根据矿生产接替部署安排,7507上段工作面将于2008年12月安装综采设备,因该工作面为单体支护,无法满足安装综采设备,为满足该面综采设备的运输安装要求,需对该工作面进行锚索支护,为保证安全施工,特拟如下技安措施。
一、工作面布置及通风示意图附图一
二、7507上段煤系地层柱状图附图五
三、锚索支护设计与计算参考资料
㈠.锚索支护设计
1.短锚索支护计算
因7507上段工作面采高为1.2~1.3m,无法施工锚杆,只能采用锚索代替锚杆支护。按照悬吊理论计算短锚索参数(短锚索眼沿煤层顶板垂直布置)。
⑴.短锚索长度
L短=KH+L1 +L2
式中: L-短锚索长度, m;
H-冒落拱高, m;
K-安全系数, 一般取2;
L1-锚索锚入稳定岩层的长度,一般按照经验取0.4m;
L2-锚索在巷道中的外露长度,一般取上托盘及锚具的厚度 0.2m;需要外露的张拉长度0.35m, L2取0.2+0.35=0.55m。
其中 H=B÷2f=5.4÷(2×4.958)=0.54 m ………采用减跨理论计算
式中 B-巷道开掘宽度,取5.4 m;
f-岩石坚固性系数,钙质页岩取4.958。
则 L=2×0.54+0.4+0.55=2.03m
设计短锚索长度取2.4m。
⑵.锚索柱、排距计算,设计柱、排距为a,则
a=(Q/KHYCOS?)1/2
式中 a-锚索柱、排距
Q-锚索设计锚固力,根据张拉千斤顶使用说明书25Mpa折合为79.5KN/根;
H-冒落拱高度,取0.54m;
Y-被悬吊页岩的重力密度,取25KN/ m3;
K-安全系数, 一般取2。
?-煤层倾角,平均38度。
a=(79.5÷2÷0.54÷25÷COS380)1/2
=1.933 m
施工时,取锚索排距1.0~1.20 m;倾斜间距1.6 m。(见附图二、三、四)
2.按照悬吊理论计算加强(长)锚索参数
在工作面采用短锚索替代锚杆支护后,施工过程中,为防止工作面大面积垮落,采用加强(长)锚索支护,锚索间排距为3.2 m。
⑴.锚索倾角
锚索眼沿煤层顶板垂直布置。
⑵.确定锚索长度
L=LA+LB+LC +LD
式中 L-锚索总长度
LA-锚索深入到稳定岩层的锚固长度, m;
LB-需要悬吊的不稳定岩层厚度,取1.58m;
LC-上托盘及锚具的厚度,取0.2 m;
LD-需要外露的张拉长度,取0.35 m。
根据GBJ86-1985要求,锚索锚固长度LA按照下式确定:
LA≥K×D1FA÷4FC
式中 K-安全系数,取K=2;
D1-锚索钢绞线直径,取15.24㎜;
FA-钢绞线抗拉强度,N/㎜2(1920MPa,合1883.52 N/㎜2);
FC-锚索与锚固剂的粘合强度,取10 N/㎜2。
则 LA≥2×15.24×1883.52÷4÷10=1435㎜
L=1.435+1.58 +0.2+0.35=3.57 m
施工时取加强锚索长度为4.5m。
⑶.锚索数目的确定
N=K×W/P断
式中 N-锚索数目
K-安全系数,一般取2,
P断-锚索的最低破断率,查数据为268.5KN;
W-被吊岩石的自重,KN。
其中 W=B×∑H×∑Y×D×COS?
式中 B-巷道掘进宽度,5.4 m;
∑H-悬吊岩石厚度,1.58m;
∑Y-悬吊岩石平均容重,25KN/ m3;
D-锚索倾斜间距,取3.2m。
?-煤层倾角,平均38度。
则 W=5.4×1.58×25×3.2×COS380=537.857KN
N=2×537.857÷268.5=4.00根
通过以上计算:切割上山安装加强(长)锚索时,考虑到锚索是在原有短锚索替代锚杆支护基础上的加强支护,故取4根锚索即可满足设计要求。
⑷.每眼树脂药卷数目的确定
按照锚固长度的要求,须确定树脂药卷数目。
X=La(﹠12-﹠22)/Ls﹠23
式中 X-树脂药卷数目,㎜;
La-树脂药卷锚固长度,㎜;
Ls-树脂药卷长度,㎜;
﹠1-锚索孔径, ㎜;
﹠2-锚索直径,㎜;
﹠3-树脂药卷直径,㎜;
X=1.435×(282-15.242)÷500÷232=2.99㎜
施工中取药卷X=3。