1、锚杆长度计算
计算公式:L≥L1+L2 + L3
式中:L—锚杆总长度,m
L1—锚杆在巷道中的外露长度 m,(一般取0.15m)。
L1=钢带厚度+托板厚度+螺母厚度+(0.02~0.05),m
L2—锚杆的有效长度(顶锚杆取免压拱高度b,帮锚杆取煤帮破碎深度c):
免压拱高度b=[B/2+Htan(45°-ω帮/2)]/ƒ顶 m
煤帮破碎深度c= Htan(45°-ω帮/2) m
式中: B—巷道黄宽 m
H—巷道黄高 m
ω帮—巷帮围岩的内摩擦角 °
(岩石内摩擦角定义:岩石破坏极限平衡时剪切面上的正应力和内摩擦力形成的合力与该正应力形成的夹角。
网上查:常用岩土材料参数和岩石物理力学性质一览表)
ƒ顶—顶板岩石暜氏系数(坚固性系数),指南p21
L3—锚杆锚入煤(岩)层内的深度 m(顶锚杆取0.8m,帮锚杆取0.6m)
2、锚杆间距、排距计算
根据每根锚杆悬吊的煤(岩)体重量G=ab L2r [a、b分别为锚杆间、排距,r为煤(岩)体比重],通常a=b,则
G=a2 L2r,为安全起见,再考虑安全系数Κ(取2),故锚杆锚固力Q(取70kN)应≥2 G ,则
锚杆间、排距a≤(Q/2 L2γ)1/2
3、锚杆直径计算——一般不计算
根据锚杆承载力和锚固力等强度确定,锚杆直径d的计算公式:
锚杆直径d=35×52(Q1/2/δ)
式中Q—锚杆锚固力 kN (取70kN)
δ—锚杆抗拉强度 MPa
通过以上计算,顶、帮锚杆规格为Ø20×2400mm无纵筋建筑螺纹钢锚杆。顶、帮锚杆间排距为800×800mm。
1、锚索长度计算
计算公式:L≥La+Lb + Lc+ Ld
式中,L—锚索总长度 m
La——锚索锚入稳定岩层长度 m(不小于1m,取1.2m) 【了解一下: La≥K(d1ƒ古方温经贴s/4 ƒc)
式中K——安全系数;取2
d1——锚索直径 mm
ƒs——锚索抗拉强度,N/㎜2;
ƒc——锚索与锚固剂的粘合强度,N/㎜2;取10】
Lb—锚索需悬吊的不稳定岩层厚度 m(自由段长,不小于3m)
Lc——托板、锁具厚度 m,取0.1m
Ld—需外露的涨拉长度 m ,取0.2m
2、锚索间距计算
(+825轨道巷)根据地质钻孔柱状分析,直接顶无坚硬岩层。为防止巷道顶板发生大面积整体垮落,用Ø17.8mm、L=6200mm的钢绞线,将锚杆加固的"组合梁"整体悬吊于坚硬岩层中,计算锚索间距,冒落方式按最严重的冒高大于锚杆长度的整体冒落考虑。计算按最严重的矩形巷道考虑。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:d≥nF2/[BHγ-(2F1Sinθ)/b]
式中:d—锚索间距 m
N—锚索排数 排
F2—锚索极限承载力 KN (取值应小于拉断载荷)
【附:常用锚索的拉断载荷Φ15.2mm——260KN
Φ17.8mm——353KN
Φ18mm——408KN
Φ20mm——510KN
Φ22mm——607KN】
H—巷道垮落高度 m
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γ—顶板岩体密度 KN/m3
F1—锚杆锚固力 KN (取70 KN)
θ—角锚杆与顶板的夹角 °(按75°计算)
b—锚杆排距 m
3、锚索数目计算
根据悬吊理论、组合梁理论和巷帮劈裂理论来计算。
(1)全锚索支护时:
方法一: N≥K*(W/P断)
式中N——锚索数目
K——安全系数 一般取2
W——被悬吊岩层自重 KN , 计算公式如下:
W=B*∑h*∑γ洛杉矶大地震*D
B—eis巷道掘进宽度 m
∑h—悬吊的岩层厚度 m
∑γ山野风情—甘肃政法学院学报悬吊岩层的平均容重 KN/m3
D—锚索排距 m
P断——锚索的最低破断力 KN
方法二:
根据悬吊理论校核锚索承载能力的公式和《阳泉矿区锚索支护手册》nA≥KG得到 n≥KG/A 根/ m2
式中:K----安全系数,取2
G----单位面积上离层岩层或危石重量(KN)
n----单位面积上的锚索数量(根/ m2)
A---锚索设计承载能力, KN(应小于锚索拉断载荷)
(2)锚杆、锚索联合支护时:
因顶板主要靠锚索和角锚杆悬吊,其中,两帮角锚杆悬吊的岩层重量为G1 G1=n*FSinθ KN
式中 n——两帮角锚杆数量
F——锚杆锚固力 KN (取70 KN)
θ——角锚杆与顶板的夹角 °(按75°计算)
则,锚索所悬吊岩层的重量为G2 G2= W-G1
式中W——被悬吊岩层自重 KN , 计算公式如前所述
根据支护强度校核公式可得 N≥K*( G2/P断)
式中N——锚索数目
K——安全系数 一般取2
G2——锚索所悬吊岩层的重量 KN
P断——锚索的最低破断力 KN