50
a=b=
2
0.43 26 .44
=1.48m
根据1552工作面围岩柱状资料分析，15#煤层顶板直接顶为粘土岩，厚度 1.0-1.5m ，施工时，极易垮落，掘进施工时以14#煤层做顶沿15#煤层底板掘进， 采取锚网
支护。为了将锚杆加固的“组合梁”悬吊于老顶坚硬岩层中，需用高强 度锚索做辅助支护。根据邻近1551运、回两巷掘进巷道的支护经验，确定 1552 回风巷、1552回风巷皮带机头硐室,采用锚杆一钢筋网一钢带--锚索联合支护。
二、支护参数设计
㈠采用类比法合理选择支护参数：根据 15#煤层邻近巷道的支护经验，1552 回风巷巷道顶锚杆选用? 16mM 1800mn 的圆钢锚杆，间距1000mm 排卡距900mm 选用1x7丝?
15.24mm 锚固力不小于230kN 冷拔钢筋，长度4.2m 的锚索加强支 护。
㈡采用计算法校核支护参数
1、 锚杆长度计算
L = KH+L 1+L 2
式中：L ――锚杆长度，m H ――冒落拱高度，m
K----
安全系数，取2
L 1――锚杆锚入稳定岩层深度，取 0.5m L 2――锚杆在巷道中的外露长度，取 0.05m
其中：H=B/2f=3.4/(2 X 4)=0.43m 式中：B ——巷道宽度
f
——岩石坚固性系数，取4
L = 2H+L1+L2=2X 0.43+0.5+0.05=1.41m 施工时取 L=1.8m
2、 锚杆间距、排距a 、b
式中：a 、b ---- 锚杆间、排距m
Q ――锚杆设计锚固力，50kN/根； H 冒落拱高度，取0.58m ; K ――安全系数，取2;
r ――被悬吊粘土岩的重力密度，26.44kN/m 3
施工中间距取1.0m,排距取0.9m。
3、锚杆直径的选择：
d =爲4 PK / : 7
2
P=abhr=0.9X 1 X 1.8 X23=37.26kN/m
式中：a---锚杆排距
h---锚杆承载岩体高度，取锚杆长度1.8m
b--- 锚杆间距
r---承载岩体容重23kN/m
K---安全系数取2
2
△--锚杆材料抗拉强度，取38kN/m
d= <4 PK--/ 二'、、、=.4 3730 2/3.14 3800 =15.8mm 施工中取①=16mm
通过锚杆直径的验算，排距确定为0.9m,间距为1.0m,能满足支护要求
4、理论上锚杆锚固长度可用下式计算：
_d2
D2
式中：la—锚固长度，m
dr —锚固剂直径，mm取23mm
D —钻孔直径，mm取28mrp
d —锚杆杆体直径，mm取20mm
lr —锚固剂长度，mm两种锚固剂CK2360和K2380,贝U锚固剂长度为1400mm
d r2l232
l =——
1400=1928mm
D2 _d2 r 282 -202
锚杆的外露长度假设为50mm则锚杆为全锚
5、锚索支护参数计算:
⑴确定锚索的长度：
L=La+Lb+Lc+Ld
式中L----锚索总长度，m
La--- 锚索深入到较稳定岩层的锚固长度,
Lb--- 需要悬吊的不稳定岩层厚度，取 1.5m
Lc--- 上托盘及锚具的厚度，取0.1m
Ld--- 需要外露的张拉长度，取0.3m
锚索锚固长度La 按下式确定：
La > KX (d1fa/4fc)
式中：K--- 安全系数，取 2
d1--- 锚索钢绞线直径，取15.24mm
fa--- 钢绞线抗拉强度，N/m卅(1920MPa,含1883.522口询
fc —锚索与锚固剂的粘合强度，取10N/mm2
贝U La>(2X 15.24 X 1883.52) /4 X 10=1435.242 1.44m
L=1.44+1.5+0.1+0.3=3.34m 施工取锚索长度为 4.2m。
⑵锚索的间、排距校核：
L=NF2/ {BHr-(2F1sin 9 )/L1 }
式中L —锚索间排距，m
B —巷道最大冒落宽度，正巷 3.4m
H —巷道冒落高度，按最严重冒落高度取 2.0m
r--- 岩体容重，23kN/m3
L1 —锚杆的排距，0.9m
F1—锚杆的锚固力，50kN
F2 —锚索极限承载力，17.8mm取335kN, 21.6mm取550kN。
9—角锚杆与巷道顶板的夹角，75度
n——排锚索个数，取2
通过上述计算，1552回风巷锚索间距小于2.5m布置。根据巷道掘进支护情况，1552回风巷巷道顶板施工一排锚索加强支护，长度4.2m,间距为2.0m布置, 每根锚索使用不少于四节树脂药卷锚固，可满足支护要求。
直墙圆拱形巷道
锚杆长度确定：
(1)锚杆长度
