山西马军峪常信煤业有限责任公司井下9+10#煤层巷道支护设计

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1、毕业设计(论文)GRADUATEDESIGN(THESIS)设计（论文）题目矿井支护设计学生教学中心山西省沁源县教师进修学校奥鹏学习中心专业采矿工程指导教师二〇一三年3月1日山西马军峪常信煤业有限责任公司井下9+10#煤层巷道支护设计一、概况：山西马军峪常信煤矿井下9+10#煤层赋存于太原组中下部L1石灰岩之下，上距8#煤层55.93～69.93m，煤层厚度1.79～3.50米，平均为2.83m，为全井田稳定可采煤层。煤层结构简单至较复杂，一般不含夹矸或含二层夹矸。从北向南逐渐变薄，中东部最薄，厚度为2.30m左右。总体属泥岩及砂岩稳定可采煤层。煤层顶板为石灰岩

2、，底板多为泥岩，局部为粉砂质泥岩及砂岩。巷道设计宽度通常为3.0～4.5米（切眼为6.0～6.5米），高度通常为2.6～3.0米。二、支护设计：（一）、巷道围岩变形趋势巷道在开掘以后，巷道围岩将发生如图所示趋向的应力场。巷道支护的目的就是有效地控制巷道围岩的变形，以达到安全生产的目的。（二）、锚杆支护用解析法确定单体锚杆的支护参数①锚杆长度L的确定：L=l1+l2+l3式中：l1—锚杆外露长度，考虑钢筋梁支护，l1取65㎜，确定l1取值为65㎜；l2—l2≥有范围易调查确定的易碎直接顶厚度，8#煤层顶板围岩属于Ⅰ、Ⅱ类较稳定或中等稳定围岩，l2取值范围为400～

3、1500㎜。l3—深入稳定岩层长度，按锚固粘结力（πdτcl3）等于杆体屈服或拉断承载力（）而得的公式估算：l3===495㎜式中：d—锚杆直径，18㎜（事先假定使用φ18锚杆）；σ2—杆体材料的设计抗拉强度，φ18螺纹钢锚杆设计抗拉强度为550MPa。τc—锚杆与树脂的粘结强度，螺纹钢取5.0MPa。所以锚杆长度确定为L=l1+l2+l3=65+（400～1500）+495=960～2060㎜取中间值确定锚杆长度1700㎜。②锚杆直径d的核定按锚杆杆体承载力与锚固力等强度原则确定锚杆直径d锚杆锚固力Q等于锚杆杆体承载力P，P=，由P=Q得：式中：Q—按通常锚固

4、力拉拔试验数据取7t=68600N；σt—锚杆杆体材料的设计抗拉强度，按普通低碳钢抗拉强度取值420MPa。所以锚杆直径选择为18㎜大于14.4㎜可满足支护需要。③锚杆间、排距根据每根锚杆悬吊载荷大小确定锚杆间（a）、排距（b），即锚杆悬吊岩石载荷（G=abL2γ）大于或者等于锚杆的锚固力（Q）。考虑安全系数K的情况下Q≥Kl2ab·γ则：ab≤式中：a、b—锚杆间、排距，ｍ；Q—锚固力，吨。（根据经验拉拨验试7～10吨，取7吨）γ—8#煤层顶板石灰岩平均容重，吨/ｍ3，查表取2.5K—安全系数，一般取K=1.3～1.8；考虑到石灰岩较稳定，K=1.3l2—巷道

5、顶板岩体潜在破碎带高度，取0.4～1.5ｍ则：ab≤ab≤ab≤1.96≈1.5×1.3ｍ从计算结果可知，9+10#煤层顶板为稳定型及中等稳定型石灰岩类顶板，采用φ18×1700左旋螺纹钢锚杆，间排距为1500×1300，配合钢筋梁支护8#煤层顶板，可满足支护需要并提高支护安全系数，能够达到预期支护目的。（三）、钢筋梁设计钢筋梁由本矿自行加工供应，使用φ14钢筋加工制作，设计图如下：图1Ⅰ型钢筋梁设计图图2Ⅱ型钢筋梁设计图图3Ⅲ型钢筋梁设计图（四）、护帮锚杆根据以往支护经验确定，采用φ18×1700㎜麻花头锚杆配合铁托盘将菱形金属网固定在巷道帮，排间距为1100

6、×1500mm。（五）、锚索支护9+10#煤层顶板为坚硬稳定的石灰岩，原则上不考虑采用锚索支护，除遇节理发育、地质构造带等顶板破碎或大断面掘进、悬顶面积较大等特殊情况下采用锚索支护。锚索型号选用φ15.24×4000、φ15.24×6000两种，配合相应锁具与铁托板。三、锚杆支护材料1、锚杆锚杆杆体为18#左旋无纵筋螺纹钢筋，锚杆专用钢材，钢号为BHRB400。杆体公称直径为f18mm，极限抗拉强度为570MPa，极限破断拉力为156kN，屈服强度为400MPa，屈服拉力为109kN，延伸率为18%。杆尾螺纹规格为M20mm，采用滚压加工工艺成型。所有锚杆采用拱

7、型高强托板，规格为100×100×8mm，配合M20×3高强螺母、高强托板调心球垫和尼龙垫圈。2、钢筋梯梁净宽为50mm，采用14号圆钢焊接而成。3、树脂药卷采用低粘度树脂药卷，型号为：K2335（即直径为f23mm，长度为350mm，固化时间为快速的低粘度树脂药卷），Z2360（即直径为f23mm，长度为600mm，固化时间为中速的低粘度树脂药卷）。4、锚索锚索采用1×7股钢绞线，直径为15.24mm，延伸率4％。四、井下施工工艺和安全措施井下施工是该项目的关键部分，所以必须按照设计要求，保证施工质量。1、施工机具本次试验所需施工机具如表1所列。采用MYT-1

8、50钻机打孔，安装锚杆。