第二讲煤矿巷道锚索支护的设计及示例MicrosoftPowerP

巷道锚杆支护参数设计赤峰市建昌营煤业目前开采煤层为5煤，采煤工作面两巷为矩形N5001采煤工作面回风顺槽锚杆支护参数设计：5煤组基本全区发育，煤层由南向北变厚，最大厚度26m，最小厚度14m，平均厚度20m，煤层结构简单，局部有夹矸，全区普遍可采，煤层稳定程度属较稳定型煤层，煤层顶板为中及细粒砂岩，夹矸多为砂质泥岩，底板为灰黑色泥岩及砂质泥岩，局部为粗粒砂岩。

回风顺槽设计巷道断面为矩形，巷道宽度为3.6m，高度2.7m。

1）支护方式选择锚杆支护的作用主要有悬吊作用、组合梁作用、加固拱作用和楔固作用等。

锚索的作用主要是将锚杆支护形成的次生承载层与围岩的关键承载层相连，提高次生承载层的稳定性。

即使次生承载层发生断裂、转动，也不致于失稳而引起顶板垮落。

同时，由于锚索可施加较大的预紧力，可挤紧岩层中的层理、节理、裂隙等不连续面，增加不连续面之间的摩擦力，从而提高围岩的整体强度。

由地质资料分析可知，煤层平均厚度为20m，煤层的直接顶板为中及细砂岩，少量含水，胶结性差。

采用综采放顶煤开采，巷道设计分层开采，下层基本沿煤层底板布置。

如果只采用锚杆支护，由于巷道的跨度较大，在采动影响下，势必会发生锚杆锚固范围内的煤体离层、甚至塌落，导致冒顶事故的发生。

因此，为保证生产安全，应使锚杆锚固范围内的煤层不塌落，保持巷道的相对完整，就必须打锚索才能达到目的。

虽然锚索打在煤层中，但煤层中及细砂岩顶板要好得多，能起到锚索应起的作用。

由于综放巷道沿煤层布置，巷道上方有6m左右的煤层，因此，巷道支护应采用锚杆+金属网+锚索+钢带的支护方式。

2）锚杆支护参数确定锚杆支护参数确定采用悬吊作用理论进行。

（1）锚杆长度的确定L=L1+L2+L3式中L——锚杆长度，m；L1——锚杆外露长度，m；L2——锚杆有效长度，m；L3——锚杆锚固长度，m。

①锚杆外露长度L1的确定L1=垫板厚度+螺母厚度+（0.02~0.03）m一般L1=0.15m。

1 矿井巷道概况矿井工作面采用的是综放开采工艺，煤层厚度在5.97~6.53 m范围内，厚度平均值为6.17 m，煤层倾角在3°~15°范围内，平均倾角大小为9°左右。

基于前期勘察结果可知，煤层内部包含有两层夹矸，将整个煤层划分成为三个部分。

该工作面运输巷道的老顶和基本顶分别以石英砂岩和泥岩为主，其厚度分别在3.7~17.25 m范围和1.36~11.89 m范围，伪顶主要为碳质泥岩，其厚度范围在0.25~0.35 m范围。

巷道的直接底和老底围岩主要为砂质泥岩和细粒长石砂岩，厚度范围分别在1.23~13.25 m范围和3.63~18.25 m范围。

该条运输巷道断面为矩形，高度和宽度分别为3.5 m和5.3 m，整体长度超过1 300 m。

为确保巷道安全，需要对其支护技术方案进行科学设计。

2 巷道锚杆锚索支护方案设计2.1 锚杆支护方案参数（1）顶板锚杆。

巷道顶板使用的锚杆为左旋无纵筋螺纹钢锚杆，材料需要经过强化热处理以提升锚杆材料的力学性能，成品锚杆屈服强度必须达到500 MPa，延伸率超过20%，常温条件下的冲击吸收功超过40 J。

