掘进巷道作业规程锚杆索支护参数计算范本

8200进风系统巷支护参数计算

按巷道断面为5.7×3.6m 进行验算，采用υ22×2200mm 锚杆配合球形钢托板，锚索采用υ17.8×9300mm 进行支护。

1、用解析法确定单体锚杆的支护参数（按单体锚杆悬吊作用计算）

（1）锚杆长度L 的确定：

L=l 1+l 2+l 3

式中：l 1—锚杆外露长度，考虑配合钢带支护，l 1取100mm ，

l 2—取普氏免压拱高（b ），f=5,

l 2=b=B ／2f （f ≥3时） 顶

f H B b ⎪⎭⎫ ⎝⎛-+=︒245tan 2ω（f ≤2时） f —岩石坚固性系数

B —巷道跨度，5.7m

l 2=B ／2f=5.7／2×5=0.57m

l 3—深入稳定岩层长度，按锚固粘结力（πd τc l 3）等于杆体屈服或拉断承载力（

t d σπ24）而得的公式估算： l 3=c

t d τσ4=22×335/4×5=368mm 或 l 3=

c t

d τσ4=22×445/4×5=489.5mm 式中：d —锚杆直径，22mm ；

σt —杆体材料的设计抗拉强度，υ22mm 螺纹钢锚杆设计屈服强度为

335Mpa ，抗拉强度为455Mpa 。

τc —锚杆与树脂的粘结强度，螺纹钢与砂岩取5.0 Mpa 。

所以锚杆长度 L= l 1+l 2+l 3=100+570+368=1038mm 或

L= l 1+l 2+l 3=100+570+489.5=1159.5mm

我们取值锚杆长度2200mm 。

（2）按锚杆杆体承载力与锚固力等强度原则确定锚杆直径d

锚杆锚固力Q 等于锚杆杆体承载力P ，P=t d σπ

24，由P=Q 得：

式中：Q —按矿现场锚固力拉拔试验数据取t=85000N ；

σt —锚杆杆体材料的设计抗拉强度，υ22mm 螺纹钢锚杆设计抗拉强

度为455Mpa 。

15mm 0154.010

4550085013.113.16==⨯==m Q

d t σ 所以锚杆直径选择为22mm 大于15mm 可满足支护需要。

(3)、锚杆间距根据锚杆的锚固力应等于或大于被悬吊软弱岩层重量的原则确定，即

Q ≥KHD 2·γ

则： D ≤γ

∙∙H K Q 式中：Q —锚固力，吨。现场拉拨试验8~12吨，取8.5吨

γ—粗砾砂岩平均容重，吨/ｍ3，查表取2.5t/m ³

K —安全系数，取K=2

H —巷道顶板岩体破碎带高度，取H=0.5m

则： D ≤γ

∙∙H K Q D ≤m 84.15.25.028.5=⨯⨯ 取锚杆间距为0.9m ，符合计算要求。

2、锚索参数设计

（1）锚索长度的确定

为了加强锚固体的强度，减少顶板冒落，采用预应力锚索作加强支护，采用低松弛、高强度钢绞线，直径为17.8㎜该钢绞线的最低破断载荷为355KN ，应用悬吊理论进行参数计算:

锚索长度:L=l 1+l 2+l 3

L －锚索长度；

l 1－锚索外露长度，取0.30ｍ；

t

Q d σ13.1=

l 2－巷道顶板潜在破坏范围，取L 2=2.01ｍ；

l 3－锚索伸入稳定岩层的锚固长度，按l 3≥c

t d K τσ4⋅

计算 式中 ｄ—锚索直径为17.8㎜

σt —锚索钢绞线的抗拉强度，355KN 的破断载荷作用在υ17.8㎜的钢

绞线上相当于强度1427Mpa 所以σt 取1427Mpa

τc —钢绞线与树脂粘结强度，取10Mpa

K —安全系数，取K=2

l 3≥c t d K τσ4⋅ 代入数据得L 3=1.27ｍ。

计算得：L=0.3+2.01+1.27=3.58ｍ

从以上计算结果与8200进风巷掘进地质说明书分析，8200进风巷巷道顶板老顶、直接顶为粗砾砂岩和细砂岩，厚度达21.4m ，属较稳定岩层，根据实际地质情况，8200进风巷选择9.3m 锚索支护支护，保证锚索锚固在直接顶稳定岩层中，达到有效控制顶板。

（2）锚索排间距及抗拉拔力设计的确定

为防止巷道顶板岩层发生大面积整体跨落，用υ17.8×9300mm 的钢绞线，将锚杆加固的“组合梁”整体悬吊于稳定岩层中。校核锚索排、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，靠锚索发挥悬吊作用，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，可用下式计算锚索排、间距。

L ≤nF 2/[BH γ-(2F 1sin θ)/L 1]

式中 L —锚索排距，m ；

B —巷道最大冒落宽度，按8200进风巷取5.7m ；

H —巷道冒落高度，按最严重冒落高度取2.5m ；

γ—岩体容重，24.5kN/m 3 （2.5T/m 3）

L 1—锚杆间距，0.9m ；

F 1—锚杆锚固力，85kN ；

F 2—锚索极限承载力，

因该钢绞线的最大抗拉强度为1860 MPa；该钢绞线直径为17.8mm，则

＝（17.8／2）2×π×1860＝462618 N≈463 kN

F

2

θ—锚杆与巷道顶板的夹角，85°

n—锚索每排根数，取3。

通过上述计算，L≤8.63m

即8200进风巷锚索支护排距为2.7m。符合此要求，所选锚索参数满足设计要求。

为了保证8200进风巷在掘进与服务期间的安全，决定在8200进风巷全断面铺设υ6钢筋网，规格：长×宽=1000×2000mm，网与网之间搭接长度为200mm，采用专门联网丝进行连接，用υ22×2200锚杆固定支护。

注：红色标记的文字需各项目部根据使用的支护材料、材质和顶板岩性及断面情况作出调整，修改后在规程中修编。