巷道支護(hù)參數(shù)計算

1、40119運(yùn)順寬度5.8m,高度3.5m,全煤層中掘進(jìn)，煤厚10.5m。根據(jù)工程經(jīng)驗，頂部錨桿規(guī)格為小20mme2300mm問排距700X800mm運(yùn)順頂板錨索間排距為1400X800mm每排4根。運(yùn)順幫部采用螺紋鋼錨桿配以金屬網(wǎng)、錨索進(jìn)行支護(hù)；幫部錨桿規(guī)格均為小18X2000mm間排距均為800X800mm用極限平衡下塑性區(qū)計算法、懸吊理論、組合梁理論、自然平衡拱理論驗算。1、極限平衡塑性區(qū)法極限平衡下的塑性區(qū)半徑1sin1sin(KHCctg)時qqf；Cctg式中：Rs一巷道塑性區(qū)半徑，m；Ro一巷道外接圓半徑，通過幾何法算出外接圓半徑3.39m;L上覆巖石平均容重，取0.025MN/m

2、3;H一巷道埋深，最大埋深560m；C一圍巖粘結(jié)力，2.65MPa；小一圍巖內(nèi)摩擦角，30。經(jīng)計算得：1sin30R3391sin30(3HCctg30)_3.397.51MHCctg30計算維持極限平衡區(qū)巖石不冒落所需要的支護(hù)力頂部巖石荷載的厚度為：hd=Rs-b/2式中：Rs一巷道塑性區(qū)半徑，m；b一巷道高度經(jīng)計算得：hd=7.51-1.75=5.76m為了維持極限平衡區(qū)巖石不冒落所需要的最小支護(hù)力為:頂部：P頂=ihi5.76x13.6kN/m3=78.3kN/m2錨索提供的支護(hù)抗力為:PSqsBD式中：qs-錨索破斷力，18.9mm鋼絞線取qs=400kN,;B一巷道寬度，5.8m；D

3、錨索排距，0.8m；n一每排錨索根數(shù)，4;計算得：PS4-400344.8KN/m205.80.8錨桿提供的支護(hù)抗力錨桿加固后所形成的均勻壓縮帶提供的支護(hù)抗力為：2PmqmDm(5.3)式中：qm-錨桿錨固力，100KN;Dm2-錨桿間、排距，0.7*0.8m2;丁錨桿支護(hù)系數(shù)，取0.35。計算得：Pm=62.5kN/m2支護(hù)總抗力P總=Ps+Pm=344.8+62.5=407.3(kN/m2)支護(hù)安全系數(shù)K=407.3/78.3=5.2安全系數(shù)不小于1.5,滿足工程要求。懸吊法參數(shù)驗算1、按單體錨桿懸吊作用計算錨桿長度，應(yīng)滿足：L-+L式中：L錨桿總長度；Li錨桿外露長度(鋼帶厚度0.006

4、+錨桿牌厚度0.010+螺母厚度；0.04+0.020.05m,頂錨桿取0.08m,幫錨桿取0.1m),m；L2-有效長度(頂板錨桿取免壓拱高b,幫錨桿取煤幫破碎深度c),m；L3-錨入煤層內(nèi)深度(頂錨桿取0.8m,幫錨桿取0.6m),m；L2的取法：有界限分明調(diào)查清楚的偽頂時，L2偽頂厚度，m有范圍內(nèi)調(diào)查確定的易碎直接頂時，L2易碎直接頂厚度，m取普氏免壓拱高A.當(dāng)圍巖普氏硬度系數(shù)f02時普氏免壓拱高按下式計算：1 RL2IRHctg45-R.當(dāng)圍巖普氏硬度系數(shù)f3時普氏免壓拱高按下式計算：L22 2fc=Htg(45。-小/2)式中：R一巷道掘進(jìn)跨度，R=5.8mH一巷道掘進(jìn)高度，H=3.

