留神峪錨固支護(hù)技術(shù)方案

1、精選優(yōu)質(zhì)文檔-傾情為你奉上山西通洲集團(tuán)留神峪煤業(yè)有限公司巷道錨固支護(hù)技術(shù)方案太 原 理 工 大 學(xué)二一七年八月目錄專心-專注-專業(yè)1 概況1.1 立項(xiàng)目的山西通洲集團(tuán)留神峪煤業(yè)有限公司與太原理工大學(xué)礦業(yè)工程學(xué)院合作，項(xiàng)目針對(duì)山西通洲集團(tuán)留神峪煤業(yè)有限公司2#、9+10#煤層主要巷道的圍巖特征機(jī)理進(jìn)行研究，并提出相應(yīng)的錨固支護(hù)技術(shù)方案。1.2 研究內(nèi)容現(xiàn)場鉆孔窺視并結(jié)合山西通洲集團(tuán)留神峪煤業(yè)有限公司兼并重組整合礦井地質(zhì)報(bào)告對(duì)山西通洲集團(tuán)留神峪煤業(yè)有限公司2#、9+10#煤層巷道的穩(wěn)定性特征進(jìn)行研究，尋求適合該區(qū)域地質(zhì)力學(xué)特點(diǎn)的巷道圍巖控制理論以及錨固支護(hù)原理，并提出相關(guān)巷道的錨固支護(hù)技術(shù)方案，包

2、括：1、2#煤層、9+10#煤層頂板巖層地質(zhì)力學(xué)特征研究；2、2#煤層、9+10#煤層巷道穩(wěn)定性特征研究；3、確定以下巷道的支護(hù)技術(shù)方案：1）2#煤層軌道巷 直墻半圓拱斷面 斷面規(guī)格：3.22.9m（凈寬凈高）；2）2#煤層膠帶巷 直墻半圓拱斷面 斷面規(guī)格：3.22.9m（凈寬凈高）；3）2#煤層回風(fēng)巷 直墻半圓拱斷面 斷面規(guī)格：3.42.9m（凈寬凈高）；4）2#煤層回采工作面軌道、膠帶順槽 矩形斷面 兩種斷面規(guī)格：3.52.5m / 4.02.5m（凈寬凈高）；5）2#煤層回采工作面切眼 矩形斷面 斷面規(guī)格：6.02.5m（凈寬凈高）；6）9+10#煤層軌道巷 矩形斷面 斷面規(guī)格：3.53

3、.5m（凈寬凈高）；7）9+10#煤層膠帶巷 矩形斷面 斷面規(guī)格：3.53.5m（凈寬凈高）；8）9+10#煤層回風(fēng)巷 矩形斷面 斷面規(guī)格：4.03.5m（凈寬凈高）；9）9+10#煤層回采工作面軌道順槽 矩形斷面 兩種斷面規(guī)格：3.52.65m / 4.02.65m（凈寬凈高）；10）9+10#煤層回采工作面膠帶順槽 矩形斷面 兩種斷面規(guī)格：4.02.65m / 4.52.65m（凈寬凈高）；11）9+10#煤層回采工作面切眼 矩形斷面 斷面規(guī)格：6.02.65m（凈寬凈高）。2 巷道圍巖地質(zhì)力學(xué)特征2.1 巖層及頂?shù)装鍘r層賦存特征2.1.1 基于地質(zhì)報(bào)告的巖層賦存特征分析根據(jù)山西通洲集團(tuán)留

4、神峪煤業(yè)有限公司兼并重組整合礦井地質(zhì)報(bào)告：2號(hào)煤層位于山西組中部，平均厚度1.29m，結(jié)構(gòu)簡單，不含夾石。2號(hào)煤層直接頂板巖性為砂質(zhì)泥巖、泥巖，局部為粉砂巖，厚度0-7.60m，平均厚度3.40m左右，屬不穩(wěn)定類頂板；老頂巖為中細(xì)砂巖，厚度1.40-8.20m，平均厚度4.87m左右，據(jù)ZK-7號(hào)鉆孔2號(hào)煤層頂?shù)装鍘r石物理力學(xué)性質(zhì)試驗(yàn)報(bào)告資料：2號(hào)煤層老頂細(xì)砂巖抗壓強(qiáng)度13.70-22.30MPa，平均為18.90MPa，抗拉強(qiáng)度0.71-0.92MPa，平均為0.84MPa，抗剪強(qiáng)度1.03-1.33 MPa，平均為1.19MPa，屬不穩(wěn)定類頂板；2號(hào)煤層底板為砂質(zhì)泥巖、粉砂巖，局部為細(xì)砂巖

5、或泥巖，厚度0.50-3.20m，平均厚度1.99m左右，經(jīng)ZK-7號(hào)鉆孔取樣力學(xué)試驗(yàn)：2號(hào)煤層底板砂質(zhì)泥巖抗壓強(qiáng)度19.0026.30MPa，平均為22.60 MPa，抗拉強(qiáng)度0.921.08 MPa，平均為1.00 MPa，抗剪強(qiáng)度1.181.60 MPa，平均為1.39MPa，屬松軟-較軟類底板。9+10號(hào)煤層位于太原組下段頂部、K2灰?guī)r之下，煤層厚度2.10-3.13m，平均2.65m，為井田內(nèi)穩(wěn)定全區(qū)可采煤層。煤層結(jié)構(gòu)簡單，含1層夾矸。9+10號(hào)煤層直接頂板為泥巖，厚度0-1.60m，平均厚度0.75m左右，經(jīng)ZK-7號(hào)鉆孔取樣力學(xué)試驗(yàn)，9+10號(hào)煤層頂板泥巖抗壓強(qiáng)度11.80-17

6、.30MPa，平均為14.10MPa，抗拉強(qiáng)度0.51-0.85MPa，平均為0.68MPa，抗剪強(qiáng)度1.03-1.33 MPa，平均為1.16MPa，屬不穩(wěn)定類頂板；老頂為K2石灰?guī)r，厚度6.32-8.76m，平均厚度7.55m左右，經(jīng)ZK-7、ZK-16號(hào)鉆孔綜合取樣力學(xué)試驗(yàn)，K2石灰?guī)r抗壓強(qiáng)度39.50-67.10MPa，平均為55.00MPa，抗拉強(qiáng)度1.59-4.14MPa，平均為2.61MPa，抗剪強(qiáng)度2.71-5.22 MPa，平均為4.16MPa，屬中等穩(wěn)定-穩(wěn)定類頂板；底板為砂質(zhì)泥巖或泥巖，局部為細(xì)砂巖、粉砂巖，厚度0.807.10 m，平均厚度3.30 m左右，節(jié)理、裂隙較

