(100429定稿)13268运料巷锚杆设计.doc

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1、(100429定稿)13268运料巷锚杆设计　　冀中能源峰峰集团万年矿下13268综采工作面运料巷煤巷锚杆（索）支护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室生产技术部技术科审核地质设计日期郑琳xx年6月10日　　一、地质概述　　1、工作面位置及范围下13268工作面井下位于三水平北三采区，南为-440水平保护煤柱，西为13268采空区，东及北为未采掘地区。　　地面位置在东万年村及其以南和以北，地面以农田和村庄为主，地面标高215~235m，工作面标高-410~-550m,平均埋深700m。　　2、地质

2、状况本区煤层基本稳定，大煤（2#煤）厚度为3.0~5.4m，平均4.38m；煤层结构为0.12（0.06）3.6（0.24）0.36；煤层产状倾向64°～87°,倾角16°～32°，平均25°，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6.0m；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

3、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，钙质胶结；厚4.0~20m，平均12.0m，岩石坚硬。　　底板为粉砂岩，厚约4.0m，其抗压强度27.4～55.3MPA，平均46.2MPA。　　二、巷道断面设计　　1、下13268综采工作面运料巷采用锚网梁+锚索支护。　　2、一般情况下，巷道设计断面为梯形，断面规格净宽×净高=4.4m×3.2m。　　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

4、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=27.4～55.3Mpa，平均46.2Mpa。　　巷道埋深（平均）h=700m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L=L1+L2（端锚）+L31式中L1—锚杆外露长度，取0.05mL2—锚固有效组厚度L3——锚杆锚

5、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=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=0.3×25×700=5250kpa=5.3MPaλ—侧压力系数0.3r—上覆岩层容重取25KN/m3Z—巷道埋深（平均）h=700mL2=1

6、.935×4.4[1.5×0.06/0.7（3.5+5.3）]1/2=1.03L=0.05+1.03+0.6=1.68m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6m，为保证施工安全，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

7、≤51.55×0.1×（1/10×2.5）1/2=1.03m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K安全系数，取2.52a巷道掘进宽度一半2.2mL锚杆长度2.4mL0=100×7/（2×2.5×25×2.2×2.4）=1.06m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=

8、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