拱形巷道断面锚喷支护设计示例
煤矿巷道支护设计及施工工艺
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。
深部开拓巷道锚喷+拱型梁+注浆+锚索联合支护应用
三水 平 中部联 巷是 四矿 丁戊组 石 门与三 水 平 明斜 井 的 中部 联 络巷 ，该巷所 处层 位有
砂 岩 、泥岩 、细砂 岩 。开 口于 丁戊 组石 门一 号 交岔 点 南 １ ｍ，北 ｌ ｍ 戊 九 采 区进 风 ， ３ Ｏ
×７０ （ ０ ｍｍ） 。铺 设 ８ 冷 拨丝 网 ，网的规格 ２２ × １ ６ ．ｍ ． ｍ。 喷 射 混 凝 土 ，初 喷 厚 度
合 支护 。 ２ 联 合支 护 方案及 参数
２ １ 锚 喷 支护 ．
护基
图 ２ 拱 型梁 支 护 断 面 示 意 图
拱 型梁支护采用 ３Ｕ 型 钢 ，规格 为 梁长 ６ ２０ｍ ５ ０ ｍ、腿 长 ２ ８ ｍ ３ ０ ｍ、底 拱 长 ２ ３ｍｍ， ８０
根据 现场施 工实 际 ，采 用 光爆法 使巷 道
套 棚子 又缩 小 了巷 道 的断面 ，原设 计 巷道宽
度 ４ ５ｍｍ，高 度 ３ ．５ ｍ，现 断面缩 小 了 ４ ６ ０／， ９
已经严 重影 响 丁九 、戊 九采 区进 风及 采面搬
家 ，多次拉 底 整修 仍 满 足 不 了 生 产 的需 要 ，
施工 平行 于 丁戊 组石 门的 ２ ０ 时揭露戊 ９ ８ｍ 、 戊 １ ０煤层 ，由于 采 动 及 揭煤 影 响 ，压 力 比
２２ ．
验，
较 大 ，从 平 行 于 丁戊 组 石 门段 前 ２ｍ 施 工 ０ 实际来 看 ，单 纯 的 锚 喷 支 护 效 果 并 不 是 很 好 ，成 巷 不 到 ３个 月 ， 围 岩 两 帮 位 移 量 ６０ ０ ｍｍ，顶 底板 位移 量 ４０ ０ ｍｍ，底 臌 严 重 。 因此 ，设计 采用 锚喷 ＋拱 支 ＋注浆 ＋锚索 联
注浆压 力 控 制 在 １ ３ ａ ～ ＭＰ ，浆 液 保 持
锚杆支护巷道支护设计
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㎡。
第二讲煤矿巷道锚索支护的设计及示例MicrosoftPowerP
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• 浆效果差，还容易造成假象。
•
11、一个好的教师，是一个懂得心理 学和教 育学的 人。21.6.1510:24:5810:24Jun-2115-J un-21
•
12、要记住，你不仅是教课的教师， 也是学 生的教 育者， 生活的 导师和 道德的 引路人 。10:24:5810:24:5810:24Tues day, June 15, 2021
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段、钢绞线自由段和外锚固段，如图 1—1所示，图1—2所示为锚索加固。
• 2.锚索参数的确定
• (1)锚索支护材料
• ①锚索：小孔径树脂锚固预应力 锚索索体材料采用钢绞线。钢绞线为 一组钢丝以螺旋状沿同一根纵轴绕转 而成，目前广泛采用7股φ5 mm高强 度钢绞线。应选择预应力钢绞线，具
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稳定岩层悬吊在上部稳定岩层中，因 而可按悬吊理论进行支护设计。但由 于岩层自身具有承载能力，尤其是采 用锚杆支护的顶板，围岩强度得到了 提高，设计中应考虑此因素。
在设计时可按最危险的极限状态 计算，即下部岩层或煤体的重量通过 锚索悬吊，同时根据岩层的强度、裂 隙、锚杆支护参数等考虑岩层的自身
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6
•
9、要学生做的事，教职员躬亲共做； 要学生 学的知 识，教 职员躬 亲共学 ；要学 生守的 规则， 教职员 躬亲共 守。21.6.1521.6.15T uesday, June 15, 2021
•
10、阅读一切好书如同和过去最杰出 的人谈 话。10:24:5810:24:5810:246/15/2021 10:24:58 AM
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• 护，再进行锚索加强支护。对于拱型 锚喷巷道，大断面硐室及交岔点加固， 应采用点式锚索支护；当巷道围岩裂 隙比较发育或上部为复合顶时，宜采 用“锚索+钢带支护”。
