錨桿支護(hù)參數(shù)計(jì)算

1、1地質(zhì)條件313采區(qū)中部,沿 3上煤層頂板掘進(jìn),巷道底板標(biāo)高在岱莊煤礦綜掘煤巷位于-203-208m,地表松散層厚度平均 36m；煤層厚度為 33. 83m,平均3. 4m；煤層直 接頂為砂質(zhì)泥巖,厚度在 0. 60. 95m之間,平均0. 8m；老頂為細(xì)砂巖,厚度 15m 左右；底板為粉砂巖,厚度在 1. 158. 58m,平均為4. 9m.煤巷兩側(cè)及底板為煤體,粘聚力 0. 45MPa、內(nèi)摩擦角26°、容重1. 33kg/m3、單 向抗壓強(qiáng)度6. 35MPa；煤巷頂板為砂質(zhì)泥巖,粘聚力 2MPa、內(nèi)摩擦角28°、容重 2. 76kg/m3單向抗壓強(qiáng)度20MPa；原巖應(yīng)力

2、6. 48MPa；圍巖穩(wěn)定性系數(shù)為1. 7,巷道 圍巖為IV類,屬較穩(wěn)定圍巖.2錨桿及托盤(pán)材料目前頂板錨桿采用16mm螺紋鋼,設(shè)計(jì)強(qiáng)度 240MPa,托盤(pán)為鑄鋼托盤(pán)；兩側(cè)采 用壓縮木錨桿,設(shè)計(jì)強(qiáng)度 17. 6MPa.3錨桿支護(hù)參數(shù)計(jì)算3. 1錨桿長(zhǎng)度計(jì)算l I1 I2式中：l1為錨桿外露長(zhǎng)度,一般為0. 1m； l2為被錨固圍巖的厚度,12 Rp h/2Rp R0 ,rH sin Ccon式中：Rp巷道圍巖塑性區(qū)半徑;Ro為矩形斷面的等效圓掘進(jìn)半徑見(jiàn)圖1,其值為2. 18m； h為巷道寬度或高度,兩者之間取小值,即 h=2. 6m將上述巷道圍巖參數(shù)代入式3得：巷道頂板巖層：6.48Rp 2.1

3、8； 2.53m6.48sin282 con 28卷道側(cè)壁煤體:Rp2.186.486.48sin260.45con26由式(2),得錨桿錨固區(qū)圍巖厚度:煤巷頂板巖層：12 1.23m煤巷側(cè)壁(煤體)：12 1.78m將l2分別代人式(1),得錨桿總長(zhǎng)度為:煤巷頂板：1 0.1 1.23 1.33m煤巷側(cè)壁：1 1.78 0.1 1.88m兩1蜂卷附號(hào)等就掣性區(qū)范圍根據(jù)以上理論計(jì)算的錨桿長(zhǎng)度,結(jié)合工程實(shí)踐中錨桿長(zhǎng)度與圍巖穩(wěn)定性之間的關(guān)系,認(rèn)為錨桿長(zhǎng)度為巷寬的 0. 5倍已足夠了,更長(zhǎng)的錨桿將達(dá)不到明顯提升支護(hù)效果的目的,另外,該處的巷道頂板塑性區(qū)為1. 6m,巷道側(cè)壁煤體塑性區(qū)寬度為 1. 8

4、m,綜合這些因素,最后確定錨桿長(zhǎng)度為煤巷頂板1 16m；煤巷側(cè)壁1 1.8m3. 2錨桿密度計(jì)算錨桿密度的設(shè)計(jì)原那么是保證承受圍巖錨固區(qū)內(nèi)的重量,并具有一定的平安系數(shù)尼.,2即 q 45 冗 d6(4)設(shè)頂板采用18mm的螺紋鋼錨桿,側(cè)壁采用38mm的壓縮木錨桿,將有關(guān)參數(shù)代入式(4),得錨桿的支護(hù)密度為q煤巷頂板：4 1.7 0.027 1.60.0182 2401.2根 /m2q煤巷側(cè)壁：4 1.7 0.013 1.82-冗 0.03817.63. 3錨桿的間排距計(jì)算為便于施工,錨桿的間排距應(yīng)盡量相等,由上面得到的頂板錨桿密度為 1.2根/m2,相應(yīng)的每根錨桿需要支護(hù)的面積為0. 83 m

