支护设计参考

1、支护设计参考一、锚杆支护设计依据现有的锚杆支护理论，产生了笫种锚杆支护设计方法。这里主要介绍利用巷道检测及il算机模拟技 术或现有埋论公式讣算.进行锚杆支护设讣。锚杆支护设计中应遵守以下步骤：1. 地质力学评估：包括对巷道困岩(顶底板及煤层)力学性质测定.地应力(3个主应力的大小和方向) 测试和现场调査。2. 初始设计：利用计算机数值模拟方法或现有理论公式计算.在巷道施匸前进行。3现场监测：利用il算机数值模拟方法或现有理论公式il算。4. 信息反馈和修改、完善设汁：根据现场监测的数据及曲线与初始设讣进行对比，若相同则证明初始设讣 正确：否则应修正初始设计,调整支护结构参数，使设计更加合理。、

2、锚杆支护设il所需原始资料，见表巷道顶板锚杆支护形式与主要支护参数选择，见表浜节理.层理发育程度分级，见表3。表1锚杆支护设计所需原始资料序号原始资料说明1一般取15倍巷道宽度范碉内顶板岩层层数与厚度(m)由地质柱状图或钻孔资料确定2各层节理裂隙间距D (m)指沿结构面法线方向上的平均间 距，在巷道内(或类似条件巷道内) 测取3岩层的分层厚度D2 (m)指分层厚度的平均值4岩层的单向抗压强度厅(MPa)在井下直接测取，或在实验室内利用岩样测定5煤层厚度IN (m)指被巷道切割的煤层厚度6煤层倾角a(:)由地质报告给出，或井下直接址取7煤层单向抗压强度* (MPa)井下测取.或实验室内测定8巷道

3、埋伸H(m)地表到巷道的垂直距离9主应力方向与大小一般应在井下实测10地质构造情况描述11水文情况描述12煤柱宽度X(m)煤柱的实际宽度13锚杆在顶板岩层中锚固力p” (kN)14锚杆在煤层中锚固力pQ (kN)15巷道几何形状与尺寸表2巷道顶板锚杆支护与主要支护参数选择巷道类别巷道圉岩状况基本支护形式主要支护参数I非常稳定整体砂岩、石灰岩类岩层：不支护 其他岩层讯体锚杆端锚：杆体直径1618mm 锚杆长度 1. 6、18m 排间距0. 8、12m设计锚固力大于50RNII稳定顶板较完整：单体锚杆 顶板较破碎：锚杆+网端锚：杆体直径1618mm 锚杆长度 1. 6"2. Om 排间距

4、0. 8、1Om设汁锚固力大于50RNIII中等稳定顶板较完整：锚杆+W钢帶或桁架 顶板较破碎：锚杆栉钢带+网.或 増加锚索加固桁架+网，或増加锚 索端锚或加长锚：杆体直径1618mm锚杆长度 l6、22m排间距0. 61. Om设计锚固力端锚50kN：加长锚固90kNIV不稳定锚杆栉钢带+网,或增加锚索桁架+网，或增加锚索加长锚固或全长锚固：杆体直径1822mm锚杆长度 18、2伽排间距06、l0m设计锚固力加长锚固90kN：全长锚 固110kNV极不稳定顶板较完整:锚杆+金属可缩支架, 或增加锚索顶板较破碎：锚杆+网+金屈可缩支 架，或增加锚索底膨严重：环形或可缩支架+锚杆全长锚固：杆体直

5、径1824mm 锚杆长度 2. 0、26m排间距0. 61. Om设计锚固力110kN注：1 煤巷鬧岩稳定性分类可参考原煤炭部（ 1988年163号文）决定试行的我国缓倾斜、倾斜煤层回 采巷道用岩稳定性分类方案方法及其他分类规定。2.对于复合顶板.破碎圉岩.易风化、潮解、水膨胀圉岩，可考虑在基木支护形式基础上増加锚索加 固困岩或注浆加固、封闭鬧岩等措施。3 锚杆各构件强度应与相应设计锚固力相匹配。4“顶板较完整"抬表3中节理分级的“不发育或稍发育”.“较发育”“顶板较破碎"指“发育”. “很发育”。5顶板必须采用金属杆体锚杆。全长锚固或加长锚固锚杆应选用左旋螺纹钢杆体。6.

