煤矿锚杆支护技术参数

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1、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L=L1+L2+L3式中L——锚杆长度，m；L1——锚杆外露长度，m；L

2、2——锚杆有效长度，m；L3——锚杆锚固长度，m。（1）锚杆外露长度L1的确定L1=垫板厚度+螺母厚度+（0.02～0.03）m，一般L1=0.05m（2）锚杆有效长度L2的确定巷道顶锚杆有效长度L2的确定：采用解释法中普式自然平衡拱理论确定L2。f≥3时，L=1.8B/f式中f——普氏系数，取4.5；B——巷道跨度，取4m；L2=1.8B/f=1.6m，取1.65m（3）锚杆锚固长度L3的确定L3=0.3~0.4m，取0.3m。因此，L=L1+L2+L3=0.05+1.6+0.3=1.95m，结合矿井实际，取L=2.0m。2）锚杆间排距的确定

3、对锚杆支护巷道，考虑施工工艺通常取间排距相等，锚杆间排距D按下式计算：D≤0.5L=0.5*2=1m3）锚杆直径的确定锚杆直径d可按下式计算：d=L/110=2000/110=18.2mm，锚杆直径取20mm＞18.2mm4）锚杆锚固力计算锚杆锚固力可按下式计算：式中Q——锚杆锚固力，t；K——锚杆安全系数，取2~3；L2——锚杆有效长度，m；r——视密度，t/m3。=3*1.60*1*1.45=69.6KN，采用直径20mm的等强螺纹钢锚杆通过树脂药卷锚固后，锚固力约70KN≥Q=69.6KN，符合要求。锚杆锚固采用树脂药卷。当顶部煤体较好时

4、，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≥L0＋L3＋C＝1.9m式中：L——煤帮锚杆长度m；L0——煤帮锚杆外露长度0.1m；L3——煤帮锚杆在潜在松塌区之外的锚固长度0.3m；C——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计算公式式中：b——顶板潜

5、在的冒落拱高度4m；Ku——采动影响系数2；C——巷道两帮松塌破坏深度系数1.5m；2——煤体容重14.5KN/m3；h——巷道掘进高度3m；——煤层倾角°；——煤体内摩擦角34°。4-2煤层集中皮带巷掘进时基本不受采动影响，采动影响系数Ku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25KN，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≥25KN，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

6、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结构直径/mm拉断载荷/kN延伸率//%1×715.22603.517.83534（1）锚索长度的确定X=X1+X2+X3=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。式中X1——锚索外露长度，取0.3m；X3——锚索锚固长度，取1.5m；X2——潜在不稳定岩层高度，X2=B=4m。B为巷道跨度，m。（2）锚索排距s=3σ/4B2γk=3×260/（4×4

7、²×12.0×0.5）=2.0m式中σ——每根锚索最低破断载荷，260kN；γ——煤岩体积力，12.0kN/m3；B——巷道宽度，4m；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m=0.85B/n=（0.85×4）/2=1.7m取1.5m。式中n——排数；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

8、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。