般在57m左右；常出現(xiàn)有粉砂巖或泥巖偽頂，厚0.150.90m，易于

6、塌落；底板為砂巖，偶為粉砂巖或粉、細砂巖互層，厚1015m，局部有泥巖、炭質(zhì)泥巖偽底，厚0.120.15m，遇水易膨脹，干燥時又易于風(fēng)化為松散狀。規(guī)格屈服強度MPa 抗拉強度MPa伸長率%尾部螺紋承載強度MPa18×2000mm（螺紋鋼）33549016桿體極限強度85%錨桿規(guī)格（螺紋鋼）承載力（kN）18mm85（三）錨桿規(guī)格確定錨桿直徑計算：d=（4Q/t）1/2=4×0.0588/（3.142×375） 1/2=0.014128md錨桿最小直徑，mt錨桿桿體的抗拉強度，MPaQ錨桿錨固力，一般按經(jīng)驗取6噸合0.0588MN經(jīng)計算選擇錨桿直徑18mm符合要求。

7、現(xiàn)使用18螺紋鋼錨桿屈服強度335 Mpa，抗拉強度490Mpa；錨桿屈服強度計算采用18螺紋鋼錨桿，若達到設(shè)計錨固力60KN/根，則錨桿的屈服強度應(yīng)滿足：smin=F/S=235Mpa。smin錨桿屈服強度，Mpa；F錨桿所受的力，取60KN；S錨桿斷面面積，S=r²,r=9mm；根據(jù)MT 146.2-2002樹脂錨桿行業(yè)標準：應(yīng)優(yōu)先選用屈服強度大于335 MPa螺紋鋼桿體，在滿足錨桿支護需要時，也可采用屈服強度大于235 MPa的普通熱軋圓鋼。另支護規(guī)范規(guī)定：一般情況下，錨桿的長度應(yīng)大于2倍錨桿間距。根據(jù)以上計算設(shè)計選用18左旋等強螺紋鋼錨桿符合規(guī)范要求。（四）懸吊作用理論設(shè)計錨

8、桿支護參數(shù) 1、巖巷（半煤巖）支護強度計算錨網(wǎng)噴支護材料為左旋等強螺紋鋼錨桿，錨桿布置方式選用矩形布置，錨固劑為CK2370樹脂藥卷,錨噴厚度為80毫米，噴射砼強度等級為C20。 按懸吊理論計算錨桿參數(shù)：、錨桿長度計算：L = KH + L1 + L2式中：L 錨桿長度，米；H 冒落拱高度，米； K 安全系數(shù)，取K=2； L1 錨桿錨入穩(wěn)定巖層的深度，取0.7米； L2 錨桿在巷道中的外露長度，L2=托盤高度+螺母厚度+錨桿外露長度+網(wǎng)厚度 =25+35+40+12=112毫米=0.112米； H = B/2f=4.2/10=0.42(米） 式中：B 巷道開掘?qū)挾?，取B=4.2米；f 巖石堅固

9、性系數(shù)，取f411，取5； 則L=2×0.42+0.7+0.112=1.652（米）f4時 計算得 H=0.8172米 式中：h 巷道開掘高度，取3.15米 幫 巷道內(nèi)摩擦角，取40°。（根據(jù)采礦技術(shù)手冊）則L=2×0.8172+0.5+0.1122.24（米）、錨桿間、排距計算，通常間排距相等，取a：<1> 根據(jù)錨桿支護規(guī)范：a0.5L=0.5×1.8=0.9ma = =1.12米 式中： a錨桿間、排距，米； Q錨桿設(shè)計錨固力，60KN/根； H 冒落拱高度，取 0.8172米； r被懸吊巖石的重力密度，取25.5KN/m³ K

10、安全系數(shù)，取 K=2；通過冒落拱高度計算，巖石堅固性系數(shù)f5時，選用直徑18毫米、長度1800 毫米的左旋等強螺紋鋼錨桿，錨桿間、排距為800毫米×800毫米，符合支護要求。巖石堅固性系數(shù)f4時，應(yīng)選取長度2200 毫米以上左旋等強螺紋鋼錨桿?，F(xiàn)場具體巖石堅固性系數(shù)選擇參照堅固性系數(shù)對巖石可鉆性分級表。2、煤巷（順槽）支護強度計算順槽設(shè)計采用18×1800mm螺紋鋼錨桿配8mm×150mm×150mm孔徑為21mm的錨桿托盤支護。巷道兩幫在滿足錨桿支護需要時，采用16×2000mm圓鋼錨桿配8mm×150mm×150mm孔徑

