支护参数计算

附件1、支护参数计算
（一）锚杆参数计算： 按锚杆悬吊理论计算 1、锚杆长度 Ｌ＝Ｌ１＋Ｌ２＋Ｌ３ 式中：
Ｌ ：锚杆长度，mm ；
Ｌ１：锚杆外露长度，取50mm ；
Ｌ２：有效长度，mm ，（顶锚杆取免压拱高b,帮锚杆取煤帮破碎深度c ）；
Ｌ３：锚入稳定岩层内深度，mm ，(顶锚杆取800mm ，帮锚杆取600mm)；
（1） 普氏免压拱高:
b=[B/2+Htan(45°-ω帮/2)]/f
式中：
Ｂ ：巷道掘进宽度（B 皮=5.5m 、B 硐室=4.4m 、） Ｈ ：巷道掘进高度（H 皮=3.8m 、H 硐室=3.6m ） ｆ煤：煤层普氏系数，f 煤=2.5；
ω帮：两帮围岩的内摩擦角，ω帮取63.26°；
皮带巷：1461mm /2.5]2)/26.6345tan(00832/5500[=-︒⨯+=皮b 探放水、调车硐室：b 硐室=mm 2221/2.5]2)/26.6345tan(36002/4400[=-︒⨯+ （2） 破碎深度：
)
2/45tan(H c 帮ω-︒⨯=
式中：
Ｈ：巷道掘进高度（H 硐室=3.6m 、H 皮=3.8m ） ω帮：两帮围岩的内摩擦角，取63.26°；
皮带巷：mm 903)2/26.6345tan(3800c =︒-︒⨯=皮
探放水、调车硐室：c 硐室=mm 856)2/26.6345tan(3600=︒-︒⨯ 由（1）、（2）可得巷道顶、帮锚杆长度分别为：
皮带巷：L 皮顶＝Ｌ1＋Ｌ2＋Ｌ3＝50＋1461＋800＝2311mm ；
L 皮帮＝Ｌ1＋Ｌ2＋Ｌ3＝50＋903＋600＝2003mm ；
探放水、调车硐室：L 硐室
＝Ｌ1＋Ｌ2＋Ｌ3＝50＋1222＋800＝
2072mm ；
L
硐室
＝Ｌ1＋Ｌ2＋Ｌ3＝50＋856＋600＝1506mm ；
23111皮带巷掘进工作面实际所选用的锚杆长度分别为：顶锚杆长度为2600mm ，帮锚杆长度为2100mm ，经计算工作面巷道实际所选用的锚杆长度均大于计算出的长度，所以满足设计要求。

2、锚杆直径
（1）顶锚杆直径计算公式为：
t
Q
d σ13
.1=
式中：
Ｑ：锚杆锚固力 取 Q ＝150kN;
t σ：锚杆的抗拉强度 取 t σ＝490Mpa;
mm m d 9.190199.010
4901015013.16
3==⨯⨯⨯= 23111皮带巷掘进工作面实际所选用的顶锚杆直径为22mm,大于计算出的直径，所以满足设计要求。

（2）根据西山煤电发[2010]16号文件：工作面煤帮侧的支护，必须采用φ20mm 的玻璃钢锚杆。

3、锚杆的间、排距
按锚杆所能悬吊的重量进行校验锚杆的间、排距，每根锚杆悬吊的岩石重量G ＝γａ2L 2,锚杆的锚固力Q 应能承受G 的重量，为安全起见，在考虑安全系数ｋ，取ｋ＝2。

式中： ａ：锚杆的间距
ｂ：锚杆的排距（通常b ＝a ）
Ｑ：锚杆的锚固力 取Ｑ＝150KN; γ：岩体容重，N/m ³ 取γ＝2.4×104N/m ３， ｋ：安全系数 取ｋ＝2； 故有：kG ＜Q ，所选锚杆锚固力大于等于150KN 。

皮带巷：m L k Q
a 463.1461
.1104.2210150b 43
2
=⨯⨯⨯⨯=≤
=γ
探放水、调车硐室：m L k Q
a 599.1222
.1104.2210150b 4
3
2
=⨯⨯⨯⨯=≤
=γ 23111工作面掘进巷道实际所选锚杆间、排距均小于以上计算出的间、排距，所以满足设计要求。

（二）锚索参数计算 1、锚索长度
锚索长度计算：Ｌ＝Ｌa ＋Ｌb ＋Ｌc ＋Ｌd 式中：
Ｌ： 锚索总长度
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，取巷道冒落最大高度（皮带巷
Ｌb ＝3.8m ，硐室取Ｌb ＝3.6m ）；
Ｌc ：上托盘及锚具的厚度 取 Ｌc ＝0.1m ；
Ｌd ：需要外露的张拉长度 取 Ｌd ＝0.3m ； 按GBJ86—1985要求，锚索锚固长Ｌa 按下式确定：
c a
f f d a K L 41⨯≥
式中：
Ｋ：安全系数，一般取2 取 Ｋ＝2； d 1：锚索钢绞线直径 取 d 1＝21.6mm ； f a ：钢绞线抗拉强度 取 f a ＝1770MPa;
f c ：锚索与锚固剂的粘合强度 取 f c ＝10MPa; 则：m mm ＝L a 91.16.191110
41770
6.212≈⨯⨯⨯
≥ 23111皮带巷的锚索长度：Ｌ=1.91＋3.8＋0.1＋0.3＝6.11m 23111巷道硐室的锚索长度：Ｌ=1.91＋3.6＋0.1＋0.3＝5.91m 23111掘进巷道所选锚索长度为12m ，大于计算所得的长度，所以满足设计要求。

2、锚索倾角：锚索垂直巷道的顶板布置。

3、悬吊理论校核锚索排距：
根据地质钻孔柱状图分析，为防止巷道顶板岩层发生大面积整体垮落，用φ21.6mm 的钢绞线，将锚杆加固的“组合梁”整体悬吊于坚硬岩层中，校核锚索排距，冒落方式按最严重的冒落高度大于锚杆长度的整体冒落考虑。

此时，靠巷道两帮的角锚杆和锚索一起发挥悬吊作用，在忽略岩体粘结力和内摩擦力的条件下，取垂直方向力的平衡，可用下式计算锚索排距。

[]112L /)sin 2(/θγF BH nF L -=
式中： Ｌ：锚索排距；
Ｂ：巷道最大冒落宽度 取 Ｂ＝5.2m ； Ｈ：巷道冒落高度，按最严重冒落高度 取 Ｈ＝3.6m ；
γ：岩体容重 取 γ＝2.4×104N/m ３；
Ｌ1：锚杆排距 取 Ｌ1＝0.8m ； Ｆ1：锚杆锚固力 取 Ｆ1＝150kN ； Ｆ2：锚索极限承载力 取 Ｆ2＝520kN ； θ：角锚杆与巷道顶板的夹角 取 θ＝70°； ｎ：锚索排数 取 ｎ＝1；
m L 37.5]80.0/)07sin 101502(104.26.32.5/[105201343=︒⨯⨯⨯-⨯⨯⨯⨯⨯=
皮带巷按巷宽5.5m ，巷道3.8m 代入上述公式计算得L=3.485m ，23111皮带巷掘进巷道锚索实际选取的排距最大为2.4m,小于计算所得的排距，所以选取的锚索排距满足设计要求。