锚杆支护设计,教材.doc

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,,,锚杆+网+锚索联合支护。顶部锚杆采用左旋无纵筋螺纹钢,直径20mm,,,,四根锚杆均匀分布,两侧各留350mm间隙;巷道靠上帮一侧采用左旋无纵筋螺纹钢,直径18mm,,靠下帮一侧采用玻璃钢锚杆,直径18mm,,,,三根锚杆均匀分布,上下侧各留300mm间隙;巷道顶帮均采用钢筋托梁并铺设金属网;-6000,用3003300312mm钢托盘,,。巷顶锚杆锚固力不小于70KN,预紧力矩不小于100N2m,帮锚杆锚固力不小于30KN,预紧力矩不小于60N2m,锚索预紧力不小于120KN,锚索锚固力不小于221KN。一、采用计算法校核支护参数。1、顶锚杆通过悬吊作用,帮锚杆通过加固帮体作用,达到支护效果条件,应满足:L≥L1+L2+L3式中:L——锚杆总长, mL1——锚杆外露长(钢带厚度+托板厚度+螺母厚度+~,,)mL2——有效长度(顶锚杆取免压拱高 b,帮锚杆取煤帮破碎深度 c),mL3——锚入岩层内深度,即锚固长度(顶锚杆取 ,),m普氏免压拱高:b=[B/2+Htan(45°—ω帮/2)]/f顶式中:B、H——巷道掘进跨度和高度, B=,H= 顶——顶板煤岩普氏系数, f取3ω帮——两帮围岩的内摩擦角, °(查表得)b=[3400/2+26003tan(45°-°/2)]/3=708mmc=26003tan(45°-°/2)=423mm依据上述公式计算得出:顶锚杆长 L顶≥1678mm;帮锚杆长L帮≥1173mm,所选锚杆长度均能满足计算要求。2、按锚杆所能悬吊的重量校核锚杆的排距2每根锚杆悬吊岩体重量G=γL2α,锚杆锚固力应能承担G的重量。为安全起见,再考虑安全系数K,取K=2KG<Q式中:γ——岩体容重,KN/m3,γ=<(Q/KγL2)1/2所选顶锚杆的锚固力Q≥70KN,计算得α<,因而间排距参数能满足计算结果。3、悬吊理论校核锚索间距为防止巷道顶部大面积整体垮落,用 ,L=6000mm的钢绞线,将锚杆加固的“组合梁”整体悬吊于煤岩层中, 校核锚索间距,冒落方式按最严重的冒落高度大于锚杆长度的整体冒落考虑。 此时靠巷道两帮的角锚杆和锚索一起发挥悬吊作用,取垂直方向力的平衡可用下式计算锚索间距。L=nF2/[BHγ-(2F1sinθ)/L1]式中:L——锚索排距, mB ――巷道最大冒落宽度, ——巷道冒落高度,按严重冒落取 ——煤岩体容重, 1——锚杆排距, 1——锚杆锚固力, 70KNF 2——锚索极限承载力,取 221KNθ——角锚杆与巷道顶板的夹角, 80°——锚索牌数,取1通过以上计算,回风顺槽锚索排距 ,所选锚索参数符合设计要求。(1)顶板支护锚杆形式和规格:杆体为左旋无纵筋高强螺纹钢筋, ,杆尾螺纹为M24。锚固方式:树脂加长锚固,采用一支规格为 Z2360和一支K2335树脂锚固剂。钻孔直径为28mm,锚固长度为1300mm。钢筋托梁规格:采用 14mm的钢筋焊接而成,宽度 80mm,。加工尺寸如图1-1所示。托板:采用拱型高强度 A3钢托盘。锚杆角度:顶板两端第一根锚杆安设角度为与垂线成 10度,其它顶板锚杆与岩体垂直。网片规格:采用菱形金属网护顶。锚杆布置:锚杆排距 ,每排4根锚杆,。锚索:,,加长锚固,采用一支规格K2335和两支规格Z2360树脂药卷。锚索每排2根,,锚索头部设有树脂药卷搅拌头,尾部配有高强度锚具,配套金属托板规格为 300×300×12mm。巷帮支护锚杆形式和规格:(巷道上帮)杆体为左旋无纵筋高强螺纹钢筋,,杆尾螺纹为M20。(巷道下帮)杆体为18玻璃钢锚杆,,杆尾螺纹为M20。锚固方式:树脂加长锚固,采用一支规格为 Z2360锚固剂和一支K2335锚固剂。钢筋托梁规格:采用 14mm的钢筋焊接而成,宽度 80mm,。加工尺寸如图1-2所示。