锚杆长度、间排距、直径计算公式.doc

顶板锚杆支护间排距、长度、直径计算方法一、使用适用条件和地点1、 田庄煤矿二水平北翼皮带巷、二水平南翼皮带巷等开拓大巷2、 巷道宽B=3.8m，巷道高H=2.5m，巷道顶板为泥岩（页岩），经查设计手册P254页表1-4-37，得该顶板岩石普氏岩石坚固性系数为f=3，或者部分段f2。一、锚杆长度计算1、计算公式L=L1+L2+L32、L1的计算L1=铁垫板厚（铁托盘）+螺母厚+（20-30mm），我矿铁垫板（铁托盘）厚度为8mm，螺纹钢用螺母厚度为30mm，由上得 L1=8mm+30mm+30mm=68mm3、L3的计算（1）、经验取值法L3为深入老丁长度，可按经验取L3300mm，因我矿17煤巷道顶板在距顶板上1-1.5m处没有老顶，亦可套用设计手册P2671页表6-1-88中L3计算公式，此时老顶取概念为载荷高度、破碎带高度以外的非破碎稳定带。根据我矿17煤巷道顶板特性可取L3=500mm。（2）、理论估算法按锚固粘结力（*d*c *L3）等于杆体屈服（软钢）或拉断承载力（）得公式估算如下：L3=d*t/(4*c)=其中：d -锚杆直径，单位mm，暂取锚杆直径为d=16mm，t -杆体材料的设计抗拉强度，单位MPa，经查设计手册P2666页表6-1-80得螺纹钢锚杆（16锰）屈服强度为340MPa，抗拉强度为520MPa。c -锚杆与砂浆的粘结强度；圆钢c2.5MPa，螺纹钢c5MPa，所得L3尚需对砂浆与孔壁岩石间粘结强度进行校核，砂浆与石灰岩粘结强度为2.5 MPa，砂浆与粘土岩粘结强度为1.8 MPa。开拓大巷选用螺纹钢锚杆，因砂浆与粘土岩粘结强度为1.8 MPa，所以取c=1.8 MPa，所以根据公式计算如下：L3=16mm*520MPa/（4*1.8 MPa）=1155mm；或L3=16mm*340MPa/（4*1.8 MPa）=755mm4、L2的计算（1）、L2的取法有很多种，其中取L2伪顶厚度、取L2易碎直接顶厚度、L2取不同岩体的经验载荷高度均不适合我矿现场条件。（2）、L2取普氏免压拱高（b或b1）当f3时，L2=b=当f2时，L2= b1=，m其中：B -巷道掘进跨度，m，南皮、北皮跨度均为B=3.8m，f-巷道顶板的普氏岩石坚固性系数，H- 巷道掘进高度，此处取H=2.6m-两帮岩层的似内摩擦角，此处取40当f3时：L2=b=633mm当f2时：L2=b1=1.556m5、根据以上计算得出当f3时：L=L1+L2+L3=68mm+500mm+633mm=1201mm或者（达到锚杆屈服强度）L=L1+L2+L3=68mm+755mm+633mm=1456mm或者（达到锚杆拉断强度）L=L1+L2+L3=68mm+1155mm+633mm=1856mm二、锚杆直径计算1、各种类型的锚杆的锚固力Q，锚杆杆体承载力P：P =由P=Q 得： d=1.13其中Q的取定方法： 按现场锚固力拉拔实验数据平均值； 按经验数据, 楔缝式锚杆毛鼓励可按下列经验公式计算：f=37,Q=18.5*f-12,KNf=812,Q=181.0-6.3*f-12,KN根据我矿经验取值为64KN；查设计手册P2666页表6-1-80得螺纹钢锚杆（16锰）屈服强度为340MPa，抗拉强度为520MPa。由此得d=1.13=1.13=12.54mm由此得： 螺纹锚杆直径为12.54mm。三、锚杆间排距计算a=或a=0.887d其中：t -杆体抗拉强度，MPa，经查设计手册P2666页表6-1-80得螺纹钢锚杆（16锰）屈服强度为340MPa，抗拉强度为520MPa。-岩体容重，KN/m，经查表P230页表1-4-6知页岩容重为=G*2.4g/cm=9.8*2.4g/cm=23.52KN/mk-安全系数，一般取1.51.8，此处取k=1.8通常a=b（锚杆间距与锚杆排距相等）锚杆悬吊岩体质量：G=,由kG=Q，或kG=（杆体承载力）得上面左等式a=0.887dL2 -巷道顶板岩体破碎带高度，m，根据上面计算可知L2=0.633md -锚杆杆体直径，mm，此处可取d=16mm(d=12.54mm)a -锚杆间