锚杆参数计算

h——载荷体高度，m，按自然平衡拱理论，沿巷道单位长度吊 挂载荷计算方法，计算载荷体高度 h=B/（2f）=0.5 ——岩层倾角，30 度。 1 锚索排距的计算

需要锚索承载的有潜在跨落趋势的围岩载荷为 W bB 式中： B——巷道跨度，m； ——破坏区煤岩体容重，KN/m3 b——锚索排距，m。 ——顶板破坏高度，m。 (2潜在危岩在下滑趋势时的摩擦阻力 f，即 f 2bphu 2 Bbphu 式中： u——内摩擦系数； Ph——作用滑移面上的水平应力，KN; Ph

式中： （。 ） ——内摩擦角， 则 tg 2 (45 2 2 f (b B 2tg tg 2 (45 2 （2） 求锚索的排距。根据锚索的屈服载荷 Y1，按每排安装 n

根锚索考虑， 有 nY1=W-Ff 式中： Y1——锚索的屈服载荷，KN。 6 nY1 B 2tg tg 2 (45 2 b 2 [ B tg tg (45 ] 2

1 悬吊载荷高度的确定 （1）按拱形冒落高度确定 h 式中： h——载荷体高度； B——巷道跨度； f——坚固性系数； （2）按三角形冒落计算 B 2f h B

式中： —经验系数 （3）按关键层理论计算 h hi 式中：hi——关键层下各软弱分层厚度。 2 锚固段长度的确定 锚固段长度的确定原则是保证锚固段的粘锚力与锚索的极限抗拉载荷相匹 配。通常，在可可锚岩层中，锚固段长度不小于

1.5m 时即可满足这一要求。 3 沿巷道单位长度悬吊载荷的确定 （1） 按拱形冒落确定 2 Q hB 3 式中： —平均容重。 （2） 按三角形冒落确定 1 Q hB

2 7

（3） 按关键层理论确定 Q hB 8

掘进工作面锚杆锚索支护计算

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，达到支护效果的条件，应满足：

L≥L1＋L2＋L3

式中：L—锚杆总长度，mm；

L1—锚杆外露长度，最大值取50mm；

L2—有效长度（顶锚杆取免压拱高b，帮锚杆取煤帮破碎深度c）

L3—锚入岩层内深度（顶锚杆取800mm，帮锚杆取600mm）

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，取B=4500mm，H=2700mm；

f—顶板岩石普氏系数，f顶取3；

ω—两帮围岩的内摩擦角，ω取34°48′

b=[4500/2+2700×tan（45°-34°48′/2）]/3=1220mm

c=[2700/2+2700×tan（45°-34°48′/2）]/3=904mm

L顶=50+1220+800=2070mm

L帮=50+904+600=1554mm

根据上述公式计算得出顶锚杆L顶≥2088mm，帮锚杆L帮≥1604mm，而实际所选锚杆长度为：顶锚杆2400mm，帮锚杆1800mm，均能满足计算要求。

2、按锚杆承载力与锚固力等强度校核锚杆直径

P= d2σt/4

由P=Q得

d=1.13×（Q÷σt）1/2

式中：Q—锚杆锚固力 kN，顶锚杆取100kN，帮锚杆取80kN， 

P—锚杆杆体承载力 kN，

σt—杆体材料的设计抗拉强度 MPa，根据检测结果，顶锚杆取335MPa，帮锚杆取235MPa

d—锚杆直径 cm

将上述数值代入公式计算得出：顶锚杆直径为0.617cm，帮锚杆直径为0.659cm，而实际选用的顶锚杆直径为2.2cm，帮锚杆为1.8cm，所以选用的锚杆直径均能够满足计算要求。

3、按锚杆所能悬吊的重量校核锚杆间排距

每根锚杆悬吊岩体重量G=γL2a，锚杆锚固力Q应能承担G的重量。为安全起见，再考虑安全系数K，取k=2。

锚杆、锚索参数计算过程

一、锚杆支护参数计算

1、锚杆长度计算：

L=KH+L1+L2

式中：L-锚杆长度； K-安全系数，一般取2；

H-冒落拱高度，m;

