锚杆支护参数的计算及选择

一、锚杆支护参数的计算及选择1、顶锚杆支护参数的计算及选择A、锚杆长度的确定根据加固拱的原理：L=W×(1.1+B/10)式中：L——锚杆长度W——围岩影响系数，取1.45B——巷道设计跨度，取4m则：L=1.5×(1.1+4/10)=2.25m因此：锚杆长度选择2.4m。B、锚杆间、排距的确定根据公式：D≤0.5L式中：L——锚杆长度D——锚杆间、排距则：D≤0.5×2.4=1.2m考虑到工作面实际情况，间距取0.8m，排距取0.8m。C、锚杆直径的确定根据公式d=L/110=2400/110=21.82mm考虑到工作面锚杆间排距，因此取锚杆直径20mm。D、锚固长度的确定根据公式：L′≥1/3L式中：L′——锚固长度L——锚杆长度则：L′≥1/3×2400=800mm，因此：锚固长度为0.8m，锚固长度为端锚。根据锚杆眼、锚杆、药卷直径及实际抽取样品检查情况，锚固剂选取Z2360和K2335各一条能满足设计要求。E、锚杆强度验算a、锚杆锚固力验算根据悬吊理论：F=R·H·S式中：F——锚杆悬吊岩体负荷重量R——顶板岩石比重，3.15t/m3S——支护面积，S=0.8×0.8=0.64m2H——选择锚杆锚固深度0.8m故：F=3.15×0.8×0.64=1.61t/根=16.1KN/根考虑到安全系数，锚固力按60KN/根设计。b、锚杆最大抗拉力根据公式：F=S×Q拉式中：F——锚杆最大抗拉力，KN/根S——锚杆断面积，S=πR2=3.14×(20/2)2=314mm2Q拉——锚杆抗拉强度，Q拉=56.4kg/mm2故：F=314×56.4=17710(kg/根)=177.1KN/根经验算锚杆悬吊岩石重量小于锚杆抗拉强度，根据《各类巷道合理的锚杆支护技术选择表》，因此顶锚杆选择φ20×2400mm的高强锚杆，间距800mm，排距800mm，可以满足要求。2、帮锚杆参数的确定A、帮锚杆长度的确定巷道两帮潜在松塌区宽度L1：L1=h×tan(45-φ/2)=2500×tan(45-51.5/2)=875mm式中：h——巷道掘进高度，取毛高2500mm;φ——煤层内摩擦角，煤层硬度系数f=1～1.5，φ=arctanf=51.5°。锚杆长度：L=L1+L2+L3=875+800+30=1705mm其中：L2——帮锚杆伸出潜在松塌区的额定锚固长度，取800mm;L3——帮锚杆外露长度，取30mm。根据理论分析及实际抽取样品检查情况，决定帮锚杆长度取2400mm。B、锚固长度的确定根据公式：L′≥1/3L式中：L′——锚固长度L——锚杆长度则：L′≥1/3×2400=800mm，锚固长度为端锚。根据锚杆眼、锚杆、药卷直径及实际抽取样品检查情况，锚固剂选取Z2360和K2335各一条能满足设计要求。C、锚杆间、排距的确定根据公式：D≤0.5L则：D≤0.5×2400=1200mm考虑到工作面实际情况，间距取0.8m，排距取0.8m。D、锚杆直径根据公式d=L/110=2400/110=21.82mm式中：L——锚杆长度考虑到工作面锚杆间排距，因此取锚杆直径20mm。根据《各类巷道合理的锚杆支护技术选择表》，帮锚杆选择φ20×2400mm的高强锚杆，间距800mm，排距800mm，可以满足要求。三、锚索支护参数的验算按锚索直径15.24mm进行验算：A、锚索长度理论计算：L=La+Lb+Lc+LdL——锚索总长度，m;La——锚索深入到较稳定岩层的锚固长度;Lb——需要悬吊的不稳定岩层厚度，取1.5m;Lc——上托盘及锚具的厚度，取0.2m;Ld——需要外露的张拉长度，取0.3m;锚索锚固长度：La≥K×d1×fa/4fc式中K——安全系数。取K=2;d1——锚索钢绞线直径。取15.24mm;fa——钢绞线抗拉强度。N/mm2(1860MPa，合1426.05N/mm2);fc——锚索与锚固剂的粘合强度，取10N/mm2;则La≥K×d1×fa/4fc=2×15.24×1426.05/4×10=1086.65mm=1.09m取La=1.09m，则L=1.09+1.5+0.2+0.3=3.09m设计锚索长度为6m，满足要求。B、锚索排距理论计算L≤nF2/{BHY-(2F1sinθ)/L1}式中L─锚索排距，m;B─巷道最大冒落跨度，取5.2m;H─巷道最大冒落高度，取2.4m;(最大取锚杆长度)Y─岩体容重，取25.62KN/m3;。L1─锚杆排距，取0.8m;F1─锚杆锚固力，取60KN;F2─锚索极限承载力，454KN;θ─角锚杆与巷道顶板的夹角，75°;n─锚索排数，取1;L≤454/{5.2×2.4×25.62-(2×60×0.966)/0.8}=2.6m设计锚索排距2.4m,满足要求。