正阳矿回采巷道锚杆支护设计的研究.pdf

第∞卷第i期煤炭技术坩∞，№．
2001年1月CoalTechnoloevJan．，2001

正阳矿回采蕾厘锚杆支护设计徊酬究I

周立光，张霞华，王社新

(1．黑龙江科技学院资源与环境工程系，蒜龙江鸡西158105；2双鸭山矿务局东尊二矿，黑龙江双鸭山1551110)

摘要：通过现埽削定和理论分析，确定出了正阳矿29’层(深郜、浅郜)及37’层回采巷道锚杆支扩的合理支
扩参数，并应用于现场实际，取得了良好的经济破益。
关键词：回采平巷；屉状岩层；锚杆支护
中圈分类号：TI~353．6文献标识码：A文章编号：1∞8一25(20叭)0l—OO48—03

0概况2理论研究与分析

鸡西矿务局正阳煤矿位于鸡西市北部，井下地2．1层状岩层中锚杆支护作用殛参数计算模型
质条件较为复杂，同时开采的煤层为29层(深部、根据层状岩层中巷道的矿压显现特点，尤其在
浅部)及深部37层。回采巷道断面为矩形。其中分层厚度较小、强度较低的煤系岩层中的回采巷道，
29层为半煤岩巷道，宽度2．8m，高度2．4m，采用普在长期无支护情况下，巷顶板岩层将经历描层面滑
掘，顶板采用两排锚杆支护；37层巷道为煤巷，巷移、离层、运层弯曲垮落等三个变形位称阶段。此
道宽度4．Om，高度2．8m，采用综掘，顶板采用三排时，锚杆支护组合粱作用的实质是通过锚杆提供的
锚杆支护。锚杆设计长度1．6m，间距l，2m，排距摩擦锁紧作用或抗剪切力，提高被锚固段岩体的整
1．5m。体强度，防止锚同段的岩体分层治层面滑移和沿纵
向裂隙的产生，使锚同后的岩层具有较高的自承和
I现场及实验室测定承载能力。
设巷道顶板宽度为，沿巷道顶板锚杆成排布
I．i顶板松动范围的测定
置，闯距和排距均为a，使直接位于巷道上方的r层
分别在29层的浅部和深部及37层深部设置
岩层在锚杆的作用形成组合岩体。以相距单位长度
测区进行超声波观测。测试工作持续一个月，获得
且垂直于巷道轴线的两个平行平面切割顶板而形成
数据1000多个，经过分析处理得出各测区的橙动范
组合岩梁，以此作为回采巷道锚杆支护设计的计算
围，分别为：29层浅部0．8～0．9m)29层深部
模型。
0．5m；39深部0．5—0．6m。
2．2组合岩梁强度分析
I．2岩石力学参数的测定
以无支护条件下顶板松动范围内岩层重量之和
为了解所研究区域内煤层顶板岩石的主要物理
口作为组合梁的载荷。由于原岩应力场中垂直应力
力学性质，对三个区域的煤层顶板进行取样和实验
所引起的横向力使梁的稳定性进一步降低，组合梁
室测定。其结果如表I所示。
的抗破坏力矩为
表I岩石力学参数测定结果
M：W’d—M
式中一组合梁的抗弯模量，：K，t2／6。其
中为抗弯模量折减系数，与组成组
合梁的岩层数量有关，取值参见表2
为组合梁厚度；
注：第一组为浅部29。层顼板细砂岩岩样；第二纽为深部29层札——组合梁失稳力矩，=·gl。其中
顶板细砂岩岩样；第三组为探郁37层顶饭中细砂岩岩样。为垂直力影响系数，近似取0．3～
0．6，口l为原岩应力场中垂直应力

收稿日期：20∞一09—181修订日期：200D一01—20
作者简介：周立光(1972一)，男，黑龙江鸡西人，现从事教学工作。

第1期周立光等：正阳矿回采巷道错杆支护设计的研究‘49·

(Kg／era2)，通常，对于距离地表深度为
=“=1,2、⋯川)
处的巷道，上层岩层平均容重为V时，ql

=V·耳。(4)比较值。若各分层最大挠度相差不大，
表2rI
则组合梁厚度f==，组成岩层散r=n。如果存
在自身梁最大挠度相对过大的岩层分层(相差一个
数量级)，如第m层，分两种情况处理。当t=k≥
h0时，r、t值不变；当f—<h0时，令=^o=
根据材料力学．组合梁弯曲破坏的强度条件为k，重新从(2)开始验算，直到取得最终的r、f值。
帆≥一，即2．3．2锚杆长度d
W．d一．ql≥q．／12d=dl+f+d2
根据有关资料-l，组台梁的抗剪能力主要取决式中：dl——锚杆外露长度，通常为5一lOcm；
于分层层面的抗剪能力。按最危险的情况考虑，即d’—锚杆锚固段长度，通常∞一加吼l。
梁内最大剪应力点位于分层层面上，则组合梁将发2．3．3错杆间王巨a
生剪切破坏。当采用端头锚固式锚杆进行支护时，
组台梁发生沿层面滑移的强度条件为1．tg妒+C≥。≤2√
式中p——锚杆安装预紧力。
r一，即：

3吐一40
≥3理论应用
式中：．——锚杆杆体张力提供给组合梁内的
根据以上的理论分析，正阳矿回采巷道锚杆支
静等效正应力：
护参数计算如下：

、c——分层层面的内摩擦角和粘结力；
3．1极限跨距
组合梁最大剪应力，一：}。根据观测结果的分析，得出了在无支护状态下
其中，A为组合粱的横截面积。三个区域