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支护理论计算方法

支护理论计算方法
支护理论计算方法

1、按悬吊理论

(1)锚杆长度L,

L=L 1+L 2+L 3

=50+1000+300=1350mm

式中:L 1——锚杆外露长度

L 2——软弱岩层厚度,可根据柱状图确定mm

L 3——锚杆伸入稳定岩层深度一般不小于300mm

(2)锚固力N:可按锚杆杆体的屈服载荷计算

N=π/4(d 2

σ屈)

=0.25×3.14×(0.02)2×335×106=105KN 式中:σ屈——杆体材料的屈服极限Mpa

d——杆体直径

(3)锚杆间排距

锚杆间距D≤1/2L

D≤0.5×2200=1100mm

锚杆排距L 0=Nn/2kra L 2

=105×103×13/2×3×24×103×2.1×1=4.51m

式中:n——每排锚杆根数

N——设计锚固力,KN/根

K——安全系数,取2-3

r ——上覆岩层平均容重,取24KN/m

3

a——1/2巷道掘进宽度m

2、按自然平衡拱理论计算

Ⅰ、两帮煤体受挤压深度C

C=((KrHB/1000fcKc)Cos(a/2)-1)h×tg(45-ψ/2)

=((2.5×24×510×1/1000×2×1.0)Cos(23°/2)

-1)×2.65×tg(45°-63°/2)=8.9m

式中:K——自然平衡拱角应力集中系数,与巷道断面形状有关;矩形断面,取2.8

r——上覆岩层平均容重,取24KN/m3

H——巷道埋深m

B——固定支撑力压力系数,按实体煤取1

fc——煤层普氏系数,

Kc——煤体完整性系数,0.9-1.0

a——煤层倾角

h——巷道掘进高度m

ψ——煤体内摩擦角,可按fc反算

Ⅱ、潜在冒落高度b

b=(a+c)Cosa/Kyfr

=(2.1+8.9)×0.92/0.45×4=5.62m

式中:a——顶板有效跨度之半m

Ky——直接顶煤岩类型性系数。当岩石f=3-4时,取0.45;f=4-6时,取0.6;f=6-9时,取0.75。

Fr——直接顶普氏系数

Ⅲ、两煤帮侧压值Qs

Qs=KnCr 煤[h×sina+b×cos(a/2)×tg(45-a/2)

=2.5×2×8.9×1.48[2.65×0.39+5.62×0.98×

0.24=155kN/m

式中:n——采动影响系数,取2-5

r 煤——煤体容重,KN/m

3

(1)顶锚杆长度L

L=L 1+b+L 2

=0.05+5.62+0.35=6.02

式中:L 1——锚杆外露长度m

L 2——锚固端长度m

b——潜在冒落拱高度m

锚杆间距D≤1/2L

锚杆排距LO=Nn/2K·rab

=105×12/2×2×24×2.1×5.62=

式中:n——顶板每排锚杆根数

N——每根锚杆锚固力,KN

K——安全系数,取2-3

r ——上覆岩层平均容重,取24KN/m

3a——1/2巷道掘进跨度,m

(2)煤帮锚杆

锚杆长度:L=L 1+C+L 2

=0.05+8.9+0.35=9.3

锚杆间距:D=Nh/L 0KQs

=105×2.65/×2×155=

式中:N——设计锚杆锚固力,MPa

K——安全系数,取2-3

L 0——煤帮锚杆排距,同顶板排距

Qs——两帮侧压值,KN

3、按组合梁原理计算

(1)锚杆长度L

L=L 1+L 2+L 3

式中:L 1——锚杆外露长度m

L 3——锚固端长度m

L 2——组合梁自撑厚度

m L 2=0.612B[K 1P/ψσ1σx]/2

=0.612×4.2(2×/)

K 1——与施工方法有关的安全系数。掘进机掘进

2-3;爆破法掘进3-5;巷道受动压影响5-6

P——组合梁自重均布载荷MPa

ψ——与组合梁层数有关的系数

组合层数:1

23≥4ψ值:1.00.750.70.65

B——巷道跨度m

σ1——最上一层岩层抗拉计算强度,可取试验

强度的0.3-0.4倍MPa

σx——原岩水平应力,σx=λrz MPa=0.4×24

×510=0.00489MPa,

λ—侧压力系数,一般为0.25-0.4,

Z—巷道埋深

m (2)锚杆间距

以上所选锚杆长度,还需验算组合梁各层间不发生相对滑动,并保证最下面一层岩层的稳定性

D≥1.63m 1(σ1/KP)/2

=1.63×(/8×)/2=

式中:m 1——最下面一层岩层的厚度

m K——安全系数,取8-10

P——本层自重均布荷载P=r 1m 1=24×,MPa

r 1——最下面一层岩层的容重,KN/m 3

锚索支护参数的确定:

1、锚固长度La

La≥fst/πfcs d1

=(1870/3.14×10)×17.8=1060mm

设计锚固长度1.4m>1.06m

式中:d1—锚索钢绞线之径,mm

fst—钢绞线抗拉强度,Mpa

fcs—锚索与锚固剂的设计粘接强度,按10MPa计算

2、锚索间排距

L/S≥2

S≤L/2=6600/2=3300mm

设计间排距1.8m<3.3m

式中:L—锚索孔深度

S—锚索间距

3、锚索锚固力P

P 1≥P≥P

1

/K或P

2

/K

P≥400/2=200KN

设计锚固力200KN

式中:P—设计锚索锚固力KN

P

1

—锚固段锚固剂与孔壁的粘结力KN

P

2

—锚固段锚固剂与钢绞线的粘结力KN K—安全系数,取2

切眼锚杆支护参数的确定:

1、顶锚杆

按加固拱原理确定锚杆参数:

锚杆长度:L=N×(1.1+B/10)=1.1×(1.1+4.2/10)=1.67m(N 取1.1)

锚杆直径:D=L/110=1.67/1.10=15.2mm

锚杆间排距:a<0.5L=0.5×1670=835mm

根据以上计算,为提高安全度和支护效果,选取φ20×2200mm 左旋无纵筋锚杆,锚杆间排距900×900mm,每眼使用Z2335药卷3卷。

2、帮锚杆

两邦锚杆选用Φ20mm,L=2200mm左旋无纵筋锚杆,间排距750

×700,每眼使用Z2335药卷3卷(最末一排距底板不超过300mm)。

三、护网

护网选取直径4mm,网格40×40mm的经纬网。

四、锚索

因机、风巷及切眼埋深大,跨度也较大,为确保安全和支护效果,施工时在顶板打锚索加强支护。机巷顶锚索规格:17.8mm×7000mm,间距1.5m,排距1.5m,每眼使用Z2335药卷4卷。

锚杆支护参数的确定:

一、按加固拱原理确定锚杆参数:

1、顶锚杆

(1)锚杆长度:L=N(1.1+B/10)=1.0×(1.1+4.2/10)=1.52m;根据我矿支护经验,锚杆长度取L=2.2m。

式中:L—锚杆长度;

N—围岩稳定影响系数,取1.0m;

B—巷道跨度。

(2)锚杆直径:D=L/110=2.2/110=0.02m,取D=20mm。

(3)锚杆间距:d≤0.5L=0.5×2.2=1.1m,取间排距为900×900mm。

(4)锚杆型号:选用φ20×2200mm的左旋无纵筋锚杆,其锚固力≥100KN/根;配用W钢带及φ4mm的钢网联合支护顶板。

2、巷帮锚杆:巷帮支护锚杆选用φ20×2200mm的左旋无纵筋锚杆,并配合φ14mm的钢筋梯形梁和φ4mm的钢网联合支护。

二、按悬吊理论确定锚杆参数:

1、锚杆长度L,

L=L

1+L

2

+L

3

=50+1200+300=1550mm

设计锚杆长度L=2200mm

式中:L

1

——锚杆外露长度

L 2——软弱岩层厚度,可根据柱状图确定mm

L 3——锚杆伸入稳定岩层深度一般不小于300mm

2、锚固力N:可按锚杆杆体的屈服载荷计算N=π/4(d 2

σ屈)

=0.25×3.14×(0.02)2×335×106=105KN 式中:σ屈——杆体材料的屈服极限Mpa

d——杆体直径

3、锚杆间排距

锚杆间距D≤1/2L

D≤0.5×2200=1100mm

锚杆排距L 0=Nn/2kra L 2

=105×103×13/2×3×24×103

×2.1×1.2=3.76m 设计锚杆间排距为900×900mm

式中:n——每排锚杆根数

N——设计锚固力,KN/根

K——安全系数,取2-3

r ——上覆岩层平均容重,取24KN/m

3a——1/2巷道掘进宽度m 锚索支护参数的确定:

1、锚固长度La

La≥fst/πfcs d1

=(1870/3.14×10)×17.8=1060mm

设计锚固长度1.4m>1.06m

式中:d1—锚索钢绞线直径,mm

fst—钢绞线抗拉强度,Mpa

fcs—锚索与锚固剂的设计粘接强度,按10MPa计算2、锚索间排距

L/S≥2

S≤L/2=6600/2=3300mm

设计排距1.8m<3.3m

设计间距1.6m<3.3m

式中:L—锚索孔深度

S—锚索间距

3、锚索锚固力P

P 1≥P≥P

1

/K或P

2

/K

P≥400/2=200KN

设计锚固力200KN

式中:P—设计锚索锚固力,KN

P

1

—锚固段锚固剂与孔壁的粘结力,KN

P

2

—锚固段锚固剂与钢绞线的粘结力,KN

K—安全系数,取2

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