巷道支护参数设计

40119运顺宽度5.8m，高度3.5m，全煤层中掘进，煤厚10.5m。根据工程经验，顶部锚杆规格为φ20mm×2300mm，间排距700×800mm。运顺顶板锚索间排距为1400×800mm，每排4根。运顺帮部采用螺纹钢锚杆配以金属网、锚索进行支护；帮部锚杆规格均为φ18×2000mm,间排距均为800×800mm。

用极限平衡下塑性区计算法、悬吊理论、组合梁理论、自然平衡拱理论验算。 1、极限平衡塑性区法 ①极限平衡下的塑性区半径

Rs??1?sin???(K?H?C?ctg?)??Ro??C?ctg???1?sin?2sin?

式中：Rs—巷道塑性区半径，m；

Ro—巷道外接圆半径，通过几何法算出外接圆半径3.39m； γ—上覆岩石平均容重，取0.025MN/m3； H—巷道埋深，最大埋深560m； C—围岩粘结力，2.65MPa； φ—围岩内摩擦角，30°。 经计算得：

Rs?3.39???1?sin30???(3?H?C?ctg30)??C?ctg30??1?sin302sin30?7.51m

②计算维持极限平衡区岩石不冒落所需要的支护力 顶部岩石荷载的厚度为：

hd=Rs-b/2

式中：Rs—巷道塑性区半径，m；

40119运顺宽度5.8m，高度3.5m，全煤层中掘进，煤厚10.5m。根据工程经验，顶部锚杆规格为φ20mm×2300mm，间排距700×800mm。运顺顶板锚索间排距为1400×800mm，每排4根。运顺帮部采用螺纹钢锚杆配以金属网、锚索进行支护；帮部锚杆规格均为φ18×2000mm,间排距均为800×800mm。

用极限平衡下塑性区计算法、悬吊理论、组合梁理论、自然平衡拱理论验算。 1、极限平衡塑性区法 ①极限平衡下的塑性区半径

Rs??1?sin???(K?H?C?ctg?)??Ro??C?ctg???1?sin?2sin?

式中：Rs—巷道塑性区半径，m；

Ro—巷道外接圆半径，通过几何法算出外接圆半径3.39m； γ—上覆岩石平均容重，取0.025MN/m3； H—巷道埋深，最大埋深560m； C—围岩粘结力，2.65MPa； φ—围岩内摩擦角，30°。 经计算得：

Rs?3.39???1?sin30???(3?H?C?ctg30)??C?ctg30??1?sin302sin30?7.51m

②计算维持极限平衡区岩石不冒落所需要的支护力 顶部岩石荷载的厚度为：

hd=Rs-b/2

式中：Rs—巷道塑性区半径，m；

巷道、硐室锚喷支护参数表围岩 分类 类 别 Ⅰ 名 称 稳 定 稳 定 性 较 好 中 等 稳 定 稳 定 性 较 差 不 稳 定 喷射 厚度 净跨<3 米 锚杆 锚深 间距 服务年限 10 年以上 净跨 3~5 米 锚杆 喷射 厚度 锚深 间距 (10~ 20) 50~ 70 700~ 100 50~ 70 70~ 100 120~ 150 70~ 100 净跨 5~10 米 锚杆 喷射 厚度 (20~ 30) 100~ 120 50~ 70 1400~ 1600 800~ 1000 锚深 间距 喷射 厚度 净跨<3 米 锚杆 锚深 间距 服务年限 10 年以下 净跨 3~5 米 锚杆 喷射 厚度 锚深 间距 净跨 5~10 米 锚杆 喷射 厚度 锚深 间距 (10~ 20) (10) (20) 50 (10~ 20) 50~70 70~ 100 1400~ 1600 600~ 800 100~ 120 120~ 150 1600~ 1800 1800~ 2000 加网 600~ 800 120~ 150 150~ 200 1800~ 2000 2000~ 2200 加网 600~ 800 500~ 600 (20~ 30) (20~ 30

