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支护设计一、巷道断面巷道断面直墙半圆拱型，净下宽：3.6m，净高：3.0m，净断面：9.4㎡,掘进下宽：3.8m，掘进中高：3.1m，掘进断面：10.6㎡。
二、支护方式（一）、永久支护巷道永久支护方式采用锚网喷，巷道交叉口、岩层松软、过断层等地段采用锚网喷+锚索支护。
按悬吊理论计算锚杆参数：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K=2；L1---锚杆锚进稳定岩层的深度，一般按0.5m；L2---锚杆的外露长度，一般取0.1m；其中：H=B/2f=3.8/(2×3)=0.63B---巷道掘进宽度，取3.8m；f---岩石坚固系数，取3；K---安全系数，一般K=2；则：L=2×0.63+0.5+0.1=1.862、锚杆间距、排距计算：设计时间距、排距均为a，则a=［Q/KHγ］1/2=1.02式中 a---锚杆间排距，m；Q---锚杆设计锚固力，64kN/根；H---冒落拱高度，0.63m；γ---被悬吊砂岩的密度，取25kN/m³；K---安全系数，一般K=2；通过以上计算，选用直径20mm螺纹钢树脂锚杆，长度为2.0m，锚杆间、排距为 0.9m。
网片采用钢筋网，相邻网片要压茬连接，搭接长度不小于100mm。
爆破前锚网支护距迎头不大于0.7m，炮后不大于2.4m。
围岩性较好时，采用先锚后喷的方式；围岩稳定性较差是，锚杆间、排距应适当缩小，并要先及时喷射混凝土，喷浆厚度不小于30mm，然后打设锚杆，复喷必须达到设计厚度。
初喷距工作面不超过5m，复喷距工作面不超过10m。
洒水养护时间不少于28天。
（二）、临时支护1、由于锚杆机手柄长度为1.3m，锚杆间距为0.9m，因此，在炮后及时进行敲帮问顶，然后操作人员站在支护完好的地点打设顶锚杆作为临时支护。
2、初喷工作面作临时支护。
炮后及时找掉，冲刷巷帮后立即进行初喷，初喷厚度不小于30mm，喷体初凝20min后，施工人员方可进入迎头。
锚杆支护巷道支护设计一、巷道断面二、支护方式1、临时支护2、永久支护3、按悬吊理论计算锚杆参数：（1）、锚杆长度计算：L=KH+L1+L2式中L—锚杆长度H—冒落拱高度L1—锚杆锚入稳定岩层的深度，一般取0.5m；L2—锚杆在巷道中的外露长度，一般取0.1m。
其中：H=B/2f式中：B—巷道开掘宽度，取3.6m f—岩石坚固系数（2）、锚杆间、排距计算，间、排距相等：α=［Q/KHγ（1.5～1.8）］1/2式中：α—锚杆间排拒Q—锚杆设计锚固力，50KN/根；H—冒落拱高度，mγ—被悬吊岩石密度，K—安全系数，取K=2（3）锚索增强支护计算1、锚索长度的确定X = X1 + X2 + X3式中：X1——锚索外露长度，取0.3-0.4m；X3——锚索的锚固长度，取1.5-2m；X2——锚索的有效锚固长度。
全岩稳定顶板X2 =B=4.2全煤或复合顶板X2 = 1.376BB—巷道宽度。
2、锚索支护密度NN = KYBH /Q式中：B——巷道跨度；K——安全系数，巷道有双排顶柱取1，无顶柱取2；Y——煤岩体积力，26.07KN/m3；H——巷道松动破碎区高度，m；Q——锚索的最低破断力，240KN。
3、锚索排距= nQ / KYBH式中：n——每排锚索确定的根数，取1；Q——每根锚索最低破断载荷，取240kN；Y——煤岩体积力,26.07kN/ m3；B——巷道宽度。
K——安全系数，巷道有双排顶柱取1，无顶柱取2；H——巷道松动破碎区高度，m；当f ≥3时H ≥1.6B / 2f当f ≤2时H≥{B / 2 + hcot（45+a / 2）}/f 。
4、锚索的锚固长度X3：X3=kdfs / 4fc取1.5 m式中：k——安全系数，一般取2；d——钢绞线直径，fs——钢绞线抗拉强度，1725MPa；fc——锚索与锚固剂的粘结强度，取105、锚索间距=0.85B/n式中：n—每排锚索根数2根B—巷道宽度4.2米架棚巷道支护设计（1）支护参数：1、36U型棚巷道:梁全长mm,腿全长 mm，扎角°，中宽mm，底宽mm，巷高mm，掘进毛断面㎡，净断面㎡。
实例分析巷道支护设计工程1 工程概况山西晋煤集团晋圣坡底煤业有限公司位于晋城市西北5km的核桃洼村附近。
距晋煤集团约20km。
本矿巷道围岩岩性主要为粉砂岩、泥岩、铝质泥岩。
采区煤岩层总体为单斜构造，三维补勘资料显示，该采区断层构造复杂。
该巷道后期将受采动影响。
巷道设计长度960m，巷道断面为半圆拱形，净宽3.6m，净高2.5m，原设计采用锚网喷支护，锚杆间排距800×800mm，纵横挂绳，喷层厚100mm。