7、發(fā)育，經(jīng)ZK-7、ZK-16號(hào)鉆孔綜合取樣力學(xué)試驗(yàn)，粉砂巖抗壓強(qiáng)度15.40-21.60MPa，平均為18.50MPa，抗拉強(qiáng)度0.79-1.13MPa，平均為0.93MPa，抗剪強(qiáng)度1.26-1.84 MPa，平均為1.51MPa；泥巖抗壓強(qiáng)度18.50-24.70MPa，平均為21.10MPa，抗拉強(qiáng)度1.12-1.38MPa，平均為1.27MPa，抗剪強(qiáng)度1.83-2.00 MPa，平均為1.90MPa，屬松軟類底板（表2-1、表2-2）。表2-1 2#煤層及頂板巖層分布巖石名稱層厚m巖性描述單壓強(qiáng)度砂質(zhì)泥巖9.45黑灰色，細(xì)膩，含植物根莖葉化石，棱角斷口。18.90MPa細(xì)砂巖2.25

8、灰黑色，植物化石，致密，性脆，棱角斷口。22.6MPa砂質(zhì)泥巖3.9黑灰色，致密，性脆，參差斷口。18.90MPa細(xì)砂巖1.23灰黑色，硅質(zhì)膠結(jié)，堅(jiān)硬，棱角斷口。22.6MPa砂質(zhì)泥巖5.0黑灰色，致密，性脆，參差斷口，層狀構(gòu)造，松軟，含植物根莖葉化石，有煤線。18.90MPa2#煤1.29黑色，碎塊狀，層狀構(gòu)造，松軟。砂質(zhì)泥巖、砂巖、泥巖5.5灰色、黑灰色，性脆、松軟，含植物根莖葉化石。22.6MPa表2-2 9+10#煤層及頂板巖層分布巖石名稱層厚m巖性描述單壓強(qiáng)度細(xì)砂巖2.0灰色、鈣質(zhì)膠結(jié)，堅(jiān)硬。18.90MPa泥巖3.2黑灰色，細(xì)膩，光滑，植物化石，棱角斷口。14.10MPaK3灰?guī)r5

9、.2黑灰色，致密，堅(jiān)硬，性脆，節(jié)理發(fā)育充填方解石脈，巨厚層狀，泥晶結(jié)構(gòu)。55MPa8#煤0.65黑色，塊狀，粉末狀，光澤較弱，瀝青光澤，性脆易碎，條帶狀結(jié)構(gòu)，松軟。砂質(zhì)泥巖5.15深灰色，致密，性脆，易碎，參差斷口，含植物化石。14.10MPaK2灰?guī)r6.65黑灰色，致密，堅(jiān)硬，性脆，節(jié)理發(fā)育充填方解石。巨厚層狀，微晶結(jié)構(gòu)，棱角斷口。55MPa9+10#煤2.65黑色，玻璃光澤，較脆，含植物化石，層狀結(jié)構(gòu)，松軟。有松軟泥巖夾層。砂質(zhì)泥巖16.25黑灰色，細(xì)膩，光滑，植物化石，性脆，松軟。18.5MPa2.1.2 頂板鉆孔窺視分析1）窺視孔布置2#煤層頂板窺視共布置四個(gè)窺視鉆孔，分別為2301回

10、風(fēng)順槽的1號(hào)孔、2301運(yùn)輸順槽的2號(hào)孔、20312運(yùn)輸順槽的3號(hào)孔和三采區(qū)軌道下山的4號(hào)孔（圖2-1）。圖2-1 2#煤層鉆孔總體布局圖9+10#煤層頂板窺視共布置三個(gè)窺視孔，分別為二采區(qū)軌道上山的5號(hào)孔、一采區(qū)回風(fēng)上山的6號(hào)孔和集中回風(fēng)大巷的7號(hào)孔（圖2-2）。圖2-2 9+10#煤層鉆孔總體布局圖2）頂板鉆孔窺視分析1號(hào)孔窺視分析1號(hào)鉆孔位于2301回風(fēng)順槽，孔深20m。巷道沿2號(hào)煤層底板掘進(jìn)，高度3.0m，兩幫從下到上分別由1.5m厚的煤層、0.8m厚的泥巖和0.7m厚的煤矸組成。03.0m為砂質(zhì)泥巖，較完整，黑灰色，致密，性脆，在3.0m處層理明顯。3.0m-6.8m為細(xì)粒砂巖，裂隙

11、不發(fā)育，從4.8m-6.6m有豎向裂隙。6.8m處有煤線。6.87.8m為泥巖，在6.8m處有煤線。7.8m12m為砂質(zhì)泥巖，灰色，致密，性脆，較完整。12m19m為細(xì)粒砂巖，淺灰色，12.8m、14.0m和15.1m處出現(xiàn)豎向裂隙。19m孔底為炭質(zhì)泥巖。黑灰色，層理發(fā)育，夾有煤線。表2-3 1號(hào)鉆孔窺視結(jié)果表巖層層厚m累深m窺視描述炭質(zhì)泥巖1.020.0黑灰色，層理發(fā)育，夾有煤線。細(xì)砂巖7.019.012.8m、14.0m和15.1m處出現(xiàn)豎向裂隙，19.2m處于煤線。砂質(zhì)泥巖4.212.0灰色，致密，性脆，較完整。泥巖1.07.8深灰色，較完整，細(xì)砂巖3.86.8較完整，從4.8m-6.6

12、m有豎向裂隙。6.8m處有煤線。泥巖3.03.0較完整，黑灰色，致密，性脆，在3.0m處層理明顯。煤矸0.7黑色，破碎，松軟，厚度變化大。泥巖0.8深灰色，裂隙發(fā)育，易風(fēng)化，厚度變化大。2#煤1.5黑色，層狀構(gòu)造，松軟。2號(hào)孔窺視分析2號(hào)窺視孔位于2301運(yùn)輸順槽，窺視深度19.3m。巷道沿2號(hào)煤層底板掘進(jìn)，高度3.2m，兩幫從下到上分別由1.5m厚的煤層、1.0m厚的泥巖和0.7m厚的煤矸組成。00.5m為泥巖，深灰色，松軟破碎。0.51.8m為泥巖，深灰色，松軟。1.82.0 m為泥巖，深灰色，松軟破碎。2.05.0 m為泥巖，深灰色，較松軟，層理發(fā)育，2.8m、4.2m處有煤線。5.01

13、1.6m為砂質(zhì)泥巖，深灰色，較完整，78m、110.6m處有煤線。11.612.8m為細(xì)砂巖，灰色。12.813.4m為泥巖，深灰色，較松軟。13.414.8m為細(xì)砂巖，灰色，較松軟。14.819.3m為泥巖，深灰色，層理發(fā)育，松軟破碎，19.0m處有煤線。表2-4 2號(hào)鉆孔窺視結(jié)果表巖層層厚m累深m窺視描述泥巖4.519.3深灰色，層理發(fā)育，松軟破碎，19.0m處有煤線。泥巖0.613.4灰色，較松軟。細(xì)砂巖1.212.8灰色，較完整，砂質(zhì)泥巖6.611.6深灰色，較松軟，78m、110.6m處有煤線。泥巖5.05.0深灰色。00.5m松軟破碎，0.51.8m松軟，1.82.0 m松軟破碎，