锚杆直径和长度分别为22 mm和2.4 m。

利用钻孔直径为30 mm的钻机进行打孔，锚固长度约为2.3 m。

安装时需要配合使用树脂型锚固剂，数量为4支，型号为MSM2360和KSK2335各2支。

此外还需要用到紧配螺母和碟形托盘，其中使用的螺母型号为M24，托盘的规格尺寸为150 mm×150 mm×36 mm，材料厚度为12 mm，屈服强度不得低于235 MPa。

锚杆安装时的预紧力矩必须达到400 N·m，锚固力大小必须超过190 kN。

锚杆的间距设置为0.8 m，相邻两排锚杆之间的间距设置为0.8 m。

与帮部位置邻近的锚杆与顶板倾斜15°向外安装，其他所有锚杆均与顶板垂直安装。

此外安装时还需要使用钢筋托梁，托梁为直径为16 mm的Q235钢焊接制作，其宽度和长度分别为0.22 m和5.2 m。

煤矿建井巷道施工锚杆支护的原理、参数设定及设计方法摘要：为提高支护的强度和效果如通常采用锚杆辅以锚索做加强支护，锚杆理论已用理论方法确定煤矿巷道、硐室支护参数阶段，用该理论设计的巷道、硐室支护有理有据，文章就此提出论点，供广大同仁参考、指正。

关键词：煤矿矿井巷道锚杆支护1、锚杆支护作用原理锚杆是一种安设在巷道围岩体内的杆状锚栓体系。

采用锚杆支护的巷道，就是在巷道掘进后向围岩中钻锚杆眼，然后将锚杆安设在锚杆孔内，对巷道围岩进行加固，以维护巷道的稳定性。

1.1悬吊作用悬吊作用是指将要冒落的围岩或者软弱岩层，用锚杆悬吊于上部的坚硬岩体上，由锚杆来承载围岩或者弱岩的重量。

1.2组合梁作用可将平顶巷道层状顶板看作是由巷道两帮为支点的叠合梁，在荷载作用下，各层板梁都单独弯曲，每层板梁的上下缘分别处于受压和受拉状态。

但是用锚杆将各组合板梁压紧之后，在荷载作用下，就如同一块板梁的弯曲一样，提高了板梁的抗弯强度，可以提高顶板岩层的承载能力。

1.3挤压加固拱作用在巷道周围系统地布置锚杆，使巷道拱部节理发育的岩体连接在一起，便在一定的范围内形成一个连续的、具有一定自承能力的拱形压缩带，使巷道围岩由原来作用在支架上的荷载变成了承载结构，以支承其自身的重量和顶板压力。

1.4减跨作用在巷道内安设锚杆，能够减少压力拱的高度和跨度。

如在巷道跨中打一根锚杆，相当于在该处打一根支柱，使原来的拱分为两个小拱，小拱的跨度为原拱的一半。

如果打三根锚杆，就相当于将原来的拱分成四个小拱，压力拱的跨度为原拱的四分之一，同时压力拱的高度也明显降低。

1.5围岩补强加固作用巷道深处围岩内的岩石处于三向受力状态，而靠近巷道周边的岩石则处于二向受力状态，后者的强度远远小于前者，因此容易受破坏而丧失稳定性。

在巷道内安设锚杆后，有些围岩又部分地恢复为三向受力状态，增强了自身的强度。

此外，锚杆还可以增强岩层弱面的抗剪强度，使巷道周边的围岩不易破坏和失稳。

2、锚杆支护参数的确定目前，用于煤矿巷道支护设计的主要的锚杆支护参数设计方法有下列几种：（1）悬吊机制及其围岩条件：在层状岩体中，锚杆将下部不稳定岩层悬吊在上部稳固的岩层上，锚杆承受的载荷为下部不稳定岩层的重量。

