祁南煤礦切眼支護(hù)設(shè)計(jì)

摘 要：本文首先介紹了支護(hù)設(shè)計(jì)中的鄰近巷道支護(hù)變形情況和斷面形狀，其次對(duì)支護(hù)參數(shù)進(jìn)行設(shè)計(jì)，包括錨網(wǎng)索支護(hù)參數(shù)設(shè)計(jì)和錨索支護(hù)參數(shù)設(shè)計(jì)，最后提出了礦壓監(jiān)測(cè)方案和其他要求，以供參考。

關(guān)鍵詞：煤礦；支護(hù)；巷道；設(shè)計(jì)

1 概述

地質(zhì)構(gòu)造情況：根據(jù)三維地震勘探及巷道揭露資料分析，該區(qū)域?yàn)閱涡睒?gòu)造，地層走向近南北，傾向東，傾角8～15°，平均約12°，局部有一定的起伏變化。

2.支護(hù)設(shè)計(jì)

2.1鄰近巷道支護(hù)變形情況

機(jī)巷變形觀測(cè)點(diǎn)幫頂收縮量最大值分別為：G13測(cè)點(diǎn)頂板下沉量最大為26mm，底鼓量最大為33mm，左幫收縮量最大為34mm，右?guī)褪湛s量最大為29mm，其中G13點(diǎn)變形量最大，距切眼距離460m；液壓枕變化最大值15MPa，6#離層儀淺孔變化最大值28mm，7#深孔變化最大值16mm。

（1）巷道支護(hù)方式設(shè)計(jì)，在一般情況下，頂板較完整，圍巖穩(wěn)定時(shí)，優(yōu)先采用錨帶網(wǎng)索支護(hù)。設(shè)計(jì)依據(jù)：34下6工作面頂?shù)装鍘r性及圍巖特征；34下6工作面機(jī)巷錨桿支護(hù)變形特點(diǎn)；

（2）依據(jù)34下5工作面頂?shù)装鍡l件，結(jié)合34下6機(jī)巷采用錨帶網(wǎng)索支護(hù)效果、能很好的達(dá)到支護(hù)要求。

2.2斷面形狀

根據(jù)設(shè)計(jì)巷道的支護(hù)條件、支護(hù)方式以及巷道斷面要求、巷道礦壓顯現(xiàn)特點(diǎn)等，采用矩形斷面。導(dǎo)硐側(cè)斷面規(guī)格：凈寬×凈高=5.0×3.0m；刷大側(cè)斷面規(guī)格：凈寬×凈高=2.2m×3.0m；切眼總斷面規(guī)格凈寬×凈高=7.2m×3.0m。

3 支護(hù)參數(shù)設(shè)計(jì)

3.1 錨網(wǎng)索支護(hù)參數(shù)設(shè)計(jì)

3.1.1 錨桿參數(shù)設(shè)計(jì)

（1）錨桿長(zhǎng)度

依據(jù)公式：L頂=L1+D+L2；L幫=L1+Z+L3；L3 =[（1+f煤）/（1+2f煤）]+[B-1/B+1]。式中：L1—錨桿外露（煤巖體）長(zhǎng)度，取0.15m； L2—錨桿伸入松動(dòng)圈外的長(zhǎng)度，取0.6m；D—取圍巖的松動(dòng)圈D，取1.3m；Z—兩幫錨桿的最小錨固長(zhǎng)度，取0.5m；L3—兩幫在有效承載區(qū)的錨固長(zhǎng)度；F煤—煤層的普氏系數(shù)，取3；B—巷道寬度。

公式計(jì)算得頂錨桿長(zhǎng)度為2.05m，幫錨桿長(zhǎng)度1.83m。 考慮鉆孔、錨桿打按角度等因素，頂錨桿設(shè)計(jì)長(zhǎng)度選取2.4m，幫錨桿設(shè)計(jì)長(zhǎng)度2.0m。

（2）錨桿直徑

依據(jù)公式：φ=（KQ/0.25πσcosα）1/2。式中：K—圍巖動(dòng)壓等影響系數(shù)，取1.2；Q—頂錨桿錨固力取100KN，幫錨桿錨固力取80KN；σ—頂錨桿抗拉強(qiáng)度取490MPa，幫錨桿抗拉強(qiáng)度取420MPa；α—頂板巖層傾角，取20°；

由公式計(jì)算結(jié)果，φ頂=18.2mm，φ幫=17.6mm，綜合分析34下6工作面切眼圍巖特性及工程實(shí)例，取頂錨桿選用φ22mm，幫錨桿選用φ20mm。

（3）錨桿錨固長(zhǎng)度

依據(jù)公式：L= Q/πdp。式中：Q—錨桿錨固力；d—錨桿孔徑；p—樹(shù)脂藥卷與鉆孔之間的摩擦力，頂板為巖石取5MPa，兩幫為煤層取2MPa。

由公式計(jì)算，可得頂錨桿錨固長(zhǎng)度為227mm，兩幫錨桿錨固長(zhǎng)度為398mm；采用加長(zhǎng)錨固方式，每根錨桿采用兩節(jié)Z2550型中速樹(shù)脂藥卷加長(zhǎng)錨固。

（4）支護(hù)密度及間排距

依據(jù)公式：Ps=K2Dγd/Q。式中：Ps—支護(hù)密度；K2—采動(dòng)等影響系數(shù)，取3.5；D—松動(dòng)圈厚度，取1.3m；γd — 巖石容重，25.7KN/m3。