14、2.05.0 m較松軟，層理發(fā)育，2.8m、4.2m處有煤線。煤矸0.7黑色，破碎，松軟，厚度變化大。泥巖1.0深灰色，裂隙發(fā)育，易風(fēng)化，厚度變化大。2#煤1.5黑色，層狀構(gòu)造，松軟。3號(hào)孔窺視分析3號(hào)窺視孔位于20312運(yùn)輸順槽，窺視深度17m。巷道沿2號(hào)煤層底板掘進(jìn)，高度3.3m，兩幫從下到上分別由1.5m厚的煤層、1.0m厚的泥巖和0.8m厚的煤矸組成。00.8m為泥巖，黑灰色，較軟。0.81.5m為砂質(zhì)泥巖，深灰色，較完整。1.54.5m為砂質(zhì)泥巖，深灰色，較完整。4.55.7m為泥巖，深灰色，較完整。5.77.5m為泥巖，深灰色，較完整。7.510m為砂質(zhì)泥巖，深灰色，較軟。1014

15、m為砂巖，完整性較好，12m處有軟弱夾層。1414.5m為泥巖，深灰色，軟弱破碎。14.517m為泥巖，深灰色，較軟。表2-5 3號(hào)鉆孔窺視結(jié)果表巖層層厚m累深m窺視描述泥巖3.017深灰色，較軟，1414.5m軟弱破碎。砂巖4.014深灰色，完整性較好，12m處有軟弱夾層。砂質(zhì)泥巖2.510深灰色，較軟。泥巖3.07.5深灰色，較完整，5.7 m處有軟弱夾層。砂質(zhì)泥巖3.74.5深灰色，較完整，1.5m處有軟弱夾層。泥巖0.80.8黑灰色，較軟。煤矸0.8黑色，破碎，松軟，厚度變化大。泥巖1.0深灰色，裂隙發(fā)育，易風(fēng)化，厚度變化大。2#煤1.5黑色，層狀構(gòu)造，松軟。4號(hào)鉆孔窺視分析4號(hào)窺視孔

16、位于三采區(qū)軌道下山，窺視深度20m。巷道沿2號(hào)煤層底板掘進(jìn)，高度2.8m，兩幫從下到上分別由1.5m厚的煤層、0.7m厚的泥巖和0.6m厚的煤矸組成。02.6m為砂質(zhì)泥巖，灰色，較完整。2.64.35m為泥巖，淺灰-深灰色，層理發(fā)育。4.356.2m為砂質(zhì)泥巖，深灰色，較完整。6.28.25m為泥巖，灰色，較完整。8.2514.7m為砂質(zhì)泥巖，深灰色，9.4、14.7m處有煤線，12m處有軟弱夾層。14.717m為泥質(zhì)砂巖，灰色，完整性較好，。1718m為炭質(zhì)泥巖，深灰-黑灰色，17.05m處松軟炭質(zhì)泥巖夾層。1820m為砂巖，灰色。表2-6 4號(hào)鉆孔窺視結(jié)果表巖層層厚m累深m窺視描述砂巖22

17、018灰色，較完整。炭質(zhì)泥巖118深灰-黑灰色，17.05m處松軟炭質(zhì)泥巖夾層。泥巖2.317灰色，完整性較好。砂巖6.4514.7深灰色8.2514.7m為砂質(zhì)泥巖，9.4、14.7m處有煤線，12m處有軟弱夾層。砂質(zhì)泥巖2.058.256.28.25m為泥巖，灰色，較完整。泥巖1.856.2深灰色，較完整。砂質(zhì)泥巖1.754.35淺灰-深灰色，層理發(fā)育。泥巖2.62.6灰色，較完整，層理發(fā)育。煤矸0.6黑色，破碎，松軟，厚度變化大。泥巖0.7深灰色，裂隙發(fā)育，易風(fēng)化，厚度變化大。2#煤1.5黑色，層狀構(gòu)造，松軟。5號(hào)孔窺視結(jié)果分析5號(hào)窺視孔位于二采區(qū)軌道上山深，窺視深度11.75m，該巷道

18、沿10號(hào)煤層底板掘進(jìn)。05.4m為石灰?guī)r，深灰色，層理較發(fā)育，0.1、0.8、2.0、2.8、3.6m處層理明顯，2.0-2.8m較松軟，3.65.4m節(jié)理較發(fā)育。5.45.7m為泥巖，深灰色，松軟破碎。5.77.0m為泥巖，深灰色，有豎向裂隙。7.08.45m為泥巖，深灰色，較松軟。8.4511.75m為砂質(zhì)泥巖，深灰色，層理、節(jié)理發(fā)育。表2-7 5號(hào)鉆孔窺視結(jié)果表巖層層厚m累深m窺視描述砂質(zhì)泥巖3.311.75深灰色，較松軟。1.458.45深灰色，較軟。1.458.45深灰色，較軟。1.37.0深灰色，有豎向裂隙。泥巖0.35.7深灰色，破碎，松軟?；?guī)r2.65.4深灰色，3.65.4m

19、節(jié)理較發(fā)育。0.82.8深灰色，較松軟。2.02.0深灰色，層理較發(fā)育，0.1、0.8處層理明顯。9+10#煤2.65黑色，層狀構(gòu)造，較松軟。6號(hào)孔窺視結(jié)果分析6號(hào)窺視孔位于一采區(qū)回風(fēng)上山，窺視深度11m。07.0m為灰?guī)r，深灰色。00.9m節(jié)理發(fā)育，0.3m處層理明顯，0.91.1m破碎，1.5m、1.8、m、2.8m處層理明顯，2.83.8m較完整，3.84.1破碎m，4.15.0m較完整，5.05.2 m破碎，5.07.2m節(jié)理、裂隙、斷口發(fā)育。712m為砂質(zhì)泥巖，深灰色。78.3m裂隙發(fā)育，松軟。8.39.0m較完整，松軟。9.011m較完整。表2-8 6號(hào)鉆孔窺視結(jié)果表巖層層厚m累深

20、m窺視描述砂質(zhì)泥巖2.011.0深灰色，較完整。泥巖0.79.0深灰色，松軟。1.38.3深灰色，節(jié)理發(fā)育，松軟?；?guī)r1.87.0深灰色，節(jié)理、斷口發(fā)育。0.25.2深灰色，破碎。0.95.0深灰色，較完整，4.8m處層理明顯。0.34.1深灰色，破碎。1.03.8深灰色，較完整。2.02.8深灰色，00.9m節(jié)理發(fā)育，0.3m處層理明顯，0.91.1m破碎，1.5m、1.8m、2.8m處層理明顯。9+10#煤2.65黑色，層狀結(jié)構(gòu)，松軟，有松軟泥巖夾層。7號(hào)孔窺視分析7號(hào)窺視孔位于集中回風(fēng)大巷，窺視深度14m。有滲水，水中含有黃鐵礦成分。06.8m為灰?guī)r，深灰色。其中01m較完整，1.0、1

