锚杆支护计算

2.3 支护参数计算

根据锚杆加固作用原理,确定如下参数:

2.3.1锚杆长度

123L L L L =++=0.15+1.5+0.4=2.05m

式中，

1L —锚杆外露长度,其值主要取决于锚杆类型及锚固方式，一般取0.15m ，

对于端锚锚杆，L 1=垫板厚度+螺母厚度+（0.03~0.05），对于全长锚固锚杆，还

有加上穹形球体的厚度;

2L —锚杆的有效长度，即围岩松动圈的范围，通过查规范知一般取1.5m;

3L —锚杆锚固段长度亦即锚杆锚入坚硬岩石的长度,一般L3=0.3~0.4，由拉

拔实验确定，当围岩松软时，L 3还要加大，取L 3为0.4m 。

为安全施工，取锚杆长度L=2100mm 长满足要求。

围岩内外围层结构的稳定性分析

巷道围岩范围内各部分岩体，由于其距巷道周边的距离和岩性的不同，对巷

道稳定性的影响作用是有显著差别的。根据这种作用的大小以及一般巷道支护控

制作用的范围，可将巷道围岩分为内层围岩和外层围岩两部分，然后研究内外层

围岩的结构类型及其与围岩稳定性之间的关系，并提出相应的围岩控制原则。

(1)内层围岩。内层围岩是指距巷道周边较近的那部分岩体，其范围与通常

意义上的松动圈范围相当。如图所示，内层围岩的结构与性质对巷道稳定性影响

最大。这部分岩体受开挖及风化等影响严重，最易出现破坏和冒落，围岩变形的

绝大部分是由这部分岩体产生的，锚杆支护、注浆加固及人为卸压等措施大致上

也是在该范围岩体中进行的。可见，内层围岩既是影响巷道稳定性的最关键部分，

也是人为控制措施的主要的和直接的作用对象。

(2)外层围岩。外层围岩是围岩中距巷道周边较远的那部分岩体。与内层围

岩相比，外层围岩受开挖及风化等影响较小，受支护控制作用的影响也较小；总

的围岩变形中，外层围岩所占比例很小，对巷道稳定性的影响也较小。 (3)内外层围岩之间的关系。根据上述定义可知．内层围岩的结构与性质是影响巷道稳定性的决定因索，外层围岩的结构与性质对巷道稳定性的影响要通过

内层围岩来实现；支护控制的主要对象是内层围岩。内层围岩往往与支护形成整

体承裁结构，外层围岩则是上覆岩层压力向内层围岩和支护传递的中介。

巷道围岩内外层结构

2.3.2 锚杆直径：

锚杆采用20MnSi Ⅱ级建筑用螺纹钢系列，锚杆的直径根据杆体承载力与锚

固力等强度原则确定，即

11435.5235.5220.5340

t Q

d mm σ===

式中，

D—锚杆杆体直径，mm

Q—锚固力，由拉拔实验及查表6.17确定为114KN.

tσ—杆体材料的抗拉强度，查表6.15知tσ为340Mpa，常用的锚杆直径规格为14、16 、18、20 、22mm现取锚杆直径为20mm。

2.3.3 锚杆间、排距

锚杆间排距根据每根锚杆悬吊的岩石重量确定，即锚杆悬吊的岩石重量等于锚杆的锚固力，通常按锚杆的等间等排距排列，根据设计规范知，锚杆间距

D≤11

21001050

22

l mm

=⨯=

式中，

D—锚杆间距；

L—锚杆长度；

安全起见D取0.8m<1.050m满足要求，排距L0=D=0.8m。

2.3.4 支护形式

岩巷段采用锚、喷、网联合支护，锚杆采用Φ20mm×2100mm20MnSi Ⅱ级建筑用螺纹钢，间排距800mm×800mm ，每孔2卷Z2335树脂药，网采用Φ6mm 钢筋焊接而成， 规格850mm×2000mm ，网格80mm×80mm ，网搭接100mm ，喷浆厚度 T=100mm ；不小于100mm ；

2.3.5 每米巷道支护材料消耗量

由前面的巷道断面尺寸设计知

断面拱高：

014300215022

B h mm =

=⨯= 巷道半径： 114300215022

R B mm ==⨯= 巷道设计掘进断面积：

21113(0.39)15.10S B B h m =+=

式中，1B B T =+—巷道设计掘进宽度。3h —从底板起巷道的壁高，取1600mm ； T —锚喷厚度，取100mm 。

巷道净断面积：

2(0.39)S B B h =+

式中，B —巷道净宽,此时B=4300mm ；

2.3.6 每米巷道锚杆消耗量

10

0.5P D N DL -= 式中，

N —每米巷道锚杆消耗；

P 1—为计算锚杆消耗周长；P 1 =1.57B 2+2h 3=1.57⨯4.65+2⨯1.6=10.5（m ）

D — 锚杆间距,取0.8m ；

L 0—锚杆排距，取0.8m

故 ()10.50.50.815.78160.80.8

N -⨯==≈⨯根 2.3.7 每米巷道金属网消耗

()2221.57 1.57 4.657.3N B m ==⨯=

2.3.8锚杆的布置方式

按设计要求锚杆采用三花形布置方式，间排距800mm×800mm 从顶开始，依次由腮部至帮，巷道断面每排

()10.513.125130.8

P D ==≈根 ，取13根。 2.3.9 锚固剂

锚杆锚固为树脂药卷锚固，每根锚杆均用直径为φ20mm ，规格为中速Z2335的树脂药卷，每孔2卷药。药卷凝胶时间3~4分钟，固化时间15公钟。