由于该巷道后期会受到采动影响，必须要使得巷道有很好的支护强度，所以对现支护方案进行修改，采用锚注为核心的联合支护体系。
2 支护机理（1）巷道掘进过程中，围岩被破坏，围岩内会产生大量裂隙甚至松动，使得巷道不稳，容易受到破坏。
往围岩中注入化学浆液，一方面可以将松散破碎的围岩胶结成整体，提高围岩强度，另一方面化学浆液可以封堵围岩中的裂隙，防止裂隙进一步扩展，同时封堵裂隙还可以防止空气由裂隙进入围岩中，引起围岩风化。
（2）锚杆的作用主要是悬吊作用，它可以将巷道周围的围岩与更深层的围岩锚固起来，阻止围岩的破坏。
（3）注浆在使松散围岩胶结成整体的同时，也使得巷道各部分围岩均匀承载载荷，从而可以防止由于受力不均而出现的应力集中现象。
（4）注浆加大了支护结构的断面尺寸，减小了围岩在支护结构上产生的弯矩，因此也就降低了支护结构中的拉应力和压应力，从而降低了支护结构被破坏的可能性。
3 支护方案及参数选择3.1 支护方案三区段岩石集中巷原设计支护参数见表1。
结合目前矿上已给的相关技术资料，以及根据巷道的岩石特征性质，本着尽量不影响巷道的使用寿命的原则，采用锚梁网喷注联合支护方式。
具体支护和相关参数见断面图1和表2所示。
说明：（1）图中除标高以“m”为单位，其余单位均为“mm”；（2）锚杆托盘为100×100×10mm的铁托盘，锚索托盘为300×300×20mm的钢托盘；（3）锚索直径为15.24mm，排距为2000mm，间距为1600mm；锚索长度为6300mm，钻孔深度为6000mm，锚索外露长度为300mm，锚固长度≥1200mm，安装预紧力≥60kN；（4）锚杆杆体钢筋为圆钢，直径为18mm，L=1800mm，锚固长度≥900mm，锚固力≥110kN，安装预紧力≥60N.m，锚杆外露长度为100～150mm；（5）锚喷支护须铺设菱形金属网，混凝土强度等级为C20。
5.9 下组煤集中轨道巷锚喷支护方案及参数巷道净断面4.5m×3.5m。
5.9.1锚喷支护方案锚杆+金属网+钢筋梁+锚索补+喷浆支护5.9.2锚杆支护参数顶板支护：（1）顶锚杆形式和规格：采用杆体为φ20mm高强左旋螺纹钢筋，长度为2400mm，杆尾螺纹M22，型号为φ20-M22-2400。
锚杆锚固方式：树脂加长锚固，采用两支锚固剂，一支规格为K2335，另一支规格为Z2360，钻孔直径为28mm，锚固长度为1.3m。
顶锚杆预紧扭矩≥300Nm，顶锚杆锚固力≥13t。
钢筋托梁规格：采用Ф16mm的钢筋焊接而成，宽度90mm，长度4500mm。
托板：采用拱型高强度托板盘配合球形垫和减阻尼龙垫圈。
规格为150×150×10mm。
网片规格：采用菱形金属网，网孔规格50×50mm，网片规格4500×1100mm，用16#铅丝联接,双丝紧扣，孔孔相联。
锚杆布置：锚杆排距1000mm，每排6根锚杆，间距800mm。
靠近帮上的一根顶锚杆距巷帮250mm。
锚杆角度：靠近巷道的顶板锚杆安设角度为与垂线成20°，其余与顶板垂直。
（2）锚索形式和规格：采用φ17.8mm的低松弛预应力钢绞线，长度为8300mm，树脂加长锚固，采用三支锚固剂，一支规格为K2335，两支规格为Z2360，钻孔直径为28mm，锚固长度为1.75m。
锚索预紧力≥15t；锚索锚固力≥30t。
锚索采用小三花布置，排距1000mm，每排两根的锚索间距1800mm，各距巷帮1350mm，每排一根锚索打在距巷道中部位置。
锚索托板为300×300×16mm高强度托板及配套锁具。
巷帮支护：锚杆形式和规格：杆体为φ20mm高强左旋螺纹钢筋，长度2000mm，杆尾螺纹为M22，型号为φ20-M22-2000。
锚固方式：树脂端部锚固，采用两支锚固剂，一支规格为Z2360，另一支为K2335。
大断面直墙半圆拱巷道支护设计与优化单仁亮;孔祥松;李斌;单鹏;夏宇【摘要】针对大断面巷道支护难度大、变形严重的问题，以新峪矿第二轨道巷为工程背景，通过理论计算，结合数值模拟，研究了巷道围岩变形破坏特征，分析了巷道的应力和塑性区分布情况，提出了巷道最优支护参数，并结合现场条件应用于工程实践。
现场实测数据证实了新方案能有效控制巷道围岩变形，提高巷道的安全性。
研究结果表明：巷道帮部和角部是支护的关键部位，加强其支护强度有利于提高巷道整体稳定性。