锚杆长度可按式 1 确定
式中：L b ——锚杆长度，m
L bi ――锚杆外露长度（一般取 0.1-0.15m ） L b2------- 锚杆有效长度，m
L b3 ――锚杆锚固长度（一般取0.3-0.4m
锚杆有效长度L b2的确定方法为：
帮：“2 二 L p _ 2
式中：a —巷道宽度，m
c —直墙圆形拱巷道墙高，m d
—直墙圆形拱巷道拱高，m
Lp —塑性软化区的范围，m 一般状况下当采深＜200m,Lp=0-2m 当采深在 200-400m 之间时，Lp=2-5m ；当采深〉400m Lp=5-8mo
（2）锚杆的间排距：
假设锚杆的间排距相同，都为 Sb,则计算公式为：
s 厂山 b . P
式中：Sb 等距排列时锚杆的间排距， m
[二b ]—单根锚杆的极限破断力，kN ；
P ――巷道的各部位支护载荷，kN/m 2
顶板：F d 二
兀a
帮部：只十些
a
k ――安全系数，一般取1.05-2.0 ；
L b = L
b1 . L
b2 . L
b3
直墙半圆拱巷道：顶:
L
b2 = L
p
(a/2)2 (cd)2
c +d
圆形巷道：W] = \m 2 tan “ +。]叫， 正方形巷道：W^am.y 矩形巷道：州
直墙圆拱巷道：Wj = {[a + （d +
+ m t ）-ad}y
珂45坤
a
巷道宽度（圆形巷道K 径' m.
b —矩形巷道高度.m ：
c ——建墙圆拱形巷道墙周，m
d —血墙関拱形巷道拱高，m.
$一矍性区范圉，m.
y —计算范南内上復岩层平均体枳质量，kN/m 3； .—卷道圉岩内摩擦角?（。）；
九― 压软岩巷道上区段采场直接顶厚度? m ；
°一巷道帮部承找长度（山），巷道形状不同，其取值不同，其中:
岡形巷道：L w =^a 正方形巷道：Q=a 矩形巷道：g=b
N 墙半圆拱形巷道：L w
=c
（
正方形巷道：W] 矩形巷道：“I
2("刃
岡形巷道土 W a -T L_4JRUI 2^ y
2 r
经验公式是在大量支护设计经验的基础上，得出的指导支护设计的简单公 式。
目前，国内外有多种锚杆支护设计的经验公式，以下列举数例。
(1) 锚杆长度选取
① Hoek 与Brown 等提出确定锚杆长度的一般经验准则：最小锚杆长度=max ［锚杆间距的两倍，三倍不连续面平均间距确定的不稳定岩块宽度， 巷道跨度之 半］。
② Lang 与Bischoff 认为，锚杆长度与锚杆间排距之比应为 1.2?1.5，锚杆 长度可作为巷道宽度的函数确定，如：L=B 2/3，其中L 为锚杆长度，B 为巷道宽 度。
③ Schach 等人提出确定锚杆长度的经验公式为：
L=1.4+0.184B (非预应力锚杆)
L=1.6+(1+0.012B 2)1/2
(预应力锚杆)
④ 日本的经验表明，锚杆长度为巷道宽度或高度的 0.6倍。如果再加长锚 杆，支护效果将不会明显变化。
⑤ 新奥法对锚杆长度的选择也提出一些准则。基于锚杆支护的作用是在围 岩中形成自承拱的原理，锚杆长度主要与巷道围岩条件及跨度有关： 对于比较完 整的硬岩，锚杆长度取1.0?1.2m ;对于完整性较差的中硬岩石，锚杆长度取巷 道宽度的1/4?1/3, —般为2?3m ；对于松软破碎的岩体，锚杆长度取巷道宽度 的1/2?2/3, 一般为4?6m 。
⑥ 其它经验公式，如： 公式1：
顶板锚杆长度 L=2+0.15B/K 帮锚杆长度 L=2+0.15H/K 其中：B —巷道宽度，m ；
H —巷道高度，m ；
K —与围岩性质等有关的系数，一般取 3~5。
公式2：
锚杆长度 L=k(1.5+B/10)
其中：k —围岩影响系数，一般取0.9-1.2,围岩稳定性差时取大值。 (2) 锚杆间排距选取
① Hoek 与Brown 等提出，最大锚杆间距=min ［锚杆长度之半，1.5倍不连 续间距确定的不稳定岩块宽度］。
② Lang 与Bischoff 认为，锚杆间排距与锚杆长度之比为 2/3?5/6比较合理。 ③ Schach 等从拱形巷道顶部能够形成有效的压力拱出发，认为锚杆长度与
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1
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C
1 --
-- + J
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