托板:采用拱型高强度 A3钢托盘锚杆角度:巷道两帮上下锚杆安设角度为与水平线成 10度,其它帮锚杆与岩体垂直。网片规格:采用菱形金属网护帮。锚杆布置:锚杆排距 ,每排每帮3根锚杆,。梨园河煤矿22111回风顺槽锚杆支护如图 1-1所示。00886060250900900900250顶板钢筋托梁(φ14-3200-4-900)00886060200**********帮部钢筋托梁(φ14-2400-3-1000)图1-1、1-2 托梁加工示意图杆锚钢4纹2螺M2-0筋010030网纵0092盘00梁-无-064属0托3-托--菱0415φ30509090090090590000563800800800800800索-网0属0金01梁-形3托-菱0筋042钢4-10φ0800830010001000杆锚钢0纹2螺M-筋00杆纵71无-锚8旋1钢4左纹2螺M-筋00纵0210°无-02旋左°0********** 3100°5910°0杆2锚M-钢00璃71玻-81300100010000080000801-3梁-0托04网筋2-属钢41φ金形菱图1-1梨园河煤矿 22111回风顺槽锚杆支护三、锚杆支护材料及施工工具(一) 锚杆支护材料22111回风顺槽锚杆支护材料如表表22111回风顺槽锚杆支护材料表名称型号数量玻璃钢锚杆(巷道下帮用)φ18-1700-(巷道上帮用)φ18-1700-(顶)Φ20-2000-M245根/-(两帮)φ14-2400-3-(顶)φ14-3200-4-(帮)2800×(顶)3500×/×300×:,实际用量按顺槽的实际剩尺计算并考虑一些富余量。锚杆托板及配套构件等与锚杆一起配套购买或制作。1)顶板锚杆杆体锚杆杆体为左旋无纵筋高强螺纹钢筋,专用锚杆钢材。杆体公称直径20mm,,延伸率17%。杆尾螺纹规格M24,采用滚压加工工艺成型。(2)树脂药卷树脂锚固剂型号分别为:Z2360,即直径23mm,长度600mm,固化时间为中速;K2335,即直径23mm,长度350mm,固化时间为快速。(3)托板拱型高强度托盘,锚杆托板尺寸为 120312038mm,锚索托板尺寸为3003300312mm,力学性能与锚杆杆体配套。(4)钢筋托梁钢筋托梁规格:采用 14mm的钢筋焊接而成,宽度 80mm,,帮部托梁长度为 。在安装锚杆的位置处焊上两段纵筋,以便安装和固定锚杆位置。(5)金属网巷道顶板铺设菱形金属网,材料为 12#铁丝,网孔50350mm。,。(6)帮锚杆巷道上帮侧锚杆杆体为左旋无纵筋高强螺纹钢筋, 专用锚杆钢材。杆体公称直径18mm,,延伸率17%。杆尾螺纹规格M20,采用滚压加工工艺成型。巷道下帮侧为不影响割煤,采用可切割的玻璃钢锚杆进行支护, 其杆体公称直径18mm,。(7)锚索采用型号规格为 -6000的矿用预应力锚索。(二)施工机具所需施工机具,如表 所列。采用单体风动锚杆钻机钻装顶板锚杆,配套钻杆为B19型中空钻杆,钻头为 27mm双翼岩石钻头。采用煤电钻 (或风动帮锚杆机)钻装两帮锚杆,配套钻杆为 26mm麻花钻杆,钻头为27mm双翼煤电钻钻头。表施工所需机具名称型号数量单体风动锚杆钻机MQT1202煤电钻(或风动帮锚杆机)MQC-602钻杆B19,1m5钻杆B19,、,双翼5煤电钻钻杆26,1m5煤电钻钻杆26,,双翼5锚杆预紧扳手300N·m2气扳机3800N·m2锚索张拉设备18t2四、矿压监测内容和方法矿压监测是动态信息设计方法的核心内容之一。通过测试锚杆受力和巷道围岩位移分布,就可比较全面地了解锚杆支护的工作状态,进而验证或修改锚杆支护初始设计,并保证巷道的安全状态。1、矿压监测的准备工作井下实施矿压监测之前,需做好以下工作:组建矿压监测队伍队伍成员由矿方安排,要求对监测工作认真负责,并具有一定锚杆支护经验。准备监测仪器和测点安设物品按照设计要求的规格和数量购置所需监测仪器,准备测点安设所需物品。准备监测记录表格矿压监测所需记录表格应提前准备好,以供井下测试时使用。