%Aiming at the problem of supporting difficulties and serious deformation in large section roadway ,took the 2nd rail roadway in Xinyu mine as engineering background ,the method of theoretical calculation combined with numerical simulation are adopted to analyze characteristics of deformation and damage in roadway surroundingrock ,the stress state and plastic zone distribution are also analyzed .Based on above researches ,the optimal supporting parameters are proposed and applied in engineering practice with field condition . According to the in-situ monitor data , the new scheme can effectively control deformation of roadway surrounding rock , improve the overall safety . The research results show :Strengthen the support strength of sidewall and corner can improve the stability of roadway as they are the key support parts .【期刊名称】《中国矿业》【年(卷),期】2014(000)001【总页数】5页(P87-91)【关键词】大断面巷道;巷道支护;数值模拟;优化【作者】单仁亮;孔祥松;李斌;单鹏;夏宇【作者单位】中国矿业大学北京力学与建筑工程学院，北京100083;中国矿业大学北京力学与建筑工程学院，北京100083;汾西矿业集团有限责任公司，山西介休032000;中国矿业大学北京力学与建筑工程学院，北京100083;中国矿业大学北京力学与建筑工程学院，北京100083【正文语种】中文【中图分类】TD353随着资源需求量的日益增加，浅部煤炭资源开采殆尽，多数矿山开采深度不断增加，煤矿地应力及地质构造复杂性也随之增加。
拱形巷道断面锚喷支护设计示例
某矿年设计能力为30万吨，主要运输石门采用ZK7-6/250架线式电机车、一吨固定式矿车运输。
石门穿过岩层坚固性系数为f=4～6，通过的最大风量38m 3/s ，井下最大涌水量为100m 3/h ，正常涌水量为60m 3/h ，石门中布置一趟直径为φ100mm 的压风管（法兰盘φ160mm ）；一趟直径为φ50mm 的洒水管，两条动力电缆，三条通讯及照明电缆，石门服务年限28年。
试设计其双轨直线段的巷道断面。
（一）石门断面选型
根据石门的岩石性质、服务期较长，而且是全矿主要运输巷道，确定采用半圆拱锚喷支护。
（二）石门净断面尺寸的确定 1．巷道净宽B 1） 运输设备尺寸：查表知电机车尺寸比矿车大。
其宽度A 1＝1060mm ；高度h ＝l550mm 。
机车架线高h 4＝2000mm 。
2) 按《煤矿安全规程》规定：非人行侧设备至壁的宽度a ≥250mm ，取400mm ；人行侧设备至壁的宽度c ≥800mm ，取840mm 。
3) 双轨轨道中心距b ：查表8-3得b ＝1300mm 。
故电机车之间的间隙为1300-A 1=1300-1060＝240＞200mm ，符合安全要求。
根据以上各项，巷道净宽B ＝a 1+b+c 1= (400+1060/2)+1300+(1060/2+840)
=930+1300+1370＝3600mm 。
2．巷道壁高h 3 1) 确定道床参数
查表8-10，轨型为18kg ／m ，根据轨型查表8-8得道床总高度h c ＝320mm ，道碴高h b =180mm ，道碴面至轨面高h a ＝140mm 。
2) 按各种要求计算壁高h 3
(1) 按导电弓要求：h 3=h 4+h c -22)()(z k n R +--
式中 R ——半圆拱半径，R ＝B/2＝3600/2=1800mm ；
n ——导电弓距拱距离，取300mm ； K ——导电弓宽度之半为为360mm ；
z ——轨道中心至巷道中心距离，z=B/2-a 1=3600/2-930=870mm ；h 4、h c 见前。
故
h 3＝2000+320-22)870360()3001800(+--＝1462mm （2）按行人要求：h 3=h 5+h b -22)(r R R --
式中 h 5——自碴面起管子高度，h 5=1800mm ；
