锚杆支护理论计算方法.docx

1、锚杆支护理论计算方法锚杆支护参数的确定锚杆长度LLl + L2+L3 =0.1+1.5+0.3=1.9m式中：L 锚杆总长度，mL1 -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，mL3锚入岩（煤）层内深度（锚固长度），按经验L3300mm（一） 锚杆外露长度L1L1=（0.10.15）m ,钢带+托板+螺母厚度+ （0.020.03 ）（二） 锚入岩（煤）层内深度（锚固长度儿31.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、

2、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200250毫米,快硬水泥卷锚 杆锚头的锚固长度宜为300400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150X150 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 300mn400mm2.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3311条 局部锚杆或锚索应锚入稳定岩体。水泥

3、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:4d2 fcr(3.3.11 -1)(3.3.11 -2)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（cn）；fst 锚杆钢筋或锚索体的设计抗拉强度（N/cm）；fcs水泥砂浆与钢筋或水泥砂浆与锚索的设计粘结强度 （N/cm2）;圆钢为2.5MPa螺纹钢为5MPafcr 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1.8MPaK安全系数，取1.2。（三）锚杆有效长度或软弱岩层厚度 L2

4、1.根据“悬吊理论”确定 L2L2=KH式中：K -安全系数，一般取2；h -软弱岩层厚度，m2.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 -12 fBH tan 45当f V 3时，L2顶b1 - f顶-2式中：K -安全系数，一般取1.52;b或b1 -（普氏免压拱高）围岩松动圈冒落高度，mB -巷道开掘宽度，此处取B=5.3mf - 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

5、锚杆有效长度L2帮的确定-3L2帮 c H tan 45=0.64 mL2帮1 2f=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 -巷道开掘宽度，5.3m；f 岩石普氏系数；(煤取2.5)；将以上L1、L2、L3的值代入式得:L顶L1+L2顶+LbL帮L1+L2帮+L33.根据“组合拱理论”计算 L2巷道断面组合拱理论设计锚杆的支护参数，一般适用于围岩破碎， 为拱顶的巷道I、两帮煤体受挤压深度CK hbC ( cos 1) h tan(45 ) 1000 fcKc 2 2=(2.8 x 24x 100X 1/(1

6、000 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2.8r -上覆岩层平均容重(KN/m3)，取24KN/m；H - 巷道埋深(m),取100mB -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bu (a C)(、b co

7、s() Ky fy=(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),由式计算得1.05m;怡一一直接顶煤岩类型性系数；取0.45当岩石f=3-4时，取0.45 ；f=4-6 时，取 0.6 ;f=6-9 时，取 0.75 ;Fy直接顶普氏系数，取3;煤层倾角，取5 ;皿、两煤帮侧压值QsQs KnC 煤h sin b cos tan(45 ) =2.8 x 3X 1.26 x 13X 3.3 x sin3 +2.89 x cos1.5 x tg(45-68.2/2)=185(kN/m2)式

8、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 ;n - 采动影响系数(取2-5)，取3C - 两帮煤体受挤压深度(m),由式计算得1.26 mr 煤- 煤体容重(KN/m3),取 24 KN/m3;h - 巷道掘进高度m取3.3 ma - 煤层倾角，取3;b -潜在冒落高度，由式计算得2.89 m-煤体内摩擦角，可按fc反算得68.2 L_2 帮=CL2 顶=b将以上L1、L2、L3的值代入式得:Li，L1 + L2 顶+L3L帮L1+L2帮+L34.根据“组合梁原理”计算 L2组合梁理论只适合层状顶板锚杆支护的设计， 对于巷道的帮、底不适用，组合梁厚度越大，梁

9、的最大应变值越小。组合梁充分考虑了 锚杆对离层和滑动的约束作用，原理上对锚杆作用分析的比较全面， 但是它存在以下明显缺点。a.组合梁有效组合厚度很难确定。b.没有考虑水平应力对组合梁强度、稳定性及锚杆荷载的作用。其实，在水平应力较大的巷道中, 水平应力是顶板破坏、失稳的主要原因。L2 1.935B式中：K1- 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5-6P -组合梁自重均布载荷（MPa）,取0.06MPa;与组合梁层数有关的系数组合层数：1 2 3值：1.0 0.75 0.7 0.65B - 巷道跨度（m）,取5.3m;（T1 -最上一层岩层抗拉计算

10、强度（MPa），可取试验强度的0.3-0.4倍，（没有参数）？（TX - 原岩水平应力(T x二入 rz =0.4 x 24 x 10-9 x 100X 103 =0.000960MPa式中：入一侧压力系数，一般为0.25-0.4,3上覆岩层平均容重，取 24KN/m;Z巷道埋深(m),取100m将以上L1、L2、L3的值代入式得：LL1+L2+L35.按经验公式计算锚杆长度 L(加固拱理论)L = N (1.1+B/10 ) =1.0 X (1.1+ 5.3/10)=1.63 (m ;式中：l锚杆长度(m；N围岩稳定影响系数，V类围岩取系数1.2 ;B巷道跨度(m),取5.3m。二、锚杆间、