由公式計(jì)算，Ps頂=1.26根/㎡，Ps幫=1.46根/㎡。綜合考慮巷道寬度、圍巖巖性等因素，設(shè)計(jì)錨桿間排距為800×800mm，Ps=1.56根/㎡，大于幫頂理論支護(hù)密度，滿足支護(hù)強(qiáng)度要求。

3.1.2 錨索支護(hù)參數(shù)設(shè)計(jì)

錨索的主要作用是把冒落拱中的巖石懸吊起來(lái)，在錨桿支護(hù)失穩(wěn)時(shí)能懸吊冒落拱中巖石的重量，繼續(xù)起作用，提高巷道維護(hù)的可靠性。

（1）錨索的排距機(jī)長(zhǎng)度確定：

依據(jù)公式：X=X1+X2+X3=0.2+1.8+2.5=4.5m。式中：X1—錨索外露長(zhǎng)度，取0.2m；X2—錨索錨固長(zhǎng)度；X3—潛在不穩(wěn)定巖層高度，m；錨索長(zhǎng)度取6.5m。

（2）錨索的密度確定

依據(jù)公式：Ps=kDγd/Q。式中：K—安全系數(shù)取1.3；D—松動(dòng)圈厚度，取1.3m；γd—巖層的容重，25.7KN/m3；Q—錨索的設(shè)計(jì)錨固力，350KN。

根據(jù)上述公式計(jì)算，頂板錨索的密度Ps=0.124根/m2，1/PS頂=8.06m2/根。考慮安全起見(jiàn)，全切眼錨索布置方式為“三·三”布置，錨索間排距確定為2000×1600mm，錨索密度3.52m2/根，錨索布置方式：全切眼巷中布置一根，分中2m各布置一根，錨索配合大托盤(pán)400×400mm。

其它要求：一是刷大時(shí)還要采取單體鉸接梁加強(qiáng)支護(hù)，一梁一柱，挑棚長(zhǎng)度不小于7.0m。二是在異常地段支護(hù)，在斷層破碎帶附近及遇到頂板淋水等地質(zhì)構(gòu)造情況，適當(dāng)縮小間錨桿支護(hù)排距、增加錨索支護(hù)密度或補(bǔ)架工字鋼棚，并輔助挑棚支護(hù)。

4 礦壓監(jiān)測(cè)方案

4.1 觀測(cè)目的

通過(guò)對(duì)34下6工作面切眼的圍巖變形、錨桿及錨索受力等參數(shù)進(jìn)行礦壓觀測(cè)，判斷原支護(hù)方式及支護(hù)參數(shù)的合理性。

4.2 觀測(cè)內(nèi)容

一是觀測(cè)巷道表面收斂、深部位移；二是巷道頂板離層；三是頂、幫錨桿（索）錨固力、受力。

4.3 觀測(cè)方案

在切眼分別布置兩個(gè)測(cè)點(diǎn)，切眼上下三岔門(mén)各布置一個(gè)測(cè)點(diǎn)，測(cè)點(diǎn)間隔30～50m，在每一個(gè)測(cè)點(diǎn)進(jìn)行上述四項(xiàng)觀測(cè)內(nèi)容的觀測(cè)。分別進(jìn)行掘進(jìn)階段礦壓觀測(cè)。

（1）巷道表面收斂

其測(cè)量包括巷道兩幫收斂、頂板下沉及底臌等。一個(gè)測(cè)站布置3個(gè)觀測(cè)斷面，間距不大于20m。其測(cè)量包括巷道兩幫收斂、頂板下沉及底臌等。

（2）巷道頂板離層

利用頂板離層指示儀監(jiān)測(cè)頂板錨固范圍內(nèi)及錨固范圍外離層值，頂板圍巖離層一個(gè)測(cè)站布置1個(gè)觀測(cè)斷面。

（3）頂、幫錨桿（索）錨固力

錨桿錨固力采用錨桿拉力計(jì)進(jìn)行拉拔試驗(yàn)測(cè)定，錨索錨固力采用錨索張拉千斤頂測(cè)定。使用錨桿（索）測(cè)力計(jì)檢測(cè)錨桿（索）的受力。一個(gè)測(cè)站布置1個(gè)觀測(cè)斷面，布置四個(gè)點(diǎn)測(cè)試，將測(cè)力計(jì)安設(shè)在1根錨索上，三根錨桿上（頂、兩幫各1根）。

4.4 觀測(cè)所需儀器

5 設(shè)計(jì)說(shuō)明及其它要求

本設(shè)計(jì)為初始設(shè)計(jì)，要在施工中進(jìn)行驗(yàn)證，根據(jù)礦壓觀測(cè)和施工反饋信息，及時(shí)修改、補(bǔ)充，進(jìn)一步完善設(shè)計(jì)方案與參數(shù)。巷道施工后，及時(shí)觀測(cè)巷道頂板變形情況應(yīng)加密到5m一組觀測(cè)點(diǎn)，如頂板下沉超過(guò)60mm，及時(shí)采用液壓?jiǎn)误w+鉸接梁補(bǔ)強(qiáng)。切眼內(nèi)除支護(hù)外當(dāng)頂板下沉量超過(guò)100mm時(shí)在巷道中另增加2趟單體+鉸接梁進(jìn)行補(bǔ)強(qiáng)。液壓?jiǎn)误w初撐力不小于70KN。

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作者簡(jiǎn)介：

趙洋，男，漢族，1985年出生，黑龍江省大興安嶺地區(qū)加格達(dá)奇區(qū)人，畢業(yè)于黑龍江科技學(xué)院，采礦工程專業(yè)，工程師，主要從事煤礦技術(shù)管理工作。endprint