煤矿巷道支护强度计算

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；

煤矿巷道锚杆支护应用分析关通 (霍州煤电集团有限责任公司)摘要：在煤矿的开采当中支护的好坏直接影响着安全和生产的效不科学而造成安全事故。 率，这就要求在进行支护之时既要保障稳定性和安全性，又要保障提第二，材质问题。在选择支护的材料之时，由于选择的高支护效率，实现巷道的快速掘进。目前我国的锚杆支护之上依旧存材料质量达不到相关标准和规范，最终导致支护达不到预在不的题比.

。

以下主要针对锚杆支护存在的问题、实际运用等方面进行了分… 蚕兰，聂蕃 后。目 高晶一些常规仪器，在精度和关键词：煤矿巷道锚杆支护应用 0引言进行有效的支护对于安全生产而言有着重要的意义

蔓 、

: . 芎

期目标，无法保障生产的安全性。

。

实用之上较为欠缺，无法满足在实际运用当中的需求。 第四，技术施工的不足。在进行具体的施工当中，由于技术限制无法完全按照设计进行，对于系统的理论无法领会、管理水平不高等。 2 . 2对策可以从以下方面完善以上存在的不足：

和地位。随着煤矿开采地区的地质条件各方面变得越来越复杂，对于支护的要求也相应增高。 其中锚杆支护在我国已经有了超过五十年的历史，锚

杆支护技术在不断的朝着先进化方向前进。 首先，引进先进技术。针对技术不足这个问题，可以通然而随着煤矿巷道

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

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关于煤矿软岩巷道支护技术的探讨

作者：吕贵鹏

来源：《科技创新与应用》2013年第25期

摘 要：文章主要简单介绍煤矿软岩的工程特性和基本概念，继而通过分析软岩支护理论及技术，对最佳支护时间进行分析，最后分析并提出解决软岩巷道支护存在问题的方法。 关键词：软岩巷道；稳定性；支护技术

软岩属于复杂岩石力学介质的岩种类，它在某些特定的环境下会发生较为显著的塑性变形，软岩的孔隙度较大、胶结程度差受到外界环境因素影响大并有可塑性、膨胀性以及易变性，因此如何维护巷道安全一直是矿区十分重视的问题。随着煤矿开采的强度以及埋深的不断增加，矿区的地质问题也日益突出，也使得巷道支护的难度不断提高，我国的许多矿区都属于软岩矿区，都出现了巷道支护工作进行困难的情况，本文通过对软岩巷道中软岩的工程特性、软岩支护并通过支护法中的新奥法对软岩的支护，以及软岩支护所应注意的问题进行相关的分析及探讨。

1 软岩的基本概念和工程特性

软岩是一种具有软弱性、易破碎性、松散性、膨胀性、流变性的岩石，软岩又可以分为地软岩和工程软岩两种，软岩巷道所

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

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

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

对王庄煤矿巷道小煤柱支护的稳定性研究

Stability Research on Small Coal Pillar Protect of Mine Roadway in Wang Zhuang Coal Mine

MENG Xiu-feng

China University of Mining and Technology Resources and Safety Engineering College

Bei Jing,China mgymxf@126.com

PENG Hong

China University of Mining and Technology Institute of Electrical and Information

Engineeri Bei Jing,China Penghong861@163.com

摘要：在这篇论文中，以山西潞安环保能源股份公司的王庄煤矿为基础，用理论分析，数值模拟的综合方法设计出留煤柱的最优规模，支持系统的优化设计方案，减少煤炭损失矿山，以确保安全高效的生产，使用过程中的深部开采留窄煤柱采空区技术，提出了科学，合理确定柱