21、.7m處層理明顯。2.04.9m較堅(jiān)硬，豎向斷口發(fā)育。4.96.5m較完整，6.56.8m有豎向裂隙。6.87.9m為泥巖，深灰色，層理發(fā)育。7.99.4m為泥巖，深灰色，較完整。9.410.3m為泥巖，深灰色，薄層狀。10.310.4m為炭質(zhì)泥巖，灰黑色，松軟。10.411.2m為泥巖，黑灰色，較完整。11.211.9m為炭質(zhì)泥巖，灰黑色。11.914.0m為泥巖，深灰色，較完整，13.4m處層理明顯。表2-9 7號(hào)鉆孔窺視結(jié)果表巖層層厚m累深m窺視描述泥巖2.114.0深灰色，較完整，13.4m處層理明顯。炭質(zhì)泥巖0.711.9灰黑色，松軟。泥巖0.811.2黑灰色，較完整。炭質(zhì)泥巖0.1

22、10.4灰黑色，松軟。泥巖0.910.3深灰色，薄層狀。1.59.4深灰色，較完整。1.17.9深灰色，層理發(fā)育?；?guī)r0.36.8深灰色，豎向節(jié)理發(fā)育。1.66.5深灰色，較完整。2.94.9深灰色，較堅(jiān)硬，豎向斷口發(fā)育。2.02.0深灰色，01.0m較完整，1.0、1.7m處層理明顯。9+10#煤2.65黑色，層狀結(jié)構(gòu)，松軟，有松軟泥巖夾層。2.1.3 巷道圍巖綜合分析井下現(xiàn)場察看情況情況為：2號(hào)煤層之上直接分布有一層0.3-1.2m左右的泥巖和一層厚約0.3-1.0m的炭質(zhì)泥巖，泥巖以深灰色、炭質(zhì)泥巖以黑灰色為主，裂隙發(fā)育、破碎松軟，易風(fēng)化。綜合山西通洲集團(tuán)留神峪煤業(yè)有限公司兼并重組整合礦

23、井地質(zhì)報(bào)告和井下鉆孔窺視分析，留神峪煤礦2號(hào)煤層和9+10號(hào)煤層巷道相關(guān)巖層地質(zhì)力學(xué)特征如表2-10和表2-11所示。表2-10 2#煤層及頂板巖層分布巖石名稱層厚m累厚m巖性描述單壓強(qiáng)度MPa砂質(zhì)泥巖9.520.1深灰色，細(xì)膩，含植物根莖葉化石，棱角斷口，豎向裂隙。18.90細(xì)砂巖2.210.6灰色，植物化石，致密，性脆，棱角斷口。22.6泥巖3.98.4深灰色，致密，性脆，參差斷口，豎向裂隙。22.6砂質(zhì)砂巖1.54.5灰色，硅質(zhì)膠結(jié)，堅(jiān)硬，棱角斷口。18.90泥巖3.03.0深灰色，致密，性脆，參差斷口，層狀構(gòu)造，松軟，含植物化石，有煤線，裂隙發(fā)育。18.90煤矸0.8巷道所處層位黑色，

24、破碎，松軟，易風(fēng)化，厚度變化大。10.0泥巖1.0深灰色，裂隙發(fā)育，易風(fēng)化，厚度變化大。15.02#煤1.29黑色，碎塊狀，層狀構(gòu)造，松軟。10.0砂質(zhì)泥巖、砂巖、泥巖5.5灰色-黑灰色，性脆、松軟，層理發(fā)育，含植物根莖葉化石。20.0表2-11 9+10#煤層及頂板巖層分布巖石名稱層厚m累厚m巖性描述單壓強(qiáng)度MPa細(xì)砂巖2.022.5灰色、鈣質(zhì)膠結(jié)，堅(jiān)硬。18.90泥巖3.220.5黑灰色，細(xì)膩，光滑，植物化石，棱角斷口。14.10K3灰?guī)r5.217.3黑灰色，致密，堅(jiān)硬，性脆，節(jié)理發(fā)育充填方解石脈，巨厚層狀，泥晶結(jié)構(gòu)。55.08#煤0.612.1黑色，塊狀，粉末狀，光澤較弱，瀝青光澤，性脆

25、易碎，條帶狀結(jié)構(gòu)，松軟。10.0炭質(zhì)泥巖0.712.5灰黑色，松軟，裂隙發(fā)育。10.0砂質(zhì)泥巖5.011.80深灰色，致密，性脆，易碎，豎向裂隙，含植物化石。14.10K2灰?guī)r6.86.8黑灰色，致密，堅(jiān)硬，性脆，節(jié)理發(fā)育充填方解石，豎向斷口發(fā)育，下位2m層理發(fā)育。55.09+10#煤2.65巷道所處層位黑色，玻璃光澤，較脆，含植物化石，層狀結(jié)構(gòu)，松軟。有松軟泥巖夾層。10.0砂質(zhì)泥巖16.25黑灰色，細(xì)膩，光滑，植物化石，性脆，松軟。14.102.2 巷道圍巖穩(wěn)定性特征分析綜合以上分析，2#煤層巷道宜沿底布置，掘進(jìn)矩形斷面巷道時(shí)，煤層之上直接賦存的松軟、破碎的泥巖和煤矸不宜保留，以使巷道頂板

26、主要由條件較好的泥巖、砂質(zhì)泥巖和細(xì)砂巖組成，頂板穩(wěn)定性屬于4類較不穩(wěn)定；兩幫由2#煤層、泥巖和煤矸組成，穩(wěn)定性屬于4類較不穩(wěn)定圍巖；底板為砂巖、砂質(zhì)泥巖和泥巖組成。9+10#煤層巷道宜沿底布置，巷道頂板主要由中等強(qiáng)度、裂隙、斷口較發(fā)育的灰?guī)r、砂砂巖組成，穩(wěn)定性屬于3-4類中等偏下；兩幫由9#煤層、泥巖、10#煤層組成，穩(wěn)定性屬于4類較不穩(wěn)定圍巖；底板為砂質(zhì)泥巖。3 錨固支護(hù)理論研究煤礦井下巷道錨固支護(hù)參數(shù)設(shè)計(jì)應(yīng)根據(jù)具體的地質(zhì)力學(xué)特征、巷道斷面特征以及巷道的用途和服務(wù)年限等因素的不同，以不同的圍巖控制理論為依據(jù)分別進(jìn)行。以下通過對(duì)錨固支護(hù)理論研究，探討適宜于山西通洲集團(tuán)留神峪煤業(yè)有限公司2#、9