实例分析巷道支护设计工程
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。
第二讲 煤矿巷道锚索支护的设计及示例精品PPT课件
22.10.2020
1
第一节 锚索支护设计
•
一、支护设计
•
为扩大锚杆支护的使用范围，充
分发挥锚杆支护的经济、快速、安全
可靠的优点，在大断面、地质构造破
坏地段、顶板软弱且较厚、高地应力、
综放巷道等困难、复杂的巷道中，为
增加锚杆支护的可靠性，可使用小孔 径预应力锚索进行加强支护。
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• 采用联合全长锚固方式。采用端锚时 优先选用树脂锚固剂；全长锚固时选 用水泥(砂)浆。
• ④托盘：托盘强度与锚索强度相 匹配。锚索托板最常用的是平托板， 由一定厚度和面积(如300 mm×300 mn×l6 mm)的普通钢板制成。另一 种是采用一段槽钢制成，应选用16号 以上槽钢，材料极限强度不低于350
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• ②锁具:锁具是为保持预应力钢绞 线的拉力并将其传递到被锚围岩上所 用的永久性锚固装置。锁具应具有可 靠的锚固性能和足够的承载能力，以 保证充分发挥预应力钢绞线的强度。 目前，小孔径预应力锚索的锁具以瓦 片式为主，可承受动、静荷载。锁具 由锚环和锚塞组成，其结构见图1—4。 这种锁具有多种规格，应按钢绞
• (1)地面准备
• 首先检查钢绞线，截去松丝、严 重锈蚀和死弯部分，按设计长度截断
钢绞线，除去铁锈和污泥，在锚固头 安装毛刺(齿)和挡圈，最后盘成圈。
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• 护，再进行锚索加强支护。对于拱型 锚喷巷道，大断面硐室及交岔点加固， 应采用点式锚索支护；当巷道围岩裂 隙比较发育或上部为复合顶时，宜采 用“锚索+钢带支护”。
• (3)锚索支护参数的确定原则
巷道断面设计例题
h3 h4 hc
h 3 2000 360
( R n ) ( k b1 )
2
2
2
(1800 300 ) ( 360 270 )
2
1502
2.按管道装设要求确定h3
h3 h5 h7 hb
h 3 1800 900 200
三、布置巷道内水沟和管线 已知通过本巷道的水量为160m3/h，采用水沟坡度为0.3%，查表3-11得： 水沟深400㎜、水沟宽400㎜，水沟净断面面积0.16㎡；水沟掘进断面面 积0.203㎡，每米水沟盖板用钢筋1.633kg、混凝土0.0276m3，水沟用混凝 土0.133m3。 管子悬吊在人行道一侧，电力电缆挂在非人行道一侧，通信 电缆挂在管子上方，如图3-8所示。 四、计算巷道掘进工程量和材料消耗量 每米巷道拱与墙计算掘进体积V1=S2×1=13.2×1=13.2m3； 每米巷道墙脚计算掘进体积V3=0.2×（T+δ）×1=0.2×（0.1+0.075） ×1=0.04m3； 每米巷道拱与墙喷射材料消耗V2=[1.57（B2-T1）T1+2h3T1]×1 =[1.57（3.95-0.10）0.10+21.80×0.10]×1=0.96m3； 每米巷道墙脚喷射材料消耗V4=0.2T1×1=0.2×0.1×1=0.02m3； 每米巷道喷射材料消耗（不包括损耗）V= V2+ V4=0.96+0.02=0.98 m3； 每米巷道锚杆消耗（仅拱部打锚杆）
㈣ 确定巷道净断面面积S和净周长P 由表3-8得净断面面积 S=B（0.39B+h2） 式中： h2为道碴面以上巷道壁高，h2= h3-hb=1800-200=1600㎜。 故S=3600×（0.39×3600+1600）=1081400㎜2=10.8㎡ 净周长P=2.57B+2h2=2.57×3600+2×1600=12500㎜=12.5m ㈤ 用风速校核巷道净断面面积 查表3-4，知Vmax=8m/s，已知通过大巷风量Q=28m3/s，计算得：
下组煤集中轨道巷锚喷支护方案及参数
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。
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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。