锚杆(锚索)长度、间排距、参数的确定

锚杆(锚索)长度、间排距、参数的确定

1锚杆支护参数的确定

（1） 两帮破坏范围C 的确定

222 1.5

[-]()

cos(/2)2

cot (45)1

12

t c c t t y k k l k l h C u k u σσσσαϕ+-=

+---

式中，k ——应力集中系数；

kt ——巷道维护时间影响系数； k c ——煤层稳定影响系数；

σc ——煤帮煤层单轴抗压强度（MPa ）； σy ——垂直自重应力（MPa ）； α——煤层倾角（°）；

h c ——被巷道切割的煤层厚度（m ）； l t ——巷道切割煤层（岩层）的最大宽度 u ——煤层的泊松比；

φ——煤层的内摩擦角（°）

。 （2） 巷道顶板破坏范围的确定

1sin 2sin (cot )(1sin )[]

cot o p o C R R C φ

φ

ρφφφ

-+-= 式中，R p ——为围岩松动范围（m ）；

R o ——巷道外接圆半径（m ）； ρo ——原岩自重应力（MPa ）； C ——顶板岩石粘结力（MPa ）； φ——为顶板岩石内摩擦角（°）。

（3） 锚杆直径

0.018m φ==

式中，

s mm a Q 1.1320mm σΦ—锚杆直径（）；

—螺纹钢抗拉强度（MP ）；

—锚杆锚固力；

考虑富余系数，锚杆直径确定为。

（4） 锚杆长度

tan 1.8tan 450.50.10.1 2.4()tan tan 45b a l m ∂++=+=+=∂o o

式中，

b m a m ∂。

—组合拱厚度（);

—锚杆对岩层的控制角（）—锚杆间排距（）。

2锚索支护参数的确定

1锚索长度的确定

123a a a a L L L L =++

式中：

L a ——锚索长度（m ）；

L a1——锚索外露长度（m ）； L a1——锚索有效长度（m ）； L a2——锚索锚固长度（m ）。 （1）静压软岩巷道

在锚杆失效的情况下，其潜在的冒落高度为1.5倍的巷道宽度。同时为保证巷道的稳定性，锚索应保证锚固到稳定的岩层内，锚索有效长度：

21max 1.5,n

a i i L a h =⎧⎫

=⎨⎬⎩⎭

∑

式中，a ——巷道宽度（m ）；

h i ——稳定岩层下各层厚度（m ）；

i ——稳定岩层下岩层层数。 （2）动压软岩巷道

21max 3,n

a i i L a h =⎧⎫

=⎨⎬⎩⎭

∑

（3）当L a2/a>3时，则L a2=3a 。

2锚索排距的确定

锚索间排距根据锚杆失效时，锚索所承担的岩层重量确定。每排布置一根锚索则其排距为：

[]2

34a a S a k

σγ=

式中， a ——巷道宽度（m ）；

γ——上覆岩层平均体积质量（KN/m 3） []a σ——单根锚索的极限破断力（KN ）； k ——安全系数。 1锚杆长度的计算

L=KH+L 1+L 2

式中 L ——锚杆长度，m ；

K ——安全系数，取2；

H ——冒落拱高度，m ，是根据公式H=B/2f 估算的； B ——巷道开挖宽度，一次开挖宽度4.2m ，二次开挖宽度3.5m ，取4.2m ；

f ——岩石（煤）坚固系数，f=2。

L1——锚杆锚入岩层深度，根据经验条件，取0.3m ； L2——锚杆在巷道中的外漏长度。

2锚杆间排距的计算

B =式中：

B ——m 锚杆间排距（）；

Q ——锚杆设计锚固力，8 ⨯9.8KN ；

K ——安全系数，去K=6； H ——冒落拱高度，H=0.955m ； r ——被悬吊岩层的重力密度。

1锚杆间排距的计算

（1） 顶锚杆间排距的计算

ab= Q/(KrLcos α)

式中：

a ——锚杆间距，m ；

b ——锚杆排距，m ；

Q ——顶锚杆锚固力，取64KN ； G ——悬吊岩石载荷，KN ；

K ——锚杆安全系数，m ，取1.5m ； r ——岩石容重，KN/m 3，取23.5； L ——锚杆有效长度，m ，取1.5m ；

α——岩层倾角，取30，

（2）帮锚杆间排距的计算 行帮支护所需提供的最大支撑力为

23max {d tan 45-/2)}tan (45-/2)/r H fH f δγγ=++o o （

为保持巷帮不失稳，则支护体提供的支护力3max P δ≥，则锚杆的间距为：

a 1=Q/(b1K13max δ)

式中：

Q ——帮锚杆锚固力Q ，取40KN ；

a 1——帮锚杆的间距，m ；

b 1——帮锚杆排距，m ；

r ——煤的容重，KN/m 3，取13.1； d ——巷道半宽，m ，取1.5m ； H ——巷帮高度，m ，取高帮3.0；

γ——煤层内摩擦角，取25度；

f ——煤层普氏系数，一般取2～3，取2； K 1——锚杆安全系数，一般取1.5～2，取2；

2锚索间排距的计算

1锚索长度的确定

锚索长度L 包括孔内长度L 1与外漏长度L 2

L 1=Nb

式中：

L ——锚索长度，m ； L1——锚索孔内长，m ；

L2——锚索外露长度，m ，取0.3； B ——巷道跨度，m ，取3；

n ——经验系数，一般1.5～2，取2。 2锚索排距的计算

由于回采巷道跨度不大(3 m),锚索布置在巷道断面中央,垂直于煤层顶板单排布置。

3锚索间距的计算 由于顶板悬吊载荷为

22/3G rhB =

因此，锚索间距可由下式计算

222cos 2cos /3Q G rha B αα==

式中：

Q 2——锚索预紧力，KN,100～120，取100； r ——岩石的容重，KN/m ，取23.5； B ——巷道跨度，m ，取3；

f ——岩石普氏系数，取2～4，取3；

h ——载荷体高度，m ，按自然平衡拱理论，沿巷道单位长度

吊挂载荷计算方法，计算载荷体高度h=B/（2f ）=0.5