27、+10#煤層賦存條件的巷道錨固支護(hù)理論依據(jù)、設(shè)計(jì)原理及方法。3.1 頂板錨桿支護(hù)原理及其適用條件錨桿支護(hù)理論原理主要可歸納為三大類：一是基于錨桿的懸吊作用而提出的懸吊理論、減跨理論等；二是基于錨桿的擠壓、加固作用提出的組合梁理論、組合拱理論以及楔固理論等；三是綜合錨桿的各種作用而提出的松動(dòng)圈支護(hù)理論、錨固體強(qiáng)度強(qiáng)化理論、錨注理論、整體錨固結(jié)構(gòu)理論等。懸吊理論認(rèn)為，巷道開挖以后，由于應(yīng)力狀態(tài)的改變，圍巖中一定區(qū)域內(nèi)將可能發(fā)生巖石的松動(dòng)和破裂現(xiàn)象、或由于被裂隙切割的巖塊因失去足夠約束而成為關(guān)鍵塊體即出現(xiàn)危巖，此時(shí)錨桿的作用就是利用其抗拉能力將松軟巖層或危巖懸吊于穩(wěn)定巖層之上。該理論適用于錨桿長度范

28、圍內(nèi)賦存有穩(wěn)定巖層或穩(wěn)定巖層結(jié)構(gòu)的條件。減跨理論應(yīng)包括兩方面的內(nèi)容：一是基于松散介質(zhì)的自然冒落拱理論提出的錨桿作用原理，其依據(jù)是冒落拱高度與跨度成正比關(guān)系，認(rèn)為利用錨桿的懸吊作用可增加頂板巖層的支點(diǎn)，從而減小支點(diǎn)間的跨距，進(jìn)而達(dá)到降低冒落拱高度、減小所需支護(hù)強(qiáng)度的目的；二是基于梁或板的理論提出的錨桿作用原理，即當(dāng)巷道頂板為層狀巖層時(shí)，其變形特性近似于梁或板的性質(zhì)，此時(shí)錨桿的作用是縮短梁或板的跨距，以減小其中因橫力而產(chǎn)生的彎矩及因彎矩產(chǎn)生的彎曲應(yīng)力，尤其是彎曲拉應(yīng)力，從而提高頂板的穩(wěn)定性。從以上兩種情況可以看出，減跨理論中錨桿的作用機(jī)理以及適用條件等同于懸吊理論，即需要以穩(wěn)定巖層或穩(wěn)定巖層結(jié)構(gòu)為

29、依托。組合梁理論適用于巷道頂板由多層厚度小、連續(xù)性好的巖層組成的情況，其原理是通過錨桿的軸向作用力將頂板各分層夾緊，以增強(qiáng)各分層間的摩擦作用，并借助錨桿自身的橫向承載能力提高頂板各分層間的抗剪切強(qiáng)度，使各分層在彎矩作用下發(fā)生整體彎曲變形，呈現(xiàn)出組合梁的彎曲變形特征，從而提高頂板的抗彎剛度及強(qiáng)度。未錨固的頂板巖層發(fā)生彎曲變形時(shí),由于各分層間粘結(jié)力及摩擦作用小，因此，在下沉變形過程中多表現(xiàn)為疊合梁特性，即各分層發(fā)生相對(duì)獨(dú)立的彎曲變形，此時(shí)，頂板巖層中的最大拉應(yīng)力為(max)疊=6/(nh2)Mmax充分錨固后的頂板巖層發(fā)生彎曲變形時(shí),由于各分層間抗滑動(dòng)能力的提高，頂板在下沉變形過程中呈組合梁特性，

30、即發(fā)生整體彎曲變形，此時(shí)其中所產(chǎn)生的最大拉應(yīng)力為(max)組=6/(nh)2Mmax 兩式相比可得(max)疊/(max)組=n以上各式中，(max)疊以疊合梁方式彎曲時(shí)巖層中的最大拉應(yīng)力，(max)組以組合梁方式彎曲時(shí)巖層中的最大拉應(yīng)力，Mmax頂板巖層所受的最大彎矩，n頂板巖層的分層數(shù)，h頂板巖層的分層厚度。可見，在相同橫力彎曲載荷條件下，形成組合梁后的最大拉應(yīng)力僅為疊合梁狀態(tài)下的1/n，抗彎能力明顯提高。擠壓加固理論適用性較強(qiáng)（幾乎適用于所有圍巖條件）。對(duì)于拱頂巷道，其原理是通過錨桿的軸向作用力在圍巖中形成拱形壓縮帶，即通過錨桿的軸向作用力將圍巖中一定范圍巖體的應(yīng)力狀態(tài)由單向（或雙向）受

31、壓轉(zhuǎn)變?yōu)槿蚴軌?，從而提高其環(huán)向抗壓強(qiáng)度指標(biāo)，使該壓縮帶既可承受其自身重量，又可承受一定的外部載荷。若錨桿的有效長度為L、間距為S、單根錨桿所形成的壓力錐體頂角之半為，則承壓拱的厚度B為B=L-Stg對(duì)于平頂巷道的層狀連續(xù)性頂板而言，擠壓加固理論等同于組合梁理論，此時(shí)，錨桿的擠壓加固作用既可使層狀頂板形成組合梁結(jié)構(gòu)，提高其抗彎強(qiáng)度，又可改善巖層的應(yīng)力狀態(tài)，即提高圍壓，使巖層平行于層理方向的抗壓強(qiáng)度得到提高。楔固理論主要是針對(duì)巷道圍巖沿弱面滑移失穩(wěn)現(xiàn)象而提出的圍巖加固機(jī)理。當(dāng)圍巖中的部分巖體被弱面切割為塊體時(shí)，其穩(wěn)定性狀況一定程度上將取決于對(duì)關(guān)鍵塊體的維護(hù)情況，因?yàn)檫@種條件下圍巖的失穩(wěn)大多起因于

32、關(guān)鍵塊體的失穩(wěn)。此時(shí)可將錨桿相交于弱面布置，通過錨桿的抗拉、抗剪以及抗彎作用防止危巖發(fā)生滑動(dòng)甚至脫離巖層而冒落，從而保持巷道圍巖的整體穩(wěn)定性。最大水平應(yīng)力理論認(rèn)為，巷道圍巖的水平應(yīng)力有時(shí)會(huì)大于垂直應(yīng)力，此時(shí)，巷道頂、底板的穩(wěn)定性主要受水平應(yīng)力的影響；水平應(yīng)力具有明顯的方向性，巷道軸向與最大水平應(yīng)力之間的夾角不同，水平應(yīng)力對(duì)頂、底板穩(wěn)定性的影響程度也會(huì)有所差異：與最大水平應(yīng)力方向平行的巷道受其影響最小，頂?shù)装宸€(wěn)定性最好，與最大水平應(yīng)力方向成銳角的巷道其頂?shù)装遄冃纹茐钠蛳锏赖哪骋粠?，與最大水平應(yīng)力垂直的巷道受其影響最大，頂?shù)装宸€(wěn)定性最差?；谠摾碚?，英國學(xué)者研究發(fā)現(xiàn)，在深部開采的高應(yīng)力環(huán)境下，最

