按自然平衡拱验算
自然平衡拱理论认为,巷道开掘后,在上覆岩层压力作用下,浅部围岩发生破坏,而在深部一定范围内形成自然平衡工。自然平衡拱以上岩体是稳定的,锚杆的作用主要是防止破坏区围岩垮落
①煤层巷道帮部破坏深度C(m)
C?(Kcx?HB90??? ?1)htan4210fy式中 C—巷帮破坏深度,为负值时表明煤体稳定,正值是表面煤体发生破坏;
Kcx—巷道周边挤压应力集中系数,按巷道断面形状及宽高比确定,此处
取2;1.6
γ—巷道上方至地表地层平均视密度,25kN/m3 H—巷道埋深,最大埋深560m;400
B—表征采动影响程度的无因次参数,此处取1.26;1 fy—煤层硬度系数,1.8;1.3
h—煤层厚度或巷道轮廓范围内煤夹层的厚度,3.5m;3.9 φ—两帮围的内摩擦角,φ取46°27′(地质报告) 经计算得:
C?(?(Kcx?HB90????1)htan2104fy2*25*560*1.2690??46?27??1)*3.5tan?1.36m4210*1.8
②顶板岩层破坏深度L2(m),按相对于层理的法线计,可根据下式求出:
L2?式中 a—巷道半跨度,2.9m;
(a?C)cos?
Kyfnα—近水平煤层,此处按0°计算;
Ky—待锚岩层的稳定性系数,此处取1;
fn—锚固岩层的硬度系数,锚固在煤层中,硬度系数1.8; 经计算:
L2?③顶板锚杆长度
(2.9?1.36)cos0??2.36m
1*1.8顶板锚杆长度按L顶=L2+△
式中: △—锚杆锚入围岩破坏范围之外与锚杆外露长度之和,一般取0.5-0.7m
经计算得:
L顶=2.36+0.7=3.06m
③帮部锚杆长度
帮部锚杆长度按L帮=C+△ 经计算得:
L帮=1.36+0.6=1.96m
由此可见,顶板锚杆选择过短,帮部锚杆长度合适