5、2,那么錨桿的間排距為910mm x 910mm按照標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定,錨桿間排距應(yīng)小于或等于錨桿長(zhǎng)度的1/2,最后確定頂板錨桿的間排距為 750mm x 750mm.巷道兩側(cè)圍巖煤體支護(hù)密度為2根/m2,每根壓縮木錨桿需要支護(hù)的面積為0.5 m2,那么壓縮木錨桿的間距為 700mm,排距為750mm,設(shè)計(jì)錨固力為20kN.3. 4錨桿托盤(pán)面積A0錨桿內(nèi)端須安裝托盤(pán),為使與托盤(pán)接觸的圍巖外表不被壓壞,托盤(pán)應(yīng)具有一定的承壓 面積,其面積可按下式計(jì)算,即式中：卜錨桿的設(shè)計(jì)工作阻力,其值為2冗 0.01426 240 0.037 106NRc煤體的單向抗壓強(qiáng)度,其值為Rc 17.5 106N/m2k2一托盤(pán)與

6、圍巖接觸面積的不均勻系數(shù),一般取0. 4將P、&、k2值代入式5,那么托盤(pán)面積為:0.037 1060.4 17.5 106220.0053m5300mm設(shè)計(jì)托盤(pán)為金屬圓形,厚度 15mm,內(nèi)孔為中16rnm,那么托盤(pán)外徑D為冗 一2一D 16 53004D 84 mm4配套支護(hù)材料選擇4. 1金屬網(wǎng)規(guī)格選擇考慮到3上煤體強(qiáng)度較低,在支承壓力作用下巷道頂板及兩側(cè)易產(chǎn)生塌落及片幫,為 預(yù)防這種現(xiàn)象發(fā)生,煤巷支護(hù)除錨桿以外,還需鋪設(shè)金屬網(wǎng).金屬網(wǎng)除可預(yù)防圍巖的塌 落和片幫以外,還將錨桿之間松動(dòng)的圍巖壓力進(jìn)行傳遞,使得錨網(wǎng)支護(hù)結(jié)構(gòu)受力均勻.金屬網(wǎng)采用10#鐵絲編制,頂網(wǎng) 4100mm x 1

7、000mm,幫網(wǎng)2600mm x 1000mm；頂網(wǎng)之間及頂網(wǎng)與幫網(wǎng)之間應(yīng)搭接 200mm,并隔扣相聯(lián).4. 2鋼帶敷設(shè)要求巷道頂板采用BHW 32803500型W鋼帶進(jìn)行增強(qiáng)支護(hù).鋼帶的作用是：一方面能保持頂板的平整,另一方面將頂板錨桿連結(jié)起來(lái),形成一個(gè)支護(hù)結(jié)構(gòu),當(dāng)頂板某一 錨桿失效時(shí),因鋼帶的作用仍能保持對(duì)頂板圍巖的有效支護(hù).5煤巷錨帶網(wǎng)支護(hù)技術(shù)效果評(píng)價(jià)(1)錨帶網(wǎng)支護(hù)是主動(dòng)支護(hù),它能及時(shí)加固圍巖,充分發(fā)揮圍巖的自身強(qiáng)度,以減少圍巖的變形和松動(dòng).(2)由于錨帶網(wǎng)支護(hù),既能夠有效的限制巷道圍巖變形,又能極少占用巷道有效空間,從而提升了巷道斷面利用率.(3)由于錨網(wǎng)支護(hù)預(yù)防了巷道圍巖的早期破壞及巷道頂板早期離層,減少了維護(hù)工作量,使片幫現(xiàn)象減少.該支護(hù)系統(tǒng)假設(shè)錨桿或托盤(pán)破壞失效,鋼帶或金屬網(wǎng)也能有效地將力傳遞到其它錨桿上,