33、大水平應(yīng)力的作用使頂?shù)装鍘r層發(fā)生剪切破壞而出現(xiàn)錯(cuò)動(dòng)和松動(dòng)膨脹，造成圍巖變形，隨著變形的發(fā)展，頂板對(duì)支護(hù)的載荷迅速增長，并使按承受頂板巖層重量設(shè)計(jì)的支護(hù)系統(tǒng)發(fā)生破壞。在這種情況下，錨桿的作用應(yīng)當(dāng)是在頂板變形的早期階段提高其穩(wěn)定性，以控制頂板后期變形的嚴(yán)重程度。即錨桿的加固應(yīng)在頂板巖層發(fā)生松動(dòng)膨脹變形之前進(jìn)行，而不是等頂板已經(jīng)松動(dòng)破壞、幾乎喪失自承能力后才被動(dòng)地承受圍巖壓力。同時(shí)，應(yīng)充分重視垂直應(yīng)力對(duì)兩幫的影響：頂板錨固后，兩幫垂直應(yīng)力集中區(qū)更靠近巷幫，控制兩幫破壞，防止頂板有效跨度超過頂板錨桿的有效支護(hù)范圍，對(duì)圍巖穩(wěn)定極為重要。錨桿桁架支護(hù)結(jié)構(gòu)出現(xiàn)于20世紀(jì)60年代，人們通過對(duì)其支護(hù)機(jī)理的研究認(rèn)

34、為桁架錨桿的作用原理屬于擠壓加固一類，錨桿桁架對(duì)巷道圍巖的加固作用主要表現(xiàn)在以下三個(gè)方面：改變頂板的應(yīng)力狀態(tài)是錨桿桁架的基本支護(hù)機(jī)理之一。即隨著桁架預(yù)緊力的增加，頂板中部的拉應(yīng)力將減小，甚至出現(xiàn)壓應(yīng)力，使頂板處于無拉應(yīng)力狀態(tài)，從而彌補(bǔ)巖體抗拉強(qiáng)度較小的弱點(diǎn)；促進(jìn)頂板裂隙體梁的形成。當(dāng)巷道開挖在層狀巖體中且頂板極軟和破碎時(shí)，頂板的破壞和變形可以用“巖梁”理論來分析，它的穩(wěn)定性取決于裂隙體梁的成拱作用。桁架的預(yù)緊力可以增強(qiáng)裂隙體間的擠壓作用，從而增強(qiáng)其間的摩擦作用，并可約束巖層的下沉變形，甚至使頂板產(chǎn)生向上的位移，有利于裂隙體梁達(dá)到壓力拱式的平衡狀態(tài)；提高頂板裂隙體梁拱座處的抗滑動(dòng)性能。根據(jù)靜力平

35、衡原理，當(dāng)巖梁拱座處抗剪切能力過低時(shí)，頂板將發(fā)生整體剪切滑動(dòng)。桁架的預(yù)緊力引起的主動(dòng)作用將與拱座處的水平推力疊加，增大了該危險(xiǎn)部位巖石或不連續(xù)面的摩擦阻力，從而提高頂板裂隙體梁在拱座處的抗剪切強(qiáng)度。針對(duì)軟巖巷道圍巖控制提出的外錨內(nèi)注式的支護(hù)方法。認(rèn)為軟巖巷道圍巖的破裂范圍及變形量都很大，傳統(tǒng)的剛性支護(hù)難以適應(yīng)，而單純的錨桿支護(hù)或組合錨桿支護(hù)欲使破裂巖體處于擠緊狀態(tài)從而形成平衡拱也難以實(shí)現(xiàn)。對(duì)于節(jié)理裂隙發(fā)育的軟巖，采用注漿的方法可以改變其松散結(jié)構(gòu)，提高粘結(jié)力和內(nèi)摩擦角，提高圍巖的整體性和強(qiáng)度系數(shù)，從而形成一個(gè)注漿加固圈，為錨桿提供可靠的著力基礎(chǔ)，使其能夠充分發(fā)揮懸吊、組合等基本功能，對(duì)注漿加固圈

36、以下的松碎巖石起到支護(hù)的作用。整體錨固理論認(rèn)為，使頂、幫錨固體形成整體錨固結(jié)構(gòu)，能克服普通錨固結(jié)構(gòu)存在角部薄弱環(huán)節(jié)的缺陷，一定程度上可防止兩幫沿頂、底發(fā)生錯(cuò)動(dòng)而向巷道擠入，防止頂板沿兩幫切落，從而減小巷道變形，更大限度地改善錨固區(qū)圍巖的受力狀態(tài)，從而提高錨固結(jié)構(gòu)的徑向剛度，增強(qiáng)錨固結(jié)構(gòu)對(duì)深部圍巖的徑向約束，使巷道圍巖的穩(wěn)定性得到改善。可見，不同的巷道圍巖錨固理論具有不同的適用條件，應(yīng)用時(shí)應(yīng)根據(jù)具體圍巖條件進(jìn)行合理選擇。3.2 兩幫錨桿支護(hù)原理及其適用條件適用于巷道兩幫控制的錨桿支護(hù)理論主要有擠壓加固理論、楔固理論和厚錨固板理論。兩幫中的擠壓加固理論與頂板中的擠壓加固理論相同，適用于所有圍巖條件

37、。楔固理論主要是針對(duì)巷道兩幫巖體沿弱面滑移失穩(wěn)現(xiàn)象而提出的圍巖加固機(jī)理。當(dāng)圍巖中的部分巖體被弱面切割為塊體時(shí)，其穩(wěn)定性狀況一定程度上將取決于對(duì)關(guān)鍵塊體的維護(hù)情況，因?yàn)檫@種條件下圍巖的失穩(wěn)大多起因于關(guān)鍵塊體的失穩(wěn)。此時(shí)可將錨桿相交于弱面布置，通過錨桿的抗拉、抗剪以及抗彎作用防止危巖發(fā)生滑動(dòng)甚至脫離巖層而冒落，從而保持巷道圍巖的整體穩(wěn)定性。大厚度錨固墻理論運(yùn)用了以下原理：固體力學(xué)中根據(jù)厚、寬比值大小的不同將具有等厚度的物體分為三種類型：薄膜、薄板和厚板（或體），即：當(dāng)厚、寬之比小于1%時(shí)為薄膜，厚、寬比介于1%1/5之間時(shí)為薄板，厚、寬比大于1/5時(shí)稱為厚板或體。當(dāng)物體具有薄膜或薄板的形狀特征時(shí)，

