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） 两帮破坏围C 的确定

2

22 1.5[-]()

cos(

/2)2cot (45)1

12t c c

t

t y k k l

k l h C u k u σσσσα?

+-=+---

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——煤层的摩擦角（°）。

（2） 巷道顶板破坏围的确定

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 450.5

0.10.1 2.4()tan tan 45b a

l m ?++=+=+=?

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，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：

[]

234a 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/(KrLcosα)

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=++（

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

α——岩层倾角，30度。

1锚索排距的计算

需要锚索承载的有潜在跨落趋势的围岩载荷为

W bB γ=?

式中：

B ——巷道跨度，m ；

γ——破坏区煤岩体容重，KN/m 3

b ——锚索排距，m 。

?——顶板破坏高度，m 。

(2)潜在危岩在下滑趋势时的摩擦阻力f ，即

22h h f b p u Bb p u =?+?

式中：

u ——摩擦系数；

P h ——作用滑移面上的水平应力，KN;

2h P (45)22tg γ?

?

=-

式中：

?——摩擦角，（。）

则

22()(452f b B tg tg ?

γ?=+??-

（2） 求锚索的排距。根据锚索的屈服载荷Y 1，按每排安装n 根锚索考虑，

有

nY 1=W-F f

式中：

Y 1——锚索的屈服载荷，KN 。

2212(45)2[(45)]

2nY B tg tg b B tg tg ?

γ??

γ?+??-=?-??-

1 悬吊载荷高度的确定

（1）按拱形冒落高度确定

2B

h f =

式中：

h ——载荷体高度；

B ——巷道跨度；

f ——坚固性系数；

（2）按三角形冒落计算

h B α=

式中：α—经验系数

（3）按关键层理论计算

i h h =∑

式中：h i ——关键层下各软弱分层厚度。