5、5mf一煤普氏硬度系數(shù)，f取1.8;小一兩幫圍的內(nèi)摩擦角，小取4627(地質(zhì)報告)b=5.8/2+3.5ctg(45+4627/1.8=2.40c=Htg(45-2)=0.81依據(jù)上述公式計算得出：頂錨桿長L頂1L1+L2+L3=0.08m+2.4m+0.8m=3.28m幫錨桿長L幫1L1+L2+L3=0.1m+0.81m+0.6m=1.51m所選頂板錨桿為2.2m1.51項能滿足要求2、按錨桿所能懸吊的重量校核錨桿的排距_1/2a=(Q/K1TL2)式中：Q-錨桿的承載力，按90KN計算丫一煤體容重,取1.39t/m3(13.622KN/m3;)L2一有效長度（頂板錨桿取免壓拱高b,幫錨桿取

6、煤幫破碎深度c）,m；a一錨桿間排距，通常間距與排距相同Ki-安全系數(shù)，一般取1.51.8,這里取1.6a=（90/1.6/13.622/2.65）1/2=1.25m實際間排距為700*800mm滿足要求。3、假設(shè)錨桿錨固力與錨桿破斷力相同，則錨桿直徑按下式驗算d=（4Q/兀）0.5式中：（T錨桿桿體材料抗拉強(qiáng)度，經(jīng)計算d=（4X0.09/3.14/410）A0.5=16.7mm所選錨桿直徑為20mm滿足要求。按組合梁驗算：1、長度驗算L2式中：（Tt煤層的抗拉強(qiáng)度，取值0.5MpaK安全系數(shù)，一般取值3-5,此處4;&一增加網(wǎng)片和鋼帶后的表面強(qiáng)化系數(shù)，取值1.5-2.5,此處取2;B一巷道寬

7、度，5.8mq一組合梁上方近似均布載荷（根據(jù)極限平衡拱求出塑性區(qū)高度后，減去設(shè)計錨桿有效長度后的載荷）L2=2.3-0.1=2.2m3q=（5.76-2.2）X13.6kN/m=0.0484Mpa04*0.04840.5B10.5*5.8*,1.28m1K262*0.5頂錨桿長L頂1L1+L2+L3=0.08m+1.28m+0.8m=2.16m頂板錨桿選型為2.3m,由此可見頂板錨桿長度選擇合理。2、懸吊理論校核錨索間距L60MPa振動疲另800萬次剪切強(qiáng)度35MPa泊松比0.3容量1.91.2g/cm3貯存期9個月彈性模量1.6X104MPa適應(yīng)環(huán)境溫度30+60C粘接強(qiáng)度對混凝7MPa,對

8、螺紋鋼16MPa錨桿錨固力可按下式計算：/l冗dQ1000tK式中Q錨桿錨固力，KN;K錨桿安全系數(shù)，取23;l錨固長度，m；r粘結(jié)強(qiáng)度，粘結(jié)強(qiáng)度分對螺紋鋼的粘結(jié)強(qiáng)度和對煤層的粘結(jié)強(qiáng)度，取5Mpa。經(jīng)計算：/l兀d,*0.8*3.14*0.02*5八，Q10001000*100KNtK2.5設(shè)計錨索間排距為1400*800mm每排4根，滿足安全要求按自然平衡拱驗算自然平衡拱理論認(rèn)為，巷道開掘后，在上覆巖層壓力作用下，淺部圍巖發(fā)生破壞，而在深部一定范圍內(nèi)形成自然平衡工。自然平衡拱以上巖體是穩(wěn)定的，錨桿的作用主要是防止破壞區(qū)圍巖垮落煤層巷道幫部破壞深度C(m),KxHBI04fy1)htan902

9、式中C一巷幫破壞深度，為負(fù)值時表明煤體穩(wěn)定，正值是表面煤體發(fā)生破壞；Kcx一巷道周邊擠壓應(yīng)力集中系數(shù)，按巷道斷面形狀及寬高比確定，此處取2;1.6Y一巷道上方至地表地層平均視密度，25kN/m3H一巷道埋深，最大埋深560m；400B表征采動影響程度的無因次參數(shù)，此處取1.26;1fy煤層硬度系數(shù)，1.8;1.3h煤層厚度或巷道輪廓范圍內(nèi)煤夾層的厚度，3.5m；3.9小一兩幫圍的內(nèi)摩擦角，小取4627(地質(zhì)報告)經(jīng)計算得:,KxHB八90言1)htan-104fy22*25*560*1.269046271)*3.5tan1.36m104*1.82頂板巖層破壞深度L2(m),按相對于層理的法線計，可根據(jù)下式求出:L2(aC)cosKfn式中a一巷道半跨度，2.9m；a近水平煤層，此處按00計算;Ky一待錨巖層的穩(wěn)定，卜t系數(shù)，此處取1；1.8;fn錨固巖層的硬度系數(shù)，錨固在煤層中，硬度系數(shù)經(jīng)計算：1-2(2.91.36)cos01*