1、煤层集中皮带机道锚杆锚索支护参数设计及计算方法煤层平均厚度3.5m，煤层结构简单，夹石层数12 层，夹石岩性为炭质泥岩、泥岩、粉砂岩，厚度一般为0.200.40m，煤层顶板岩性为砂砾岩、粉砂岩、细砂岩及泥岩；煤层底板岩性有炭质泥岩、粉砂岩、砂砾岩。煤层集中皮带巷断面设计为矩形，巷道宽度4.0m，高度3.2m ，采用锚网梁索联合支护方式支护顶板，锚网支护方式支护巷帮。一、巷道锚杆支护参数设计（一）顶板锚杆支护参数确定1、锚杆支护参数确定采用悬吊作用理论进行。1）锚杆长度的确定L=L1+L2+L3式中 L锚杆长度，m；L1锚杆外露长度，m；L2锚杆有效长度，m；L3锚杆锚固长度，m。（1）锚杆外露
2、长度 L1的确定L1 = 垫板厚度+螺母厚度+（0.020.03）m，一般 L1=0.05m（2）锚杆有效长度L 2的确定巷道顶锚杆有效长度 L2的确定：采用解释法中普式自然平衡拱理论确定 L2。f3时， L=1.8B/f式中 f普氏系数，取4.5；B巷道跨度，取4m；L2 = 1.8B/f =1.6m ，取1.65m（3）锚杆锚固长度 L3的确定L3 = 0.30.4m，取0.3m。因此， L=L1+L2+L3 = 0.05+1.6+0.3=1.95m，结合矿井实际，取 L=2.0m。2）锚杆间排距的确定对锚杆支护巷道，考虑施工工艺通常取间排距相等，锚杆间排距 D按下式计算：D0.5 L=0
3、.5*2=1m3）锚杆直径的确定锚杆直径 d可按下式计算：d=L/110=2000/110=18.2mm，锚杆直径取20mm18.2mm4）锚杆锚固力计算锚杆锚固力可按下式计算： rDKLQ2式中 Q锚杆锚固力，t；K锚杆安全系数，取23；L2锚杆有效长度，m；r视密度，t/m 3。=3*1.60*1*1.45=69.6KN，采用直径20mm的等强螺纹rDKLQ2钢锚杆通过树脂药卷锚固后，锚固力约70KNQ=69.6 KN，符合要求。锚杆锚固采用树脂药卷。当顶部煤体较好时，锚杆锚固方式可端部锚固；当顶板煤体松软破碎时，采用全长锚固。（一）煤帮锚杆支护参数确定1）煤帮锚杆长度煤帮锚杆的作用主要是
4、控制因剪切而造成的两帮煤体松动与挤出，煤帮锚杆必须穿过潜在的剪切松塌，其长度必须满足下式要求：LL 0L 3C1.9m式中：L煤帮锚杆长度 m；L0煤帮锚杆外露长度 0.1m；L3煤帮锚杆在潜在松塌区之外的锚固长度 0.3m；C巷道两帮松塌破坏深度系数 1.5m。根据实际选取长度为 2.0m 的煤帮锚杆。2）煤帮锚杆间排距煤帮锚杆的间排距与顶板锚杆的排距相同，为 1.0m。3）两帮侧压值 Qs 计算公式 m/KN10245tg2cosbsinhCKQ2us ）（ 式中：b顶板潜在的冒落拱高度 4m；Ku采动影响系数 2；C巷道两帮松塌破坏深度系数 1.5m；2煤体容重 14.5KN/m3；h巷
5、道掘进高度 3m；煤层倾角；煤体内摩擦角 34。4-2煤层集中皮带巷掘进时基本不受采动影响，采动影响系数 K u 取 1，则每个煤帮测压值为：100/4=25KN/m，要求帮锚杆的锚固力不小于 25 KN，根据现场实际，现设计使用的直径 18mm 的金属锚杆锚固力不小于 30KN25 KN，能够满足安全使用要求。二、锚索支护参数的确定锚索由索体、锚具和托板等组成，索体一般用具有可弯曲、柔性的钢绞线制成。锚索的特点是锚固深度大、承载能力高、可施加较大的预紧力，因而可获得比较理想的支护效果。其加固范围、支护强度、可靠性是普通锚杆支护所无法比拟的。表 1 锚索索体的力学性能结 构 直径/mm 拉断载
6、荷/kN 延伸率 / /%15.2 260 3.51717.8 353 4（1）锚索长度的确定X= X1 + X 2 + X 3=0.3+4+1.5=5.4m根据现场实际，顶板为全岩层，稳定性较好，且层间距平均仅5.8m，取5m。式中 X 1锚索外露长度，取0.3m；X3锚索锚固长度，取1.5m；X2潜在不稳定岩层高度，X2 =B=4m。 B为巷道跨度，m。（2）锚索排距s=3 /4B2k=3260/（4412.00.5）=2.0m式中 每根锚索最低破断载荷，260 kN； 煤岩体积力，12.0kN/m 3；B巷道宽度，4m；k安全系数，取0.5；由于巷道宽度为4m，因此，布置2排锚索，即锚索排数为2排，排距2m，布置在靠巷道中间位置。（3）锚索间距m=0.85B/n=（0.854）/2=1.7m取1.5m。式中 n排数；B巷道宽度，4m 。故锚索采用长度5m、直径17.8mm的钢绞线预应力锚索，锚索排拒2m、间距1.5m。基于以上测算和分析，我矿掘进巷道顶板支护锚杆选用长2.0m，20mm 的左旋无纵筋等强锚杆，巷道两帮支护锚杆选用长1.8m，18mm 的普通螺纹钢锚杆。锚索选用直径为17.8mm的钢绞线，以锚入顶板稳定岩层1.5m为宜。