技术培训在井下测试之前,由试验小组对测工进行技术培训。2、矿压监测内容和方法矿压监测分为综合监测和日常监测。前者的主要作用是验证或修改初始设计,后者主要是为了保证巷道安全。1)综合监测巷道综合监测内容如表 。测站布置如图 。表巷道综合监测内容序号项目内容1巷道表面位移巷道顶底板、两帮相对移近量,顶板下沉量。2顶板离层锚固区内外顶板岩层位移。3锚杆受力顶板锚杆受力分布,两帮锚杆受力。4巷道破坏状况统计记录巷道围岩破坏位置和程度。测站12支护巷道(距离,m)20m50m巷道表面位移顶板离层锚杆受力图 综合监测测站布置巷道中共设2个测站。巷道掘进20m后设置第一个测站,包括两个巷道表面位移监测断面,一个顶板离层监测断面,一个锚杆受力监测断面。巷道掘进50m后设置第二测站。巷道表面位移采用十字布点法安设表面位移监测断面(图)。在顶底板中部垂直方向和两帮水平方向钻28mm、深500mm的孔,将27mm、长500mm的木桩打入孔中(可放树脂药卷)。顶板和上帮木桩端部安设弯形测钉,底板和下帮木桩端部安设平头测钉。两监测断面沿巷道轴向间隔 。观测方法为:在 C、D之间拉紧测绳,A、B之间拉紧钢卷尺,测读AO、AB值;在A、B之间拉紧测绳,C、D之间拉紧钢卷尺,测读CO、CD值;测量精度要求达到1mm,;采用皮卷尺测量监测断面距掘进工作面的距离。400mmA400mmC DOB图 巷道表面位移监测断面布置测量频度为:距掘进工作面50m之内,每天观测1次,其它时间每3天观测次。顶板离层采用LBY-3型顶板离层指示仪测试顶板岩层锚固范围内外位移值。离层仪的安装方法和步骤:钻孔:采用B19中空六方接长式钻杆、27mm钻头用锚杆机在巷道中线处打垂直钻孔,深度6m;深部基点:用安装杆将深部基点锚固器推入孔中,直至孔底,抽出安装杆后,用手拉一下钢绳,确认锚固器已固定住。浅部基点:,抽出安装杆后,用手拉一下钢绳,确认锚固器已固定住。孔口套管:安装孔口套管对准刻度:将A刻度(浅部基点刻度)坠与孔口套管下边缘对齐,将其绳卡卡死并截去多余钢绳;将B刻度(深部基点刻度)坠与A刻度坠下边缘对齐,将其绳卡卡死并截去多余钢绳。初读数:记录初读数。安装注意事项:,否则无法捕捉顶板离层的全过程;钢绳应事先盘好,推入锚固器时逐圈展开,以防纠缠打结;推入锚固器时,安装杆不能回拉,否则锚固器双爪会从安装杆上端的槽中脱出;浅部基点锚固器一定要准确定位,为此可提前在安装杆上做好标记;安装后,两个刻度坠均应处于自由悬垂状态,不得有任何卡阻现象。观测频度:频度与表面位移相同。锚杆受力顶锚杆采用CM-200型测力锚杆(图 )及锚杆测力计测试顶板锚杆受力。每一观测断面布置 8根测力锚杆。在施工时,将正常安装的锚杆换成测力锚杆。1 3 5 7 9 112 4 6 8 10 12图 测力锚杆示意图测力锚杆的安装方法和步骤:安装前,在井下测完初读数;安装时,先将安装搅拌接头旋入保护套内,由上端套上托盘,将树脂药卷放入孔中,用杆体将其推至孔底,然后,将安装搅拌接头插入锚杆机输出轴上,开机搅拌药卷。搅拌结束待树脂固化后,拧紧螺母,用两把扳手分别卡住保护套和搅拌接头卸下搅拌接头,立即测读并记录第一次读数。测读时,将测力锚杆与YJK4500型静态电阻应变仪相连,依次读出1-12个位置的读数。观测频度:观测频度要求与表面位移观测相同。帮锚杆受力采用锚杆测力计进行测量,安装锚杆测力计时,帮锚杆孔深控制在1800mm左右,便于安装锚杆测力计。2)日常监测日常监测包括三部分内容:锚杆锚固力抽检、顶板离层观测和锚杆预紧力矩抽检。应安排专人负责日常监测,记录数据务求准确可靠。锚杆锚固力抽检巷道掘进施工过程中安排专人,按不小于10%的比例和不大于二天的时间间隔对永久支护锚杆的锚固力进行抽检。抽检时只做非破坏性拉拔,锚杆达到70kN为合格。一旦发现不合格锚杆,必须在其托板上注明“补打”字样,要求施工单位重新安装合格锚杆。顶板离层顶板离层指示仪除作综合监测外,还用作日常监测。巷道每隔 20m,安设一