锚杆锚索支护验算.doc
(一)按悬吊作用及组合梁设计锚杆支护参数 1.锚杆长度 锚杆的长度L由锚杆外露长度L1、锚杆有效长度L2及锚杆锚固段长度L3三部分组成,锚杆外露长度L1与锚杆锚固段长度(L3)易于确定,关键是锚杆有效长度(L2)的确定。L2可按下述方法确定 (1) L1垫板厚度螺母厚度(0.02~0.03)m,一般取0.15m; (2) 当巷道围岩存在松动破碎带时,L2应大于围岩松动破碎带h,h可由声测法或采用抛物形压力拱理论估算(f≥3); H= 式中 B巷道开挖宽度,m; f岩石坚固性系数,取3。 H= 故此确定L2的长度≥0.9m; L2应选择为不小于0.9m; (3)L3长度确定 式中L3 锚固长度,m; dr 锚固剂直径,23mm; D 钻孔直径,30mm; d 锚杆杆体直径,20mm; Lr 锚固剂长度,0.6m。 L3长度为0.635m; (4)锚杆长度L确定 LL1L2L30.150.90.6351.685m。 为了确保顶板安全选用锚杆长度为2.2m。 2.锚杆杆体直径 锚杆杆体直径根据根据杆体承载力和锚固力等强度原则确定,则σt 式中 d 锚杆杆体直径,mm; Q 锚固力,由拉拔实验确定,kN; σt 杆体材料抗拉强度,MPa. 故此选择锚杆直径为d20mm。 3.锚杆间、排距 锚杆间距(Sc)和排距(S1)根据每根锚杆悬吊的岩石重量确定,通过锚杆按等距排列,及aSCS1,则 式中a锚杆间距,m; K锚杆安全系数,一般取K1.5~2; Γ岩体容重,kN/m 故此锚杆间排距确定为8001000mm。 4.锚杆支护验证 (1)按照加固拱原理计算锚杆参数设计。 锚杆长度计算公式为L=N1.1B10 式中 L锚杆长度m; N危岩稳定性影响系数,取1.2; B巷道宽度5.4m; L=N1.1B10=1.21.15.410=1.97 通过以上设计计算及支护验算,110804工作面胶运顺槽使用的φ202200mm的螺纹钢锚杆(左旋无纵肋)可以满足锚杆支护的要求。 (2) 按悬吊作用设计锚索支护参数 1. 锚索长度 LLaLbLcLd 式中 L 锚索的总长度,m; La锚索深入到稳定岩层的锚固长度,取2m; Lb需要悬吊的不稳定岩层厚度,取1.8m; Lc上托盘及锚具的厚度,一般为0.1m; Ld需要外露的张拉长度,一般取0.2m。 代入相关数值可得锚索最低长度L4.1m。 2. 锚索数目的确定 NK-W/P断 式中 N锚索数目; K安全系数,一般取2; P断锚索的最低破断率,kN; W被悬吊岩层自重,kN; WB*Σh*Σr*D 式中 B-巷道掘进宽度,取5.4m; Σh悬吊的岩层厚度,取1.8m; Σh悬吊的岩层的平均容量,24kN; D-锚索排距,取2m; 代入相关数值可得每排锚索最低数目N1.07 3.悬吊理论校核锚索排距 根据地质钻孔柱状分析,直接顶为砂质泥岩,为防止巷道顶板岩层发生大面积整体垮落,用φ21.6mm、L6500mm(锚入砂岩2000mm以上)的钢绞线,将锚杆加固的“组合梁”整体悬吊于坚硬岩层中,校核锚索间距,冒落方式按最严重的冒落高度大于锚杆长度的整体冒落考虑。此时,靠近巷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。 LnF2/[BHΓ-2F1sinθ/L1] L锚索排距,m; B巷道最大冒落宽度,取值5.4m; H巷道冒落高度,按最严重冒落高度取1.8m; Γ岩体容重,24kN/m; L1锚杆排距,1.0m; F1锚杆锚固力,50kN; F2锚索极限承载力,取504kN; θ角锚杆与巷道顶板的夹角,75; n锚索排数,取1。 代入数值可得L3.7m>2.0m,因此工作面所取排距满足设计要求。 确定顶板、帮部锚杆间排距为8001000mm,锚杆规格为φ202200mm螺纹钢锚杆,托盘规格为15015010mm的Q235钢板(配套减摩垫圈、调心球垫),锚固剂为每根锚杆采用1支CK2360树脂锚固剂端头锚固,可以满足锚杆支护的要求。 确定锚索规格为顶板锚索采用φ21.66500mm钢绞线,每根锚索使用2卷CK2360的树脂锚固剂端头锚固,锚索采用“三二三”花型布置方式,间排距1200*2000mm,锚索托盘为30030015mm的Q235钢板,可以满足锚杆支护的要求。