特厚煤层中巷道支护材料选型计算

一、锚杆选型计算

根据煤质硬度及围岩情况选择锚杆类型，现矿山一般使用螺纹钢锚杆，螺纹钢锚杆有左旋和右旋两种，一种选用左旋，左旋锚杆可以有效防止锚杆螺帽脱落。

1、锚杆长度的确定

顶锚杆通过悬吊作用，帮锚杆通过加固帮体作用，达到支护效果的条件，应满足：

L ≥ L1 + L2 + L3

式中  L -- 锚杆总长度，m；

      L1 -- 锚杆外露长度（顶锚杆取0.12m，帮锚杆取0.1m）；

      L2 -- 有效长度（顶锚杆取免压拱高b，帮锚杆取煤帮破碎深度c），m；

      L3 -- 锚入岩层内深度（顶锚杆取0.8m，帮锚杆取0.6m），m。

普氏免压拱高：

式中  B、H -- 巷道掘进跨度和高度，B=5m，H=2.8 m；

      f顶 -- 顶板岩石普氏系数，f顶取2.5；

      ω帮-- 两帮围岩的内摩擦角，ω帮取63.43°。

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

  =  1264mm

C = 3000 × tan(45°-63.43°/2) = 708mm

依据上述公式计算得出：顶锚杆长度2184mm；帮锚杆长度1408mm，因此，锚杆选择长2.4米。

2、锚杆间排距的确定

按锚杆所能悬吊的重量校核锚杆的排距：

式中——锚杆间、排距，m；      

    ——锚杆设计锚固力，85kN/根；

    k——安全系数，一般取2；（松散系数）

    L2——有效长度（顶锚杆取b），取1264mm；

   ——煤岩体容重，取1.29t/m3即12.642KN/m3。

计算锚杆间、排距 a =1.6m

锚杆间、排距选800mm，可以满足要求。

3、顶锚杆直径

由公式d=L/110计算确定。

式中：d——锚杆直径，mm

则：d=1650/110=19.8mm    

选取锚杆直径d=20mm。

4、 锚杆角度

靠近巷帮的顶板锚杆安设角度与垂线成15°，其它锚杆垂直于巷道顶部安设。

二、锚索选型

1、锚索长度的确定

长度根据煤层厚度确定，以进入稳定的煤层顶板岩石1.5米为宜（最短不得小于0.9m），在施工过程中根据煤层的厚度随时调整锚索长度。

2、锚索间排距的确定

式中    L---锚索排距，m；

        B---巷道最大冒落宽度， 取5m；

        H---巷道最大帽落高度，取2.4米（最大取锚杆长度）；

        γ---岩体容重，取26.7kN/m3（包括顶煤+直接顶）

        L1---锚杆排距,取0.8m,

        F1---锚杆锚固力, 取85kN；

        F2---锚索极限承载力, Ø17.8mm的锚索取355kN；

        θ---角锚杆与巷道顶板的夹角,75°；

        n---锚索排数,取1。

通过公式计算，锚索间距为3.08米。由于顶煤有10米厚，考虑顶板压力较大，故每排布置3根或2根锚索，间距为1.6米，排距2.4米，即锚索间排距为1600mm×2400mm，布置成3-2-3的形式。