6、锚杆孔径与锚杆杆体锚固段直径之差，应控制在-riOmm范囤内。7巷帮锚杆的支护形式与参数应根拯巷道用途、巷道断面、煤层厚度与强度.节理裂隙发育程度、埋 藏深度.护巷煤柱尺寸、锚杆是否经受勿切等I対素确定。同时按“巷道地压理论il算公式” il算测 压力及自然平衡拱跨度延伸到巷道两侧煤体内的距离，以考虑帮锚杆的布宜密度及长度使其既能 承受自然平衡拱上部岩柱重量，又可防止煤壁片帮。8顶板靠巷道两帮的锚杆，应向巷道倾斜15，、30角（与铅垂线夹角）。表3围岩节理（裂隙）发育程度等级划分等级裂隙系数Q节理（裂隙）持征附注不发育或稍发 育>0.75节理（裂隙）1-2组.规则，多为原生型或构造 型.

7、多数间距为lm以上.多闭合延伸不长对基础匸程无影响在不 含水且无其他特殊不良 因素时对鬧岩稳定性影 响不大较发育0.45-0.75节理（裂隙）23组.呈乂形较规则.以构造 型为主，多数间距大雨0.4m笋闭合.部分张 开（宽度大于2mm.下同），少有充填对基础丄程影响不大对 其他可能产生相半影响发育0.45-0.75节理（裂隙）3组以上，不规则，呈X形或米字 形.以构造型或风化形为主,多数间距小于0.4m, 大部分张开.部分为粘性土充填，少址剪切节理 面上可见擦痕对丄程建筑可能产生较 大影响等级裂隙系数Q节理（裂隙）特征附注很发育<0.45节理（裂隙）3组以上杂乱，以构造形或风化 形为主，

8、多数间距小于0.2m,多张开和为黏性 土充填，剪切节理面上多见明显擦痕对工程建筑产生严重影响注：引自采矿工程设计手册，煤炭工业出版社.2003.5o农岩体 叮裂隙系数。二占岩体或式中 R塔体一一岩体的抗压强度：R塔石一岩体中岩石试件的抗压强度：U岩体的纵波波速.m/s：V一一岩石试件的纵波波速，m/so二. 锚喷支护设计（-）锚喷支护设计方法锚喷支护设计应按锚杆喷射混凝土支护技术规范（GB500862001）进行。锚喷支护设il主要用工程类比法。只有在复杂地质条件下，对于重点匚程和大跨度巷道.側室等以及 缺乏恰十类比对歛时.才进行监控法设计和解析法验证。I：程类比法：根据锚杆劇朋凝土支护技术规

9、范中国锚喷支护使用的囤岩分类法表将用岩共分5类c中国煤炭系统总结笋年实践经验.指定了巷道和硝室锚喷支护参数表（附件10），可用于锚喷支护设 计。2 隔岩松动圈分类法：巷道吊1岩松动圈分类法及锚喷支护建议见表4。表4巷道围岩松动圈分类及锚喷支护建议围岩类别困岩稳定性松动圈范隔/cm锚喷支护类型锚喷参数计算法备注I稳定0-40喷混凝土围岩整体性好,不易风化可不 支护II较稳定40-100锚杆及局部喷 射混凝土锚杆悬吊理论必要时可用钢性支架III中等稳定100-150锚杆及局部喷射混凝土锚杆悬吊理论钢性支架IV较不稳定150-200锚杆、喷层及局部挂金属网锚杆组合拱理 论可缩性支架V不稳定200-3

10、00锚杆、喷层及局部挂金属网锚杆组合拱理 论可缩性支架使用鬧岩松动圈分类法时.首先应选择有代表性的巷道用岩，以超声波松动圈测定仪测出松动圈范鬧， 然后进行分类。在施匸工程中，对于软岩巷道即松动圈大于150cm的情况.应进行巷道表面变形虽测. 用于监测困岩变形状和支护效果，必要时修改支护参数，以及确定二次支护知间等。3解析法：锚喷参数单体整体讣算方法.见表5.1.表52（2）锚杆参数整体计算方法见表6：（3）求锚杆不同有效长度的修正系数值的曲线见图4：求1根锚杆所分配顶板血积修正系数值的曲线见图 5。（二）锚喷参数汁算方法1. 采用采矿工程设计手册选用的松散理论汁算方法讣算巷道矿压。找部巷道矿压

11、计算公式见表774;深部巷道矿压计算公式见表7. 5、表7.6及图6、图7。2斜巷矿压采用建井工程手册选用计算方法。计算原则：斜巷矿斥是介于立井矿压和平巷矿压之间的一种过濾状态.计算时为了安全和简便.十巷道 倾角a<45°时.通常按平巷计算145W0时.计算倾角按45°计算:a>80-时.按立井地压公 式计算。、"|斜巷倾角a<45°时和45° WaW80°时P=2ablr cos a 'T=2ablr cos a '式中p-一每米巷道顶压值.N/m：T巷道顶部每延米切向分力，N/m：bl压力拱商度.

