(完整版)锚杆支护理论计算方法

锚杆支护参数的确定

锚杆长度

L》L l + 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（锚固长度儿3

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333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333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

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

150X 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 300mn 〜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:

3 4d 2 f cr

式中la ——锚杆杆体或锚索体锚入稳定岩体的长度（cm ；

d1—锚杆钢筋直径走私或锚索体直径（cm ；

d2—锚杆孔直径（cm ；

f cs ——水泥砂浆与钢筋或水泥砂浆与锚索的设计粘结强度

（N/cm 2

）;圆钢为2.5MPa 螺纹钢为5MPa 公式(3.3.11 -1)、 （3.3.11-2）见图形所示。

d 1 f st l 2 k 4f cs (3.3.11 -1)

(3.3.11 -2) st 锚杆钢筋或锚索体的设计抗拉强度（N/cm ）；

fcr ――水泥砂浆与孔壁岩石的设计粘结强度（N/cm2）；砂浆与石灰岩粘结强度为2.5MPa砂浆与粘土岩粘结强度为1.8MPa K――安全系数，取1.2。

（三）锚杆有效长度或软弱岩层厚度L2

1. 根据“悬吊理论”确定L2

L2=KH

式中：K ---安全系数，一般取2；

H ---软弱岩层厚度，m

2. 根据“普氏自然平衡供理论”确定L2

顶板锚杆有效长度L2顶

当f > 3时，L2顶b K旦--------------- ②-1

2 f

B

H tan 45

当f V 3时，L2顶b1 - --- ---------------------- ②

f

顶

-2

式中：K ---安全系数，一般取1.5〜2;

b或b1 ---（普氏免压拱高）围岩松动圈冒落高度，m

B ---巷道开掘宽度，此处取B=5.3m

f --- 巷道顶板的岩石普氏坚固性系数，（煤取2.5）;

H ---巷道掘进高度，取3.3m;

f

顶---顶板岩石普氏系数；（煤取2.5）; ---两帮围岩的似内摩擦角，取加反算；

arctan（ f顶）二arctan（2.5）=68.2 帮锚杆有效长度L2帮的确定

L2帮c H tan 45

=0.64 m

或

L帮需 B 1------------------ ②-4

B 1

=1.27 m

式中：c ---帮破碎深度（m；

H ---

巷道掘进高度，取3.3m;

-两帮围岩的内摩擦角，取40°;

arctan（f ）

B — f

巷道开掘宽度，5.3m;

岩石普氏系数；（煤取2.5）;

将以上L1、L2、L3的值代入①式得：

L顶》L1+L2顶+L s

L帮》L1+L2帮+L3

3. 根据“组合拱理论”计算L2

组合拱理论设计锚杆的支护参数，一般适用于围岩破碎，巷道断面为拱顶的巷道

I、两帮煤体受挤压深度C

K HB

C （cos 匚1） h ta n（45 -） ------------------------ ①

1000 f c K c 2 2

②-3

=(2.8 X 24x 100X 1/(1000 X 2.5 X 1) x Cos1.5 -1)

X 3.3 x tan(45 -68.2 /2)

=2.05(m)

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(KN/m3)，取24KN/m；

H --- 巷道埋深(m),取100m

B ---固定支撑力压力系数，按实体煤取1；

fc ---煤层普氏系数，取2.5 ；

Kc ---煤体完整性系数(取0.9-1.0)，取1；

---煤层倾角，取3°；

h ---巷道掘进高度m取3.3m；

---煤体内摩擦角，可按fc反算，取68.2 ° ；

arcta n f顶

=arcta n(2.5)=68.2 °

H、潜在冒落高度b

(a C)(、

u

b —cos() --------------------------------------------- ②

K y f y

=(2.65+1.26) X cos3 °/(0.45 X 3)=2.89(m)

式中：a ------- 顶板有效跨度之半(m),取2.65m；

C ――两帮煤体受挤压深度(m),由①式计算得1.05m;

怡一一直接顶煤岩类型性系数；取0.45