r ——行人与壁间安全距离，取200mm ；h b 及R 见前，则
h 3＝1800+180-22)2001800(1800--＝l155mm （3）按管道布置要求：必须满足机车与导电弓距管道的安全间隙。
h 3=h 5+h 7+h b -222)2(b D m k R +++-
h 3=h 5+h 7+h b -22112)2
2(b D m A R +++-
式中 D ——压风管法兰盘直径160mm ；
h 7——管子吊件总高度，h 7＝700+D/2＝700+160/2=780mm ； m ——导电弓至法兰盘安全距离，m=300mm ；
b 2——轨道中心至巷道中心距离，b 2=B/2-C 1=3600/2-l370=430mm 。
其余符号意义、数值同前，将以上各值代入公式得：
h 3=1800+780+180-22)4302
160300360(1800+++-=1392mm
h 3=1800+780+180-22)4302
1602002
1060(1800+++-=1455mm
对架线式电机车运输巷道，以上几项满足要求时，就不必再对1.6m 高度行人要求和运输设备上缘至拱壁安全间隙要求进行计算。
根据以上计算，壁高最大值为1462mm ，故取h 2=1600mm ，均可满足要求。
3．净周长及净断面积计算
1）净周长P ， P=2.57B+2h 2
式中 h 2——自碴面起墙高，h 2=h 3-h b =1600-180=1420mm ；
B ——巷道净宽，3600mm 。
将值代入得：
P=2.57×3.6+2×1.42=12.1m
2）净断面积S ， S=B(0.39B+h 2)=3.6(0.39×3.6+1.42)=10.2m 2
3）用风速要求校核净断面，V=
S
Q 式中 V ——通过巷道的风速；
Q ——通过巷道的风量；
S ——净断面积。
将各值代入得：
V=
2
.1038
=3.73m ／s ＜8m/s ，符合要求 （三）支架参数的确定
查围岩分类表可知，普通砂岩(f=4～6)为中等稳定岩石，属Ⅲ类围岩，据此，查表8-15，得锚喷支护参数如下：喷射混凝土厚度T 1=100mm ；钢筋直径φ=14mm ；锚杆长度1.65m ；锚深L=1.6m ；锚杆排、间距D=800mm ；锚杆外露长度T 2=50mm ；锚喷总厚度T=T 1=100mm 。
（四）掘进断面和有关尺寸
1．设计掘进宽度：B l =B+2T=3600+2×100=3800mm 2．计算掘进宽度：B 2=B 1+2δ
式中 δ——计算掘进超挖量，取75mm ；故
B 2=3800+2×75=3950mm
3．巷道设计掘进高度：H 1=H+T+H b ，
式中 H ——巷道自碴面起净高，H=h 2+h 0(拱高），H=1420+1800=3220mm ，故
H 1=3220+100+180=3500mm
4．巷道计算掘进高度：H 2=H 1+δ=3500+75=3575mm
5．设计掘进断面：S l =B l (0.39B 1+h 3)=3.8(0.39×3.8+1.6)=11.7m 2 6．计算掘进断面：S 2=B 2(0.39B 2+h 3)=3.95(0.39×3.95+l.6)=12.4m 2 (五)巷道工程量及材料消耗量计算
1．每米巷道计算掘进体积：V 2=S 2=12.4m 3
2．每米巷道墙脚掘进体积：V 3=0.2(T+δ)=0.2(0.1+0.075)=0.04m 3
表8-18
1234．锚杆间距：D=0.8m 5．每米巷道锚杆数：N=
148
.08
.05.04.95.02
21=⨯-=-D D P 根 6．每米巷道喷射混凝土：V ′=1.57(B 2-T 1)T l +2h 3T l
=1.57(3.95-0.1)0.1+2×1.6×0.1=0.93m 3。
7．每米巷道锚杆消耗：G=Ng
式中 g ——每根锚杆重量，根据钢筋φ14mm ，长1.65m ，g=1.997kg ，故
G=14×1.997=27.95kg
8．每米巷道锚孔注砂浆量：V 4=NL φ
式中 φ——为锚杆孔注砂截面积，约0.0013m 2。
故
V 4=14×1.6×0.0013=0.029m 3。
9．每米巷道粉刷面积：S n =1.57B+2h 2=l.57×3.6+2×1.42=8.5m 2 （六）水沟断面选择
按巷道通过的水量100m 3／h ，石门坡度3‰，查表8-17可选用2号水沟，其规格：净宽B=400mm ；深H=400mm ；净断面0.160m 2；掘进断面0.203m 2。
（七）绘制石门施工图及配套表格（表8-18）
巷 道 特 征
每米巷道工程量及材料消耗。
