特厚煤層中巷道支護材料選型計算

一、 錨杆選型計算

根據煤質硬度及圍岩情況選擇錨杆類型，現礦山一般使用螺紋鋼錨杆，螺紋鋼錨杆有左旋和右旋兩種，一種選用左旋，左旋錨杆可以有效防止錨杆螺帽脫落。

1、錨杆長度的確定

頂錨杆通過懸吊作用，幫錨杆通過加固幫體作用，達到支護效果的條件，應滿足：

L ≥ L1 + L2 + L3

式中 L -- 錨杆總長度，m；

L1 -- 錨杆外露長度（頂錨杆取0.12m，幫錨杆取0.1m）；

L2 -- 有效長度（頂錨杆取免壓拱高b，幫錨杆取煤幫破碎深度c），m；

L3 -- 錨入岩層內深度（頂錨杆取0.8m，幫錨杆取0.6m），m。

普氏免壓拱高：

式中 B、H -- 巷道掘進跨度和高度，B=5m，H=2.8 m；

f頂-- 頂板岩石普氏係數，f頂取2.5；

ω幫-- 兩幫圍岩的內摩擦角，ω幫取63.43°。

b = [5000/2 + 2800×tan(45°-63.43°/2)]/2.5

= 1264mm

C = 3000 × tan(45°-63.43°/2) =708mm

依據上述公式計算得出：頂錨杆長度2184mm；幫錨杆長度1408mm，因此，錨杆選擇長2.4米。

2、錨杆間排距的確定

按錨杆所能懸吊的重量校核錨杆的排距：

式中——錨杆間、排距，m；

——錨杆設計錨固力，85kN/根；

k——安全係數，一般取2；（鬆散係數）

L2——有效長度（頂錨杆取b），取1264mm；

——煤岩體容重，取1.29t/m3即12.642KN/m3。

計算錨杆間、排距 a =1.6m

錨杆間、排距選800mm，可以滿足要求。

3、頂錨杆直徑

由公式d=L/110計算確定。

式中：d——錨杆直徑，mm

則：d=1650/110=19.8mm

選取錨杆直徑d=20mm。

4、 錨杆角度

靠近巷幫的頂板錨杆安設角度與垂線成15°，其它錨杆垂直於巷道頂部安設。

二、 錨索選型

1、錨索長度的確定

長度根據煤層厚度確定，以進入穩定的煤層頂板岩石1.5米為宜（最短不得小於0.9m），在施工過程中根據煤層的厚度隨時調整錨索長度。

2、錨索間排距的確定

式中 L---錨索排距，m；

B---巷道最大冒落寬度， 取5m；

H---巷道最大帽落高度，取2.4米（最大取錨杆長度）；

γ---岩體容重，取26.7kN/m3（包括頂煤+直接頂）

L1---錨杆排距,取0.8m,

F1---錨杆錨固力, 取85kN；

F2---錨索極限承載力, Ø17.8mm的錨索取355kN；

θ---角錨杆與巷道頂板的夾角,75°；

n---錨索排數,取1。

通過公式計算，錨索間距為3.08米。由於頂煤有10米厚，考慮頂板壓力較大，故每排布置3根或2根錨索，間距為1.6米，排距2.4米，即錨索間排距為1600mm×2400mm，布置成3-2-3的形式。