L1-锚杆锚入稳定岩层的厚度，取0.5m;

L2-锚杆外露长度,一般取0.1m。

其中：H=B/2f=4.6/（2×4.0）=0.575

B-巷道掘进跨度，取4.6m； f-普氏岩石坚固性系数，取4.0。

则：L=2×0.575+0.5+0.1=1.75m ，

计算得数为1.75m，所以锚杆施工时的长度取整数值2m。

2、锚杆直径的确定：

（1）（巷道断面按4.6m计算）

根据材料力学计算锚杆直径为：

D=√4.6P/πJb=√4.6×70×103/3.14×380=16.43mm

式中：D-锚杆直径，mm； P-锚杆截面载荷，取70KN；

Jb-螺纹钢锚杆屈服点，取380MPa。

通过计算得数为16.43mm，所以锚杆施工时的直径取整数值20mm。

（2）（巷道断面按3.2m计算） 根据材料力学计算锚杆直径为：

D=√3.2P/πJb=√3.2×70×103/3.14×380=13.7mm

式中：D-锚杆直径，mm； P-锚杆截面载荷，取70KN；

Jb-螺纹钢锚杆屈服点，取380MPa。

通过计算得数为13.7mm，所以锚杆施工时的直径取整数值20mm。

3、锚杆间、排距计算：

a=√Q/KHγ=√65.7/2×0.575×24.5= 1.527m

式中：a-锚杆间、排距，m;

Q-锚杆设计锚固力，Q=16.43f=65.72KN；

γ-被悬吊石灰岩的重力密度，取24.5KN/m3。

通过计算得数为0.763m，所以锚杆施工时取间距0.8m，排距0.8m。

二、锚索长度计算：

1、(锚索直径按17.8的计算）

L=La+Lb+Lc+Ld=1.575+2+0.1+0.3=3.975m

式中：L-锚索长度，m；

锚索、锚杆支护参数设计

1 锚杆支护参数的确定

一、 锚杆长度

L≥L1+L2+L3 ------------------------- ①

=0.1+1.5+0.3=1.9m

式中：

L ——锚杆总长度，m；

L1 ——锚杆外露长度(包括钢带+托板+螺母厚度)，取0.1m；

L2 ——锚杆有效长度或软弱岩层厚度，m；

L3——锚入岩（煤）层内深度（锚固长度），按经验L3≥300mm。

(一) 锚杆外露长度L1

L1=(0.1～0.15)m，[钢带+托板+螺母厚度+（0.02～0.03）]

(二) 锚入岩(煤)层内深度(锚固长度)L3

1. 经验取值法

《在锚杆喷射混凝土支护技术规范》GBJ86－85“第三节 锚杆支护设计”中、第3.3.3条第四款规定：

第3.3.3条 端头锚固型锚杆的设计应遵守下列规定:

一、杆体材料宜用20锰硅钢筋或3号钢钢筋;

二、杆体直径按表3.3.3选用;

三、树脂锚固剂的固化时间不应大于10分钟,快硬水泥的终凝时间不应大于12分钟;

四、树脂锚杆锚头的锚固长度宜为200～250毫米,快硬水泥卷锚杆锚头的锚固长度 锚索、锚杆支护参数设计

2 宜为300～400毫米;

五、托板可用3号钢,厚度不宜小于6毫米,尺寸不宜小于150×150毫米;

六、锚头的设计锚固力不应低于50千牛顿;

七、服务年限大于5年的工程,应在杆体与孔壁间注满水泥砂浆。

一般取300mm～400mm

2. 理论估算法

《在锚杆喷射混凝土支护技术规范》GBJ86－85“第三节 锚杆支护设计”中规定：

第3.3.11条 局部锚杆或锚索应锚入稳定岩体。水泥砂浆锚杆或预应力锚索的水泥砂浆胶结式内锚头锚入稳定岩体的长度,应同时满足下列公式:

公式(3.3.11-1)、(3.3.11-2)见图形所示。

csstffdkl412 (3.3.11-1)