煤炭巷道锚杆支护方案设计与应用研究摘要：随着我国经济的不断发展，由于煤矿支护技术发展得比较迅速，主动支护取代了被动支护，从支护的形式与理论上发生了不小的变革。

在煤矿主动支护中常见的支护形式就是锚杆支护，锚杆支护被普遍使用到巷道掘进支护的施工与设计中。

较好的支护效果、较低的支护成本是锚杆支护所具有的优势，并在矿井中浅部使用的成熟度已较高。

锚杆支护是煤矿井下掘进开采中的重要安全防护方法,以钢筋、锚索为原材料,在开采现场设置稳定可靠的锚栓结构,提供有效的支撑力,优化受力条件后,有效维持巷道周边岩体的稳定性。

但煤矿井下掘进环境特殊,锚杆支护技术应用中存在诸多难点,需加强探讨,以便更为合理地采取支护措施。

关键词：煤炭巷道；锚杆支护；方案设计；应用研究引言煤炭是中国重要的矿产资源，煤矿资源主要储藏在地下，需要开掘矿井进行开采。

在煤矿开采过程中存在大量的巷道，为了保证巷道的稳定性，需要对巷道进行良好的支撑，保证巷道的安全，以便于煤矿开采顺利进行。

巷道的开采深度越深，相应的安全问题越应当引起重视。

对于地质条件复杂的地区，岩土的开采和巷道的稳定性越需要重点应对。

在煤矿巷道的维护和煤矿开采过程中，从最初的木支护、砌碹支护、型钢支护到锚杆支护，这些支护形式的选择和使用对煤矿企业的安全生产起到重要作用，对于煤矿生产十分重要。

在多种支护形式中，锚杆支护是最有效和最经济的支护形式，巷道支护能够降低成本，减轻工人劳动强度。

锚杆支护采用超前支护和工作端头支护两种方式，大大提高了煤矿生产效率。

相比于棚式支护，锚杆支护增强了支护效果，有利于实现煤矿高效开采。

1锚杆支护理论传统锚杆支护通常应用到组合梁、加固拱、悬吊等相关装置,在提高稳定性、保证支护效果方面有突出的作用,但也存在局限性。

针对复杂度较高的巷道,为了更为合理地开展支护工作,采用到预应力、强力支护理论,其考虑的内容具有全面性,于巷道围岩变形而言,则主要体现在两个方面,一是结构面滑动、新裂缝产生等,即各类形式的不连续变形;二是峰值强度前的塑性变形、锚固变形等,统一将此类形式归为连续变形。

巷道锚杆⽀护计算实例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123L L L L =++=0.15+1.5+0.4=2.05m式中，1L —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，L 1=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;2L —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;3L —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，L 3还要加⼤，取L 3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，最易出现破坏和冒落，围岩变形的绝⼤部分是由这部分岩体产⽣的，锚杆⽀护、注浆加固及⼈为卸压等措施⼤致上也是在该范围岩体中进⾏的。

可见，内层围岩既是影响巷道稳定性的最关键部分，也是⼈为控制措施的主要的和直接的作⽤对象。

(2)外层围岩。

外层围岩是围岩中距巷道周边较远的那部分岩体。

与内层围岩相⽐，外层围岩受开挖及风化等影响较⼩，受⽀护控制作⽤的影响也较⼩；总的围岩变形中，外层围岩所占⽐例很⼩，对巷道稳定性的影响也较⼩。

(3)内外层围岩之间的关系。

根据上述定义可知．内层围岩的结构与性质是影响巷道稳定性的决定因索，外层围岩的结构与性质对巷道稳定性的影响要通过内层围岩来实现；⽀护控制的主要对象是内层围岩。

煤炭巷道锚杆支护方案设计与应用研究发布时间：2022-09-13T08:12:51.832Z 来源：《城镇建设》2022年9期作者：张丰[导读] 基于我国社会经济发展水平的不断提升，人们的生活质量有了极大的改善张丰甘肃窑街煤电集团有限公司甘肃省兰州市 730084摘要：基于我国社会经济发展水平的不断提升，人们的生活质量有了极大的改善，对于煤炭资源的需要量也在持续增长。

