(溜子道)锚杆设计

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1、冀中能源峰峰集团万年矿13269溜子道煤巷锚杆（索）支护补强修改设计审批主管矿长：总工程师：开掘副总：安全管理部：生产技术部调度：生产技术部技术：审核：地质：设计：郑琳日期：2010年8月22日6一、地质概述1、工作面位置及范围13269工作面井下位于三水平北三采区南翼下部，其以东、以南为未采掘地区，以西为13267采空区，以北为三水平北三采区下山和-440水平保护煤柱。地表在东万年村东南，以农田为主，工作面标高-310～-430m，地面标高240～290m，平均埋深640m。2、地质状况本区煤层基本稳定，大煤（2#煤）厚度为3.6~5

2、.4m，平均4.5m；煤层结构为0.12（0.06）3.95（0.19）0.24；煤层产状：倾向64°～107°,倾角3°～13°，平均8°，煤质牌号为无烟煤，质硬，其单向抗压强度15～25Mpa之间，平均18.5MPa。伪顶厚0~0.2m，平均0.1m，岩性为炭质页岩，松软，破碎易垮落。直接顶为粉砂岩，局部直接顶相变为细粒砂岩或砂页岩互层，其厚度为2.0~8.0m，平均4.0m；其抗压强度为23.6~48.3Mpa，根据原煤炭部下发《地质条件分类细则》确定本区顶板为三类顶板。老顶为中、细粒砂岩组成，灰白色，以石英、长石为主，裂隙发育，

3、钙质胶结；厚4.0~20m，平均14.0m，岩石坚硬。底板为粉砂岩，厚约3.0m，其抗压强度27.4～55.3MPa，平均46.2MPa。二、巷道断面设计1、13269综采工作面溜子道采用锚网梁+锚索支护，巷道设计断面为矩形。2、巷道断面规格：净宽×净高=4.4m×3.0m。三、锚杆（索）支护参数设计1、围岩稳定性分类根据对该区围岩分析，参照《峰局煤巷树脂锚杆支护技术规范》，对围岩进行分类。煤层单轴抗压强度σ煤=15～25MPa之间，平均18.5Mpa直接顶单轴抗压强度σ直接顶=23.6～48.3MPa，平均35Mpa底板抗压强度σ底板

4、=27.4～55.3Mpa，平均46.2Mpa。巷道埋深（平均）h=640m根据上述条件，参照“锚杆支护煤层巷道围岩稳定性分类”规定，本区巷道围岩定为三类围岩。2、锚杆（索）支护设计对于本区巷道参照《煤矿锚杆支护技术》一书中组合梁及悬吊理论计算是比较合理的。（1）、顶锚杆长度6L=L1+L2（端锚）+L3式中：L1—锚杆外露长度，取0.05mL2—锚固有效组厚度L3——锚杆锚固段长度，1根锚固剂长0.6mL2=1.935B[K1p/φ（σ1+σ2）]1/2K1—与施工方法有关的安全系数，取1.5B—巷道跨度4.4mP—组合梁上均布载荷P

5、=rL=25×2.4=60KPa=0.06MPar—上覆岩层容重取25KN/m3L—顶锚杆长度选取值2.4mφ—与组合梁层数有关的系数取0.7σ1—组合梁最上一层抗拉强度取3.5MPaσ2—原岩水平应力，σ2=λrZ=0.3×25×640=4800kpa=4.8MPaλ—侧压力系数0.3r—上覆岩层容重取25KN/m3Z—巷道埋深（平均）h=640mL2=1.935×4.4[1.5×0.06/0.7（3.5+4.8）]1/2=1.1L=0.05+1.1+0.6=1.75m根据以往施工经验，和该区使用锚杆情况，结合本区直接顶厚度为4m，为

6、保证施工安全，选锚杆长度2.4m（2）、顶锚杆锚固力根据《峰局煤巷树脂锚杆支护技术规范》锚杆锚固力100KN（3）顶锚杆间距D≤51.55m1（σ1/KP）1/2式中：m1————组合梁最下一层岩层厚度0.1mσ1——最下一层岩层抗拉计算强度1KPaK——安全系数取10P——本层自重均布载荷P=rm1=25×0.1=2.5KPaD≤51.55×0.1×（1/10×2.5）1/2=1m根据巷道规格，顶锚杆间距D取0.7m，顶部打7根锚杆。（4）顶锚杆排距L0=Nn/（2KraL）式中：n：每排锚杆根数，7根6K：安全系数，取2.5a：巷道

7、掘进宽度一半2.2mL：锚杆长度2.4mL0=100×7/（2×2.5×25×2.2×2.4）=1.1m根据以往经验为安全起见取L0=0.7m（5）角锚杆与水平夹角角锚杆与水平夹角θ应满足下式要求：Lcosθ≥0.2+L1式中：L1：角锚杆进入煤壁的距离0.5mcosθ≥0.7/2.4=0.292θ≤73°取θ=60°（6）顶锚杆材质及直径顶锚杆设计锚固力为100KN，故选用高强度带纵筋螺纹钢锚杆，材质为20MnSi，直径20mm，杆前端螺纹滚丝而成，其屈服载荷为104.7KN，极限载荷为160KN。（7）锚固剂锚固剂数量L锚=nφ2卷

8、L卷/（φ2孔-d2）L锚：锚固剂充填长度600mm式中：n：锚固剂卷数φ卷：树脂锚固剂直径23mmL卷：树脂锚固剂长度600mmφ孔：锚杆孔直径28mmd：锚杆直径20mmn=600×（282-202）/