巷道、硐室锚喷支护参数表围岩 分类 类 别 Ⅰ 名 称 稳 定 稳 定 性 较 好 中 等 稳 定 稳 定 性 较 差 不 稳 定 喷射 厚度 净跨<3 米 锚杆 锚深 间距 服务年限 10 年以上 净跨 3~5 米 锚杆 喷射 厚度 锚深 间距 (10~ 20) 50~ 70 700~ 100 50~ 70 70~ 100 120~ 150 70~ 100 净跨 5~10 米 锚杆 喷射 厚度 (20~ 30) 100~ 120 50~ 70 1400~ 1600 800~ 1000 锚深 间距 喷射 厚度 净跨<3 米 锚杆 锚深 间距 服务年限 10 年以下 净跨 3~5 米 锚杆 喷射 厚度 锚深 间距 净跨 5~10 米 锚杆 喷射 厚度 锚深 间距 (10~ 20) (10) (20) 50 (10~ 20) 50~70 70~ 100 1400~ 1600 600~ 800 100~ 120 120~ 150 1600~ 1800 1800~ 2000 加网 600~ 800 120~ 150 150~ 200 1800~ 2000 2000~ 2200 加网 600~ 800 500~ 600 (20~ 30) (20~ 30

2.1 巷道围岩控制理论

1907年俄国学者普罗托吉雅可诺夫提出普氏冒落拱理论[1-2]，该理论认为：巷道开掘后，已采空间上部岩层将逐步垮落，其上方会形成一个抛物线形的自然平衡拱，下方冒落拱的高度与岩层强度和巷道宽度有关。该理论适用于确定巷道围岩强度不高、开采深度不是很大的巷道支护反力。20世纪50年代以来，人们开始用弹塑性力学解决巷道支护问题，其中最著名的是Fenner[3]公式和Kastner公式[4]。

Fenner公式为：

?r?Pi??Ccot????0?1?sin???Ccot?????R?N??1（1）

式中，Pi—支护反力；C—围岩内聚力；?—内摩擦角；?0—原岩应力；r—巷道半径；R—塑性圈半径；N?—塑性系数，N??Kastner公式为：

?r?Pi??Ccot???P0?Ccot????1?sin?????R?2sin?1?sin?1?sin?。

1?sin?（2）

式中，Pi—支护反力；C—围岩内聚力；?—内摩擦角；P0—初始应力；r—巷道半径；R—塑性圈半径。

国内外巷道顶板控制理论发展很快[3-4]，我国在1956年开始使用锚杆支护，迄今为止，已有50多年的历史。锚杆支护机理研究随着锚杆支护实践的不断发展，国内外已

8200进风系统巷支护参数计算

按巷道断面为5.7×3.6m进行验算，采用υ22×2200mm锚杆配合球形钢托板，锚索采用υ17.8×9300mm进行支护。

1、用解析法确定单体锚杆的支护参数（按单体锚杆悬吊作用计算） （1）锚杆长度L的确定： L=l1+l2+l3

式中：l1—锚杆外露长度，考虑配合钢带支护，l1取100mm， l2—取普氏免压拱高（b），f=5, l2=b=B／2f（f≥3时）

B????Htan?45???22?? b?（f≤2时）

f顶 f—岩石坚固性系数 B—巷道跨度，5.7m l2=B／2f=5.7／2×5=0.57m

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（l3=

?4d2?t）而得的公式估算：

d?t=22×335/4×5=368mm或 4?cd?t=22×445/4×5=489.5mm 4?cl3=

式中：d—锚杆直径，22mm；

σt—杆体材料的设计抗拉强度，υ22mm螺纹钢锚杆设计屈服强度为335Mpa，抗拉强度为455Mpa。

τc—锚杆与树脂的粘结强度，螺纹钢与砂岩取5.0

2006—2007年度上学期高三采矿班试卷（三）

一、名词解释

1．锚喷支护： 2．立井： 3．井窝： 4．沉井法： 5．注浆法： 6．冻结法： 7．走向长壁采煤法： 8．倾斜长壁采煤法： 9．俯斜长壁采煤法：

10．准备方式：

二、填空题1．立井一般采用 支护，其断面形状为 ；对服务年

限较长的开拓巷道，一般采用 支护或 支护，断面形状常为 ；准备巷道服务年限短，多采用 支护或用 支护，断面形状常

为 ；回采巷道服务年限短，一般采用 支护或 支护，断面形状常为 。

2．锚杆种类有

3．立井从下到上是由

4．根据巷道用途，服务年限及所处的围岩性质，巷道支护常采用

3. 、 、 、

、。

6．采区车场的巷道包括、 、 ，另外还有一

些 。

三、选择题（不定项）

1、在锚喷支护拱形巷道断面尺寸符号表示中，H0、Hz代表（ ） A．净宽度、拱的高度 B. 巷道的墙高、净宽度 C．轨面至拱基高度、道渣面至拱基高度 D、拱的高度、巷道的墙高 2．同上题，符