12、m：a0=0 = 2= a*1N 3（两 帮 稳 定'办血诫时），如W2 （两帮不稳定时）.=. a力 tan诫&°】一巷道跨度之半，m：釘* + 丄呵（45 + 畔）3cos Q2应巷道岛度，m：a -巷道倾角： 一巷道计算角度，（）：说®2力一一顶板及两帮鬧岩内摩擦角：仏 一顶板困岩普氏系数。注：、勺斜巷倾角大于底板岩石的似内摩擦角或安息角时.底板岩石有下滑趋势.故底板也必须支护。3用采矿匸程设计于册选用的锚喷参数汁算方法，进行锚杆参数设汁。（1）锚喷参数单体、整体讣算方法，见表5.表5.2。（2）锚杆参数整体计算方法.见表6°（3）求锚杆不同

13、有效长度修正系数值的曲线，见图1：求1根锚杆所分配顶板面积修正系数值的曲线见图 2。三、规定及要求（-）锚杆支护材料1进行锚杆支护的所有材料必须符合有关标准要求。2.树脂锚固剂执行中华人民共和国煤炭行业标准MT146.1-2002o3树脂锚杆的金屈杆体及其附件，执行中华人民共和国煤炭行业标准MT146.2-2002o4. W型钢带应由2.53mmQ235钢板制成，其性能参数应符合矿用W钢带的有关技术要求。5网：优先选用具有一定刚度的钢板网或钢筋网（这种网适用于大变形、拓地应力巷道：也可选用符合 设计要求的其他材料和形式的网，如菱形金屈网.塑料网等。（二）锚杆支护施工1. 采用锚杆支护的单位，应

14、根据地质部门提供的地质资料.制定相应的施丄技术管理办法.作业规程及 安全技术措施，经矿总工程师批准后执行。2. 首次进行锚杆施匸的单位.要对施工人员进行锚杆支护原理、锚杆性能、机具及施:等技术培训.经 考试合格后方可上岗C3地质部门要对采用锚杆支护的巷道加强地质预测预报匸作，地质条件变化时，施匸矗位和生产管理部 门，及时采取相应技术措施。4.巷道锚杆.锚索应紧跟迎头施匚打一个眼，锚固一根锚杆.防止顶板离层破坏.维持顶板的稳定性。（三）锚杆支护质虽及巷道日常监测1要定期对巷道锚杆支护的锚固质量进行检査。2. 检测锚杆锚固质虽应做拉拔试验。巷道每掘进3O5Om或每施11 300根抽样一组（3根）进

15、行检查.拉 拔加轶至锚杆设汁锚固力。3锚杆锚固质址合格条件：受检测的3根锚杆锚固力都应符合耍求。如木组锚杆出现不合格的.再抽査 一组（3根），如仍有不合格的.应组织有关人员研尤锚杆质址不合格原I大I.并采取处理措施。4锚杆螺母与桁架拉杆螺僚扭矩应符合要求，每小班逐根进行螺母扭矩的检验：对桁架拉杆螺俅还应每 月检査1次。5. 所有采用锚杆支护的煤巷都应进行日常监测，监测的主嬰内容是顶板离层与顶底、两帮相对移近址以 及锚杆锚索锚固力6. 在掘应与回采影响期间应每天监测1次：其他时间每周监测1次。7X出现圉岩移近速度急剧增加时.召集有关人员调查原伙I，并采取相应措施°8出现锚杆、锚索锚固力急剧増大时，要立即査明原因，并采取相应措施。表51锚喷参数单位计算方法说明11 一外露长度.cm,取决于锚杆类型与构造嬰求：适用条件1 层状岩 体、平顶 巷道的顶 板锚杆2.距顶板 周边往上 ll5m处