近些年，我国煤炭行业的发展势态良好，为满足深度开采需求，巷道掘进量正在不断增长，同时也对巷道支护技术提出了更高的要求。

为此，需要制定出科学完善的支护方案，遵循巷道地质特征，实现对锚杆支护技术的有效运用，强化巷道支护结构稳定性。

关键词：煤炭工程；巷道挖掘；锚杆支护技术；支护方案煤矿开采需要于地下进行施工作业，随着开采深度的不断加深，巷道掘进量越来越高，强化支护方案设计的科学性、规范性，是优化巷道掘进支护效果、保障煤矿开采安全性的根本所在。

锚杆支护技术是煤矿开挖过程中常运用到的一项技术，其经济性、实用性相对较高，能够为煤矿的安全、高效生产奠定良好基础。

为此，需要明晰该项技术的具体建设流程，把握好技术要点，进一步增强巷道掘进支护效果。

一、研究概述煤炭巷道工程的复杂性极高，其地质、生产条件均较为特殊，在实际施工建设过程中，需要制定出科学合理的锚杆支护方案，解决好巷道受力、动压影响等方面的问题。

实际工作过程中，需要做好煤炭巷道地质条件勘探，防止后续产生严重的围岩变形问题，增强工作安全性与高效性。

本次研究以某煤炭区为例，其采区煤层在1.52~1.94m之间，平均厚度约为1.6m，巷道长度约为1400m。

其煤岩体强度性能低，围岩整体强度达不到理想状态。

总结煤炭支护设计问题，可以看到顶部支护整体性欠佳，挂网与接触面间的间隙过大，存在明显的局部塌落、托板变形现象。

为此，需要重新规划设计锚杆支护方案，解决好上述问题，并进一步增强支护效果，增强巷道工作安全性。

巷道支护方案矿井扩建初步设计根据围岩条件，采用不同支护方式。

主、副暗斜井，回风上山，水平大巷等为半圆拱形，采用锚喷或砌碹支护，引风道，中央变电所、水泵房、水仓等采用半圆拱断面，砌碹支护；工作面轨道巷、运输巷、回风巷为梯形断面，采用金属支架支护。

因此，永久支护方式根据巷道用途，围岩稳定性采用三种方式：锚喷支护、砌碹支护、钢支架支护。

一、锚喷支护（含喷浆支护、锚杆喷浆支护、锚网喷支护）（一）支护材料及规格质量要求：1、锚杆长度计算：L＝KH+L1+L2式中：L—锚杆长度，m；H—冒落拱高度，m；K—安全系数，一般取K=2；L1—锚杆锚入稳定岩层的深度，一般按经验取0.5m；L2—锚杆在巷道中的外露长度，一般取0.1m；其中：H=B/（2f）=3.5/（2×5）=0.35式中：B—巷道开掘宽度，取3.5m；f—岩石紧固性系数，取5；则：L=2×0.35+0.5+0.1=1.35m＜1.85 m2、锚杆间、排距计算，通常间排距相等，取α；α=Q/（KHr）式中：α—锚杆间排距，m；Q—锚杆设计锚固力50KN/根H—冒落拱高度取0.45m；r—被悬吊砂岩的密度，取45KN/m3；K—安全系数，一般取K=2；则：α=50/（2×0.45×45）=1.23m＞0.8m通过以上计算，选用Φ20×1850㎜的高强锚杆，间排距为800㎜×800㎜，矩形布置，可满足安全及质量施工要求。

（二）支护工艺1、打锚杆眼:工艺流程为：临时支护（敲帮问顶）→定锚杆眼位→锚眼→扫眼→安装锚固剂和锚杆→上托盘→用力矩扳手拧紧螺帽。

（1）打锚杆眼前的工作①首先敲帮问顶，仔细检查顶帮围岩情况，找掉活矸、围岩；②按中、腰线检查断面规格，不符合断面规格的地段须进行处理；③锚杆眼矩形布置，间、排距为800mm，打眼前应用粉色粉笔或油漆点好眼位，眼距误差为±100mm，眼深应大于锚杆长度50mm。