2006—2007年度上学期高三采矿班试卷（三）

一、名词解释

1．锚喷支护： 2．立井： 3．井窝： 4．沉井法： 5．注浆法： 6．冻结法： 7．走向长壁采煤法： 8．倾斜长壁采煤法： 9．俯斜长壁采煤法：

10．准备方式：

二、填空题1．立井一般采用 支护，其断面形状为 ；对服务年

限较长的开拓巷道，一般采用 支护或 支护，断面形状常为 ；准备巷道服务年限短，多采用 支护或用 支护，断面形状常

为 ；回采巷道服务年限短，一般采用 支护或 支护，断面形状常为 。

2．锚杆种类有

3．立井从下到上是由

4．根据巷道用途，服务年限及所处的围岩性质，巷道支护常采用

3. 、 、 、

、。

6．采区车场的巷道包括、 、 ，另外还有一

些 。

三、选择题（不定项）

1、在锚喷支护拱形巷道断面尺寸符号表示中，H0、Hz代表（ ） A．净宽度、拱的高度 B. 巷道的墙高、净宽度 C．轨面至拱基高度、道渣面至拱基高度 D、拱的高度、巷道的墙高 2．同上题，符

2.3 支护参数计算

根据锚杆加固作用原理,确定如下参数:

2.3.1锚杆长度

L L1 L2 L3=0.15+1.5+0.4=2.05m

式中，

L1—锚杆外露长度,其值主要取决于锚杆类型及锚固方式，一般取0.15m，

对于端锚锚杆，L1=垫板厚度+螺母厚度+（0.03~0.05），对于全长锚固锚杆，还

有加上穹形球体的厚度;

L2—锚杆的有效长度，即围岩松动圈的范围，通过查规范知一般取1.5m;

L3—锚杆锚固段长度亦即锚杆锚入坚硬岩石的长度,一般L3=0.3~0.4，由拉

拔实验确定，当围岩松软时，L3还要加大，取L3为0.4m。

为安全施工，取锚杆长度L=2100mm长满足要求。

围岩内外围层结构的稳定性分析

巷道围岩范围内各部分岩体，由于其距巷道周边的距离和岩性的不同，对巷

道稳定性的影响作用是有显著差别的。根据这种作用的大小以及一般巷道支护控

制作用的范围，可将巷道围岩分为内层围岩和外层围岩两部分，然后研究内外层

围岩的结构类型及其与围岩稳定性之间的关系，并提出相应的围岩控制原则。

(1)内层围岩。内层围岩是指距巷道周边较近的那部分岩体，其范围与通常

意义上的松动圈范围相当。如图所示，内层围岩的结构与性质对巷道稳定性影响

最大。这部分岩体受开挖及风化等影响严重，最易出

徐州李堂矿业有限公司 9-2煤层巷道掘进支护设计

9-2煤层巷道掘进支护设计说明

一、巷道支护材料使用依据：

（一）依据《锚杆喷射混凝土支护技术规范 GB50086-2001》要求：喷射混凝土支护的厚度最小不应低于50mm、最大不宜超过200mm,其混凝土设计强度等级不应低于C20。

（二）煤炭系统的经验：喷射混凝土的厚度主要决定于巷道跨度

及围岩性质。一般认为不应小于50mm和超过200mm以上。一般跨度在5m以上的不稳定围岩，围岩厚度150-200mm;一般跨度为3-5m、较稳定的围岩喷层厚度取80-120mm;对于跨度小于3m、围岩稳定性好，喷层厚度可取50mm。

C1煤：煤普氏系数f=1~3（软-比较软）；C1煤底板（灰黑色泥岩，砂质泥岩）普氏系数f=2-4（中等坚固岩石），C1煤顶板（中、细砂岩）普氏系数f=7-11（坚固性岩石）。9-2煤：煤普氏系数f=2~3（比较软）

二、 支护设计方案

满足安全及支护要求的前提下，岩巷及煤巷全断面支护锚杆根据岩性不同有左旋等强螺纹钢锚杆φ18×2200mm、左旋等强螺纹钢锚杆φ18×1800mm。喷浆厚度设计100mm，喷射