锚杆计算公式

锚杆计算公式

第三节  支护设计
一、确定巷道支护形式
根据柱状资料分析,5#煤顶板直接顶砂质页岩、第三砂岩,属较稳定岩层,适合锚网支护。为了将锚杆加固的“组合梁”悬吊于坚硬岩石中,需用高强锚索做辅助支护。支护方式为:锚杆+网+锚索联合支护方式。
二、支护参数设计
(1)支护参数
顶锚杆选用Φ18×2400mm的普通圆钢钢锚杆,间距750mm,排距为1000mm;顶锚索选用Φ17.8×8300mm,1860级低松弛钢绞线,锚索在巷道布置两排,间距3000mm,排距为1500mm;帮锚杆选用Φ18×2400mm的普通圆钢钢锚杆,分四排呈“五花”布置,间距750
mm,排距为850mm。
所有巷道顶锚杆锚固力不小于70kN,扭力矩不小于150N·m;帮锚杆锚固力不小于50kN,扭力矩不小于120N·m;顶锚索预紧力不小于160kN,承载力不小于320kN。
(2)采用计算法校核支护参数
1、顶锚杆通过悬吊作用,帮锚杆通过加固帮体作用,达到支护效果的条件,应满足:
L≥L1+L2+L3
式中L—锚杆总长,m;
L1 —锚杆外露长(钢带厚度+托板厚度+螺母厚度+0.01~0.05m,顶锚杆取0.07m,帮锚杆取0.15m),m;
L2 —有效长度(顶锚杆取免压拱高b,帮锚杆取煤帮破碎深度c)m;
L 3—锚入岩层内深度(顶锚杆取0.8m,帮锚杆取0.6m)m;
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普氏免压拱高: b=[B/2+Htan(45°-ω /2)]/f
式中B、H—巷道掘进跨度和高度,取Bmax=4.3m,H=3.0m;
f —顶板岩石普氏系数,f透水混凝土施工工艺顶取3;
ω—两帮围岩的内摩擦角,ω 取56.31°
bmax=[4300/2+3000×tan(45°-56.31/2)]/3=1020mm
c=3000×tan(45°-56.31/2)=909mm
根据上述公式计算得出:顶锚杆长 L≥1890mm;帮锚杆长L帮max≥1659mm。
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所选锚杆长度均能满足计算要求。
2、按锚杆所能悬吊的重量校核锚杆的排距:
每根锚杆悬吊岩体重量G=γL2a2 ,锚杆锚固力Q应能承担G的重量。为安全起见,再考虑安全系数κ,取κ=2。
кG<Q
a<(Q/κγL21/2 所选顶锚杆的锚固力Q≥65kN,计算得a<1.04m 。
因此,间、排距参数的选择均能满足计算结果。
3、悬吊理论校核锚索间距:
根据地质钻孔柱状分析,直接顶无坚硬岩层。为防止巷道顶板岩层发生大面积整体跨落,用Φ17.8×8300mm(锚入砂岩不小于1000mm深)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,靠巷道两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。
L=nF2 /[BHγ-(2F1sinθ)/ L1 ]
式中 :
L—锚索排距,m;
B—巷道最大冒落宽度。9#Ⅲ采区材料巷取4.0m;
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光纤熔接示意图H—巷道冒落高度,按最严重冒落高度取2.0m;
γ—岩体容重,26.7kN/m ;
L1—锚杆排距,取0.88m。
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F1—锚杆锚固力,65kN;
F2 —锚索极限承载力,取320kN;
θ—角锚杆与巷道顶板的夹角,75°;
n—锚索排数,9#Ⅲ采区集中高抽巷巷取2。
通过上述计算,9#Ⅲ采区集中高抽巷锚索间距L小于6.18m,
经计算可得:9#Ⅲ采区集中高抽巷所选锚索参数均满足设计要求。

本文发布于:2024-09-21 22:38:30,感谢您对本站的认可!

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