11、為21mm的錨桿托盤支護。錨桿參數(shù)如下：（1）頂錨桿通過懸吊作用，幫錨桿通過加固幫體作用，達到支護效果的條件，應(yīng)滿足：LL1+L2+L3式中L錨桿總長度，m；L1錨桿外露長度（包括鋼帶、托板、螺母厚度），m；L2有效長度（頂錨桿取圍巖松動圈冒落高度b，幫錨桿取幫破碎深度c），m;L3錨入巖（煤）層內(nèi)深度，m。其中圍巖松動圈冒落高度b= 巷道幫錨桿有效長度c的確定：c=（1+ f）/（1+2 f）+（B1）/（B+1）式中B、H巷道掘進荒寬、荒高；B取4.2；H取3.3； 頂板巖石普氏系數(shù),考慮f=3時； 兩幫圍巖的似內(nèi)摩擦角，=40°。（根據(jù)采礦技術(shù)手冊） b 頂錨桿有效長度 c幫錨

12、桿有效長度經(jīng)計算：b=1.31;c=0.525; L1=0.112; L3=0.5;代入公式：LL1+L2+L3頂錨桿2.2m L0.112+1.31+0.7=2.122m；幫錨桿1.8m L0.112+0.525+0.7=1.34m；通過計算采用頂錨桿18×2200mm，幫錨桿18×1800mm螺紋鋼錨桿能滿足需要。（2）校核頂錨桿間、排距：應(yīng)滿足 根據(jù)錨桿支護規(guī)范：a（0.8m）0.5L=0.5×1.8=0.9m理論公式計算 式中錨桿間、排距，m； 錨桿設(shè)計錨固力，kN/根；取60 kN/根 k安全系數(shù)，取2；（松散系數(shù)）L2有效長度（頂錨桿取b）;b=0.8

13、127。巖體容重 取25.5KN/m³。帶入公式計算得 a1.12m通過計算錨桿0.8m的間排距能滿足需要。3、加強錨索支護計算加強錨索采用的型號為SKP17.8/1860型礦用錨索（配套鎖具），直徑為17.8mm鋼絞線,抗拉強度為1860Mpa。設(shè)計承載力230kN。安全系數(shù)取2。錨索參數(shù)如下：規(guī)格mm破斷負荷kN屈服負荷kN伸長率%L05001000h松弛率強度Mpa17.8264.6-269.4234.64-5.52.51860以下為錨索長度及間、排距計算：錨索長度的確定 X = X1 + X2 + X3 = 0.3 +4.2 +1.5 =6m 取6m 式中： X1錨索外露長度

14、，取0.3-0.4m； X3錨索的錨固長度，取1.5-2m； X2錨索的有效錨固長度。 全巖穩(wěn)定頂板X2 =B=4.2 全煤或復(fù)合頂板X2 = 1.376B B巷道寬度，4.2 m。錨索支護密度N N = KYBH /Q = 2×26.07×4.2×1.12/230 = 1.06根/m 式中： B巷道跨度，4.2m； K安全系數(shù)，取 2； Y煤巖體積力，26.07KN/m3； H巷道松動破碎區(qū)高度，m； Q錨索的設(shè)計承載力，230KN。、錨索排距 = nQ / KYBH = 2×230/(2×26.07×4.2×1.12)

15、= 1.87 取1.6m一排。 式中： n每排錨索確定的根數(shù)，取2； Q每根錨索承載力，取230kN； Y煤巖體積力,26.07kN/ m3； B巷道寬度，4.2m。 K安全系數(shù)，經(jīng)計算取2； H巷道松動破碎區(qū)高度，m； 當f 3時 H1.6B/2f =1.6×4.2/(2×3） =1.12m當f 2時 HB / 2 + hcot（45+a / 2）/f 。、錨索的錨固長度X3： X3=kdfs / 4fc = 2×17.8×1860/(4×10) = 1.5 m 取1.5 m 式中： k安全系數(shù)，一般取2； d鋼絞線直徑，17.8mm ; fs鋼絞線抗拉強度，1860MPa； fc錨索與錨固劑的粘結(jié)強度，取10、錨索間距=0.85B/n =0.