38、其內(nèi)部所產(chǎn)生的拉應(yīng)力將成為是否發(fā)生破壞的決定性因素；當(dāng)物體具有厚板或體的形狀特征時(shí)，是否發(fā)生破壞的決定性因素將變?yōu)閴簯?yīng)力和剪應(yīng)力。厚錨固板理論基于以下原理提出：對(duì)于兩幫破碎巖體而言，由于內(nèi)聚力很小或幾近喪失，故在其中形成的錨固體只能承受一定的擠壓和剪切作用，而不能承受明顯的拉伸作用。因此，兩幫錨固體應(yīng)具有“厚板”或“體”的形狀特征，即錨固體的厚度與高度之比應(yīng)該大于薄板的厚度與寬度之比的上限，即（t為兩幫錨固體厚度，M為兩幫錨固體高度）。3.3 2#、9+10#煤層巷道宜采用的支護(hù)原理根據(jù)煤層圍巖特征分析，山西通洲集團(tuán)留神峪煤業(yè)有限公司2#、9+10#煤層巷道穩(wěn)定性控制應(yīng)依據(jù)以下原則：2#煤層矩

39、形斷面巷道頂板宜采用組合梁結(jié)合懸吊理論的設(shè)計(jì)思路；兩幫依據(jù)厚錨固板理論進(jìn)行支護(hù)設(shè)計(jì)。2#煤層拱形斷面巷道宜采用組合拱結(jié)合懸吊理論的設(shè)計(jì)思路。9+10#煤層矩形斷面巷道頂板采用懸吊與擠壓加固相結(jié)合的設(shè)計(jì)思路；兩幫依據(jù)厚錨固板理論進(jìn)行支護(hù)設(shè)計(jì)。9+10#煤層拱形斷面巷道宜采用組合拱結(jié)合懸吊理論的設(shè)計(jì)思路。4 巷道支護(hù)參數(shù)的確定方法4.1 錨固支護(hù)方案的確定依據(jù)巷道圍巖特征2#煤層頂板：低強(qiáng)度的泥巖、砂質(zhì)泥巖和砂巖，層狀結(jié)構(gòu)特征。9+10#煤層頂板：中等強(qiáng)度的灰?guī)r，裂隙較發(fā)育，層狀結(jié)構(gòu)。兩幫：強(qiáng)度低、較破碎、層理發(fā)育、易風(fēng)化，層狀結(jié)構(gòu)。錨固范圍的確定矩形斷面巷道頂板載荷范圍的確定依據(jù)：表面掘進(jìn)擾動(dòng)及

40、弱面切割成的危石以及錨固范圍的薄層狀巖體。矩形斷面巷道兩幫錨固范圍的確定依據(jù)：形成的擠壓加固墻厚度不小于巷道高度的五分之一。拱形斷面巷道錨固范圍的確定依據(jù)：形成的擠壓加固拱厚度不小于巷道垮度的五分之一。4.2 錨固支護(hù)方式的確定針對(duì)山西通洲集團(tuán)留神峪煤業(yè)有限公司2#、9+10#煤層地質(zhì)賦存條件，依據(jù)上述錨桿支護(hù)原理，確定巷道支護(hù)形式如下：大巷支護(hù)方式：半圓拱部分采用錨桿+錨索+鋼筋網(wǎng)+噴射混凝土支護(hù)，直墻段采用錨桿+鋼筋網(wǎng)+噴射混凝土支護(hù)。錨桿托盤選用15015010mm鋼板鐘形托盤，錨固劑選用樹脂錨固劑，規(guī)格為CK2335和K2360，頂板錨桿設(shè)計(jì)錨固力為80KN，擰緊力矩為200Nm，兩幫

41、錨桿設(shè)計(jì)錨固力為50KN，擰緊力矩為100Nm；錨索設(shè)計(jì)錨固力150KN，直徑為15.24mm，托盤選用30030015mm鋼板托盤，錨固劑選用樹脂錨固劑，規(guī)格為CK2335和K2360（斷口發(fā)育時(shí)適當(dāng)增加錨固劑用量），錨索預(yù)緊力為100KN；網(wǎng)片選用6mm的鋼筋網(wǎng)，網(wǎng)格間距100100mm；噴漿厚度100mm，噴射混凝土型號(hào)C25。順槽支護(hù)方式：頂板采用錨桿+錨索+鋼筋網(wǎng)+W鋼帶支護(hù)，鋼帶規(guī)格2503mm（寬厚）；兩幫采用玻璃鋼錨桿加樹脂網(wǎng)支護(hù)（非開采幫可采用錨桿+鋼筋網(wǎng)），網(wǎng)孔5050mm。錨固劑選用樹脂錨固劑，規(guī)格為CK2335和K2360，頂板錨桿設(shè)計(jì)錨固力為80KN，擰緊力矩為200

42、Nm，兩幫錨桿設(shè)計(jì)錨固力為50KN，擰緊力矩為100Nm；網(wǎng)片采用樹脂網(wǎng)，網(wǎng)孔5050mm；錨索直徑為15.24mm，錨索托盤選用30030015mm鋼板托盤，錨固劑選用樹脂錨固劑，規(guī)格為CK2335和K2360，錨索預(yù)緊力為80KN。開切眼：頂板采用錨桿+錨索+樹脂網(wǎng)或鋼筋網(wǎng)+W鋼帶支護(hù)形式，錨固劑選用樹脂錨固劑，規(guī)格為CK2335和K2360，錨桿錨固力為80KN，鋼帶寬厚=2503mm，錨索直徑為15.24mm，選用30030015mm的鋼板托盤，錨固劑選用CK2335和K2360的樹脂錨固劑，錨索預(yù)緊力為100KN。兩幫采用玻璃鋼錨桿加樹脂網(wǎng)支護(hù)（非開采幫可采用錨桿+鋼筋網(wǎng)），錨固劑選

43、用K2360樹脂錨固劑，錨固力50KN。4.3 錨固支護(hù)參數(shù)的確定方法4.3.1 矩形巷道支護(hù)參數(shù)確定4.3.1.1 矩形巷道頂板支護(hù)參數(shù)確定1）頂板所需支護(hù)強(qiáng)度的確定式中，h頂板載荷高度，m，頂板巖層容重，KN/m3。2）頂板錨桿間、排距的確定頂板錨桿的間、排距為：式中：p0頂板錨桿的設(shè)計(jì)錨固力，p所需支護(hù)強(qiáng)度。頂板錨桿的布置密度n為： 根/m23）頂板錨桿錨固長度的確定根據(jù)頂板巖層錨固條件，錨固長度最小為：4）頂板錨桿長度的確定：式中，錨桿外露長度，m 載荷體高度，m深入穩(wěn)定結(jié)構(gòu)中的最小長度，m5）矩形巷道頂板錨索參數(shù)的確定錨索布置密度的確定頂板錨索的布置密度n按照下式確定： 根/m2 式

