巷道支护设计

新光集团淮北刘东煤矿

主

下

山

修

复

支

护

设

计

编制人：李文海

二0一四年四月

审 批 意 见 表

审批

审批意见审批人审批时间单位

技术

管理

中心

安

全副

总

采掘

副总

总工

程师

主下山修复巷道支护设计

一 、概 述

1、巷道名称：二水平主下山

2、巷道用途：二水平运输及行人。

3、修护长度：100m。

4、巷道围岩特性描述

维护段施工在6煤层的7煤层方间，加上有煤层，煤层与煤层之间多为泥岩，只有6煤组上面为细砂岩，72煤层上部为粉砂岩夹少量细砂岩，由于煤层和泥岩的抗压都比较低，不能经受长期的受力，加上矿井施工的西57203运巷和西572采区运输巷和西572进风甩道车场从二水平主下山底板穿过，都对围巷破坏比较明显，所以巷道变形比较严重，需要进行维护。

二、巷道状况

1、二水平主下山于2008年底施工，于2010年年底下山落底，巷道施工长度728米，断面规格为：5.0×3.8米(净宽×净高)，坡

度：-22.36°；

2、巷道因采动影响，变形量较大，部分巷道底鼓，两帮喷浆层开裂变形，变形总长度约100米；

3、巷道施工期间经围岩变形观测，顶、底板移近量和围岩变形量均无变形，矿压显现不明显，从2012年开始，西572采区施工和陆续进入投产，主下山从572采区回风巷口门开始陆续出现变形，开裂；变形规律是：喷浆层开裂巷道掉皮掉渣、穿煤层段巷道底鼓、猴车横梁变形等；

4、因该巷道在施工期间及后期基本没有变形，而且除72煤附近开

裂变形较大外，其他巷道均比较完好，巷道矿压观测不明显，说明原来支护设计在不受采动影响基本满足要求。

三、修复基本思路

因该巷道原岩应力显现不明显，说明原生矿压较小，而且底鼓为穿煤层段，开裂变形为72煤附近，说明原来锚杆支护达到支护松动圈要求，因该巷道采用锚喷支护，若采取套棚支护，会导致断面规格收缩较大，不能满足运输要求，因此仍采用锚喷支护仍然是可行且有效的办法。

四、修复技术路线

1、对于底鼓段，采区降底重新浇筑底板的办法进行维护，两帮及拱部采用锚网+钢带支护（前期），后期再进行喷浆支护；

2、支护锚杆为：钢带为M15型钢带；开裂变形范围内拱部全部维护，帮部仅维护目前开裂变形位置。

五、修复支护形式及技术参数设计

二水平主下山修复支护支护仍然采用锚杆+钢带+喷浆支护形式，支护参数设计如下：

初选锚喷支护参数：

预选锚杆类型、直径、长度、间距、排距、喷层厚度及钢筋网规格：

锚杆选用φ18×2000mm左旋无纵筋等强螺纹钢锚杆，锚杆间排距为：800mm×800mm，喷层厚度为100mm；锚网为φ6.5mm的冷拨丝编制的方格网。

1、因受采动影响，根据围岩移动变形为150-200mm，根据采矿设计手册表6-1-30地压估算，围岩压力为10-15t/m2，即98×103-

147×103KN/m2；计算时取大值

2、矿山压力根据采矿设计手册表6-1-34用公式0.15×（2a+H/2）×γ，代入数值得：60.37KN/m2。

3、围岩保持极限平衡状态所需最小支护抗力：

P lmin=γRe（1-sinΦ）〔1-x〕/（3 sinΦ-1）

其中 γ—岩体容重；25KN/m3

Φ—岩体内摩察角，取43°；

Re—等效圆半径，一般取2.7；

X—锚喷支护最小抗力曲线，一般取0.55；计算得:P lmin=9.6KN/m2

4、计算锚喷支护抗力：

1）喷射混凝土抗力：

P h=1000×dτ（COSΨ）/（b/2sinα）

其中 d—喷层厚度；0.1m

τ—喷射混凝土抗剪强度；2MPa

Ψ—剪切滑移面倾斜角；23°

b—剪切区高度，取3.7米

α—岩石剪切滑移面与最大主平面角；23.5°计算得: P h=254.3KN/m2

5、锚杆抗力：

Pm=1000×aF STσST（COSβ）/e·i(b/2)

其中 a—剪切区弧长半径；1.57m

F ST—锚杆截面积；0.000254m2

σST—锚杆抗拉强度；360mPa；

β—锚杆倾斜角；29°；

e、i---锚杆间、排距；

b---剪切区高度；3.7m

计算得: P M=121KN/m2

6、钢筋网抗力：

Pg=1000×f STτCOSΨ/（Eb/2sinα）

其中 f ST—钢筋截面积；3.3×10-5m

τ—钢筋抗剪强度；2.5MPa

Ψ—剪切滑移面倾斜角；22°

E—环向筋间距；0.1m；

b—剪切区高度， 取3.7m

计算得: Pg=103.69KN/m2

7、锚喷支护总抗力为:

P总= P h++ Pm+ Pg=254.3+121+103.69=478.99(KN/ m2)

N= P总/（P lmin+Pk+P W）=478.99÷216.97=2.21

根据设计手册，安全系数2.21介于1.5-4.5之间，符合要求。

8、锚杆长度可靠性

用锚杆加固长度与松弛范围（R-r0）之比来衡量，当l/（（R-r0）=0.38-0.93就认为可靠,由计算k=2.5×101；根据内摩察角为43°，查表6-1-37得：R/r0为1.6；带入计算得：l/（R-r0）=2000/（4000-1600）=0.83,符合要求。

因此主下山支护设计采用锚杆+钢带+金属网支护，符合要求；锚杆规格为18×2000mm：间排距为：800×800mm，金属网规格为φ6.5mm的冷拨丝编制的方格网符合设计要求。

六、巷道修复施工组织安排

1、施工单位必须提前做好材料准备工作，机电科配合好生产单位做好猴车运行时间的协调工作，通防工区必须将水气管路接至维护施工迎头，运输工区做好维护期间的材料运输工作。

2、维护施工前，施工单位必须在施工地点按照上述步骤及要求搭好脚手架。

七、修复巷道质量保证和施工安全注意事项

1、维护前，施工单位必须安排专人先将要维护的巷道检查一遍，将维护所需要的材料全部准备到位；将该维护措施贯彻学习到每一个作业人员后方可组织施工。

4、施工单位在保证工程质量和安全的前提下要求尽可能地加大维护循环进尺的力度，但当班次的工作必须在当班次完成，如不能当班完成，必须现场交接班，对上班次存在的问题同下班班干部现场交接清楚。