11、排距(一)经验公式根据锚杆喷射混凝土支护技术规范 GBJ86- 85规定：第3.3.7条 系统锚杆的布置应遵守下列规定:一、 在隧洞横断面上,锚杆应与岩体主结构面成较大角度布置 当主结构面不明显时,可与隧洞周边轮廓垂直布置；二、 在岩面上，锚杆宜成菱形排列；三、锚杆间距不宜大于锚杆长度的二分之一 ；IVV类围岩中的锚杆间距宜为0.51.0米并不得大于1.25米。D1/2L D0.5 x 2200=1100mm(二)根据锚杆支护的原理计算锚杆间 /排距1.根据“悬吊理论”计算锚杆间、排距2.锚杆间距DI3.555Z00 .17 (122500 2700111.5 -3.545 55to 2卫0.

12、2 - 0.252500-2700III0,6 -L535 “450,5 z 1 心f).25 0,60.12墩结构面结枸面贯通性苹，起伏平 潸、和分有充填物!贞(1.045 0.60.06 0.13敢结构 面站构面贯通性较杀，碎眉充填停度小于起起伏总(135 0.450.03 0.06斗般结构面平有，有帶层粘隹夹泥0.25 0.350 0,025一般结构面結构面贯通性貯，半立光M-有粘性畑舷较 厚呈藥镒性状0.17-0.250第338条 设计局部锚杆时，拱腰以上的锚杆对危石的抗力 可按下列公式验算：水泥砂浆锚杆K- GCn As fst （3.3.8-1）预应力锚索或预应力锚杆K GC n

13、P （338-2）或 K - G n Ay con （338-3）式中G 锚杆或锚索承受的危石重量（牛顿）；As单根锚杆杆体的截面积（厘米2）;Ay单根预应力锚索或预应力锚杆杆体截面积（厘米2）n锚杆、预应力锚索或预应力锚杆的根数；fst 水泥砂浆锚杆钢筋设计抗拉强度 （牛顿/厘米 2）;P单根预应力锚索或预应力锚杆的预张拉力值 （牛顿）;（T con 预应力锚索或预应力锚杆张拉控制应力（牛顿/厘米）;K 安全系数 , 取 2 。第 3.3.9 条 拱腰以下及边墙局部锚杆的抗力可按下列公式 验算:水泥砂浆锚杆K- G1f G2+n As fsv+C A （339-1）预应力锚索或预应力锚杆K

14、G1L80注在（毘口伫环境沮麽泉甘下欖定. 注?；攜挥皿住母国剂輕股之前完戍*5 技术要求5.1原材料锚固剂所用原材料应符合有关国家标准和行业标准要求。5.2外观树脂锚固剂应装填饱满，质地柔软，颜色均匀，树脂胶泥不分层沉淀，封口 严密，无渗漏，各型号锚固剂的标识应符合表 1的规定。5.3直径、长度偏差锚固剂直径偏差为土 0.5mm长度偏差为土 10mm5.4树脂胶泥稠度环境温度为（221）C时，不小于16mm5.5凝胶时间应符合表1的规定。5.6抗压强度环境温度为（221）C、龄期24h条件下，用于端锚的锚固剂其抗压强度 应不小于60MPa用于全锚的锚固剂其抗压强度应不小于 40MPa5.7锚

15、固力应符合表3的规定表3锚固力规定值 kN类 型CKaCKKZM龄期/min310153022mm125螺纹钢杆体20mm105os335MPa18mm8516mm7522mm90圆钢杆体20mm70os235MPa18mm6016mm505.8有效期5.8.1环境温度为2025C室内存放时，不小于3个月5.8.280 C热稳定性试验，不小于16h。5. e抗拔力锚囱检度135 mm模須妊直径28 mm*配套杆样为也徉20 tnm.屈恵暹蜃500站內的无朝助券绞 钢杆库*鹼期2 h条件下.持；樣力应不小于100 kN.S3馥固力在壺3鴉定的舲葡慵円力应不小干与之配它杆体规定屈脱力的1.2信ft

16、 3规定龄期 单怕为幷郴CKeCJChzM5ID-1330煤矿锚杆支护技术规范（新）ICS 73.100.10D 97备案号：26921 2010 MT2009-12-11 发布2010-07-01 实施中华人民共和国煤炭行业标准MT/T 1104 2009煤巷锚杆支护技术规范Technical specifications for bolt supporting in coalroadway国家安全生产监督管理总局 发布4.3.1一般要求设计选用的煤巷锚杆支护材料应符合国家标准和相关行业标准， 并具有产品合格证。锚杆（锚索）杆体及其附件、其它组合构件等的力学性能应相互匹配。4.3.2锚杆、托板、螺母4.3.2.1 金属杆体、托板、螺母应符合 MT 146.22002 的规定。4.3.2.2树脂锚杆玻璃纤维增强塑料杆体应符合有关标准的规定。 4.3.3 锚固剂树脂锚