44、中：p頂板所需錨固強(qiáng)度，錨索支護(hù)系數(shù)，F(xiàn)錨索設(shè)計(jì)錨固力。錨索錨固長度的確定根據(jù)頂板巖層錨固條件，錨索最小錨固長度為：錨索長度的確定：式中，錨索最小錨固長度，m 錨索外露長度，m 載荷體高度，m深入穩(wěn)定結(jié)構(gòu)中的附加長度，m4.3.1.2 矩形巷道兩幫支護(hù)參數(shù)確定1）錨固強(qiáng)度p按下式確定 ；其中，q為錨固體上所受的鉛垂載荷集度，按下式計(jì)算： ；式中，h下位軟弱頂板巖層厚度，m；b 巷道跨度，m；b巷道等效跨度，m；f 頂板巖體普氏系數(shù)； 頂板巖體平均容重，KN/m3；t3 可承載錨固體厚度，m 。2）錨桿間排距a為 ，m；其中，p0錨桿的設(shè)計(jì)錨固力，p所需錨固強(qiáng)度。錨桿的布置密度n為： ，根/m2

45、；3）錨桿長度t按下式確定：式中，t 錨桿長度，m； 粘錨力積聚段長度，m；C0兩幫巖體的粘錨強(qiáng)度，MPa； 錨固端錨桿影響區(qū)未重疊區(qū)厚度，m；可承載錨固體厚度，m； M巷道高度，m； 錨尾端錨桿影響區(qū)未重疊區(qū)厚度，m；t5 錨桿外露長度（根據(jù)錨桿施工工藝，一般為0.1m），m；a 錨桿間、排距，m；錨固力影響角。4）錨固長度t0為： ，m；式中，t1粘錨力積聚段長度，m。4.3.2 拱形巷道支護(hù)參數(shù)確定1）錨固強(qiáng)度p按下式確定 ；其中，q為錨固體上所受的環(huán)向載荷集度，按下式計(jì)算： ；式中，b巷道垮度，m；頂板巖體平均容重，KN/m3；k圍巖穩(wěn)定性指數(shù)。2）錨桿間排距a的確定 ，m；其中，p0

46、錨桿的設(shè)計(jì)錨固力，p為所需錨固強(qiáng)度。錨桿的布置密度n為： ，根/m2；3）錨桿長度t的確定式中，t 錨桿長度，m； 粘錨力積聚段長度，m；C0兩幫巖體的粘錨強(qiáng)度，MPa； 錨固端錨桿影響區(qū)未重疊區(qū)厚度，m；可承載錨固體厚度，m； b巷道跨度，m；錨尾端錨桿影響區(qū)未重疊區(qū)厚度，m；t5 錨桿外露長度（根據(jù)錨桿施工工藝，一般為0.1m），m；a 錨桿間、排距，m；錨固力影響角。4）錨固長度t0的確定 ，m；式中，t1粘錨力積聚段長度，m。5）拱頂板錨索參數(shù)的確定錨索布置密度的確定頂板錨索的布置密度n按照下式確定： 根/m2 式中：p所需錨固強(qiáng)度，錨索支護(hù)系數(shù)，F(xiàn)錨索設(shè)計(jì)錨固力。錨索錨固長度的確定根

47、據(jù)頂板巖層錨固條件，錨索最小錨固長度為：錨索長度的確定式中，錨索最小錨固長度，m 錨索外露長度，m 頂部松軟巖層厚度，m5 2#煤層巷道支護(hù)方案依據(jù)以上地質(zhì)力學(xué)條件分析以及錨固支護(hù)理論分析及設(shè)計(jì)方法研究，確定2#煤層各巷道錨固支護(hù)技術(shù)方案如下。5.1 2#煤層軌道巷錨固支護(hù)方案設(shè)計(jì)2#煤層軌道巷為直墻半圓拱斷面，掘進(jìn)斷面規(guī)格：3.43.1m，直墻段高1.4m；凈斷面3.22.9m，直墻段高1.3m。圍巖基本參數(shù)：=26KN/m3， fd=2.0，Cd=1.3 MPa（深部取1.5 MPa），Cb=1.1 MPa。1）2#煤層軌道巷錨桿錨固強(qiáng)度錨桿錨固強(qiáng)度p按下式確定： ；其中，巖層內(nèi)摩擦角；q

48、為錨固體上所受的環(huán)向載荷集度，按下式計(jì)算：；式中，b巷道垮度，m；圍巖平均容重，KN/m3；fd頂板巖層普氏系數(shù)。2）2#煤層軌道巷錨桿間排距錨桿間排距按下式確定： ，m；其中，p0錨桿的設(shè)計(jì)錨固力，p為所需錨固強(qiáng)度。錨桿的布置密度n為： ，根/m2；2）2#煤層軌道巷錨桿錨固長度根據(jù)頂板巖層錨固條件，2#煤層軌道巷錨桿錨固長度最小為：Cd頂板巖體的粘錨強(qiáng)度；4）2#煤層軌道巷錨桿長度2#煤層軌道巷錨桿長度t按下式確定：式中，t錨桿長度；t1粘錨力積聚段長度,取錨固長度的一半；錨固端錨桿影響區(qū)未重疊區(qū)厚度；可承載錨固體厚度；b巷道跨度，3.4m；錨尾端錨桿影響區(qū)未重疊區(qū)厚度；t5錨桿外露長度（

49、根據(jù)錨桿施工工藝，一般為0.1m）。5）2#煤層軌道巷拱頂錨索參數(shù)的確定拱頂錨索的布置密度n為： 根/m2式中：p所需錨固強(qiáng)度，KN/m2；錨索支護(hù)系數(shù)；F錨索設(shè)計(jì)錨固力KN。錨索最小錨固長度為：錨索最小長度為：式中，錨索最小錨固長度，m 錨索外露長度，m 頂部松軟巖層厚度，m根據(jù)以上計(jì)算，結(jié)合巷道斷面幾何參數(shù)以及材料供應(yīng)，2#煤層軌道巷錨固支護(hù)技術(shù)方案及參數(shù)如表5.1及圖5.1所示。表5-1 2#煤層軌道巷錨固支護(hù)材料及參數(shù)材料規(guī)格間距/m排距/m錨固力/KN 最小錨固長度/m每排數(shù)量/根每根使用錨固劑數(shù)量錨桿18-M20-2200螺紋鋼錨桿0.90.9800.99CK2335一支K2360一支錨索15.245000中線布置2.71501.21CK2335一支K2360二支網(wǎng)片網(wǎng)片選用6mm的鋼筋網(wǎng)，網(wǎng)格間距100100mm噴層噴層厚度100mm，噴射混凝土標(biāo)號(hào)不低于C25備注掘進(jìn)斷面直墻半圓拱形：直墻高1400mm，拱直徑3400mm。錨桿采用18-M20-2200螺紋鋼錨桿，設(shè)計(jì)錨固力不低于80KN，錨桿盡量垂直于巷道表面，底角角錨桿可向底板傾斜約20；錨索型號(hào)15.245000，設(shè)計(jì)錨固力150KN，布置在拱頂。預(yù)緊力要求：拱部錨桿50KN（扭矩不低于200NM），直墻段錨桿30KN（扭矩不低于100NM），錨索10