支护参数计算

一、锚杆支护参数计算

用悬吊理论计算锚杆参数 1、锚杆长度计算

计算公式：L≥L1+L2 + L3

式中：L—锚杆总长度，m

L1—锚杆在巷道中的外露长度 m，（一般取0.15m）。

L1=钢带厚度+托板厚度+螺母厚度+（0.02～0.05），m L2—锚杆的有效长度（顶锚杆取免压拱高度b，帮锚杆取

煤帮破碎深度c）:

免压拱高度b=[B/2+Htan(45°－ω帮/2)]/ƒ顶 m 煤帮破碎深度c= Htan(45°－ω帮/2) m

式中： B—巷道黄宽 m H—巷道黄高 m

ω帮—巷帮围岩的内摩擦角 °

（岩石内摩擦角定义：岩石破坏极限平衡时剪切面上的正应

力和内摩擦力形成的合力与该正应力形成的夹角。

网上查：常用岩土材料参数和岩石物理力学性质一览表）

ƒ顶—顶板岩石暜氏系数（坚固性系数），

指南p21

L3—锚杆锚入煤(岩)层内的深度 m(顶锚杆取0.8m，帮锚

杆取0.6m)

2、锚杆间距、排距计算

根据每根锚杆悬吊的煤（岩）体重量G=ab L2r [a、b分别为锚杆间、排距，r为煤（岩）体比重]，通常a=b，则

G=a2 L2r，为安全起见，再考虑安全系数Κ（取2），故锚杆锚固力Q（取70kN）应≥2 G ，则

锚杆间、排距a≤（Q/2 L2γ)1/2

3、锚杆直径计算——一般不计算

根据锚杆承载力和锚固力等强度确定，锚杆直径d的计算公式：

锚杆直径d=35×52（Q1/2/δ） 式中Q—锚杆锚固力 kN （取70kN）

δ—锚杆抗拉强度 MPa

通过以上计算，顶、帮锚杆规格为Ø20×2400mm无纵筋建筑螺纹钢锚杆。顶、帮锚杆间排距为800×800mm。 二、锚索支护参数计算 1、锚索长度计算

计算公式：L≥La+Lb + Lc+ Ld

式中，L—锚索总长度 m

La——锚索锚入稳定岩层长度 m(不小于1m，取1.2m) 【了解一下： La≥K(d1ƒs/4 ƒc) 式中K——安全系数；取2

d1——锚索直径 mm

ƒs——锚索抗拉强度，N/㎜2；

ƒc——锚索与锚固剂的粘合强度，N/㎜2；取10】

Lb—锚索需悬吊的不稳定岩层厚度 m（自由段长，不小

于3m）

Lc——托板、锁具厚度 m，取0.1m Ld—需外露的涨拉长度 m ,取0.2m

2、锚索间距计算

（+825轨道巷）根据地质钻孔柱状分析，直接顶无坚硬岩层。为防

止巷道顶板发生大面积整体垮落，用Ø17.8mm、L=6200mm的钢绞线，将锚杆加固的\"组合梁\"整体悬吊于坚硬岩层中，计算锚索间距，冒落方式按最严重的冒高大于锚杆长度的整体冒落考虑。计算按最严重的矩形巷道考虑。此时，靠巷道两帮的角锚杆和锚索一起发挥悬吊作用，在忽略岩体粘结力和内摩擦力的条件下，取垂直方向力的平衡，可用下式计算锚索间距：d≥nF2/［BHγ－(2F1Sinθ)/b］

式中：d—锚索间距 m N—锚索排数 排

F2—锚索极限承载力 KN （取值应小于拉断载荷）

【附：常用锚索的拉断载荷Φ15.2mm——260KN

Φ17.8mm——353KN Φ18mm——408KN Φ20mm——510KN Φ22mm——607KN】

H—巷道垮落高度 m γ—顶板岩体密度 KN/m3

F1—锚杆锚固力 KN （取70 KN）

θ—角锚杆与顶板的夹角 °（按75°计算）

b—锚杆排距 m 3、锚索数目计算

根据悬吊理论、组合梁理论和巷帮劈裂理论来计算。 （1）全锚索支护时： 方法一： N≥K*(W/P断) 式中N——锚索数目 K——安全系数 一般取2

W——被悬吊岩层自重 KN ， 计算公式如下： W=B*∑h*∑γ*D B—巷道掘进宽度 m

∑h—悬吊的岩层厚度 m ∑γ—悬吊岩层的平均容重 KN/m3 D—锚索排距 m

P断——锚索的最低破断力 KN 方法二：

根据悬吊理论校核锚索承载能力的公式和《阳泉矿区锚索支护手册》nA≥KG得到 n≥KG/A 根/ m2

式中：K----安全系数，取2

G----单位面积上离层岩层或危石重量（KN） n----单位面积上的锚索数量（根/ m2）

A---锚索设计承载能力， KN（应小于锚索拉断载荷） （2）锚杆、锚索联合支护时：

因顶板主要靠锚索和角锚杆悬吊，其中，两帮角锚杆悬吊的岩层

重量为G1 G1=n*FSinθ KN

式中 n——两帮角锚杆数量

F——锚杆锚固力 KN (取70 KN)

θ——角锚杆与顶板的夹角 °（按75°计算） 则，锚索所悬吊岩层的重量为G2 G2= W－G1

式中W——被悬吊岩层自重 KN ， 计算公式如前所述 根据支护强度校核公式可得 N≥K*( G2/P断) 式中N——锚索数目 K——安全系数 一般取2 G2——锚索所悬吊岩层的重量 KN

P断——锚索的最低破断力 KN