锚杆支护理论计算方法.docx

1、锚杆支护参数确实定一、锚杆长度LNL+L2+L=0. 1+1. 5+0. 3=1. 9m式中：L锚杆总长度，m；L1 锚杆外露长度（包括钢带+托板+螺母厚度），取0. Im；L2锚杆有效长度或软弱岩层厚度，m；L3锚入岩（煤）层内深度（锚固长度），按经历L3300mmo（一）锚杆外露长度L1Ll=（0. 1-0. 15）m,钢带+托板+螺母厚度 +0.020.03） （-）锚入岩（煤）层内深度（锚固长度）L31. 经历取值法?在锚杆喷射混凝土支护技术标准?GBJ8685“第三节锚杆支护 设计中、第3. 3.3条第四款规定：第3. 3. 3条端头锚固型锚杆的设计应遵守以下规定:一、杆体材料宜用2

2、0%硅钢筋或3号钢钢筋;二、杆体直径按表3. 3. 3选用;三、树脂锚固剂的固化时间不应大于10分钟,快硬水泥的终凝时 间不应大于12分钟;四、树脂锚杆锚头的锚固长度宜为200250毫米,快硬水泥卷锚 杆锚头的锚固长度Y -被悬吊岩石的容重，取24KN/m3；a1/2巷道掘进宽度，m；兀-一锚杆有效长度（顶锚杆取b冒落拱高度）,取1. 31m；（帮）锚杆间排距式中：D锚杆间、排距，m；J 锚杆设计锚固力，105 KN/根h巷道掘进高度，m；K 平安系数，一般取23； Y一-被悬吊岩石的容重，取24KN/m3； a1/2巷道掘进宽度，m；一帮锚杆排拒（同顶锚杆排拒）,取m；4.根据“组合梁原理&

3、quot;计算锚杆间、排距式中：D锚杆间、排距，m；mi 最上一层岩石厚度，m；° i 最上一层岩石抗拉强度（MPa）, nJ'取实验强度的0. 3-0.4 倍；K-平安系数，一般取23； P本层自重均布载荷，P=ml XrlMPa；rl 最下面一层岩层的容重，取24kN/m3； 经计算选择锚杆间距X排距=900mmX 900mm符合要求。三、锚杆直径?方法一？：经历公式式中:d 锚杆最小直径，mm；L 锚杆长度，mm；?方法二?:d=-2式中：d 锚杆最小直径(mm)；Q 锚杆设计锚固力MPa), 100KN取380MPaot锚杆杆体的抗拉强度(MPa),取380MPa；?

4、方法三?：根据杆体承载力和锚固力等强度数值加以确定式中：D-锚杆间、排距，m；0-锚杆设计锚固力，105 KN/根。锚杆杆体抗拉强度(MPa)；四、锚固力N?方法一?：(可按锚杆杆体的屈服载荷计算)7V=£3xcr)(5)-1=0. 25X3. 14 X (20)2 X 335=105 (KN)式中：。柘杆体材料的屈服极限(*20mm螺纹钢为335MPa)；d杆体直径d=20mmo?方法二？：N = KL2d2r(§)-2式中：Q _锚杆锚固力,kNK f杆平安系数，取23；L2 锚杆有效长度(m)；d锚杆杆体直径(m), d=O. 02 m；r T苗杆视密度，t/m3；五

5、、锚杆角度靠近巷帮的顶板锚杆安设角度与垂线成15。，其它锚杆垂直于巷道顶部安设。六、锚杆的选择1、常用锚杆杆体的材料性能常用钢材及其性能见表5；锚杆适宜选用45Mn罗纹钢，其承载能力见表6。2、锚杆的选择巷道锚杆选择O=20mm> 45Mn螺纹钢锚杆。锚固力 Q =10. 7t<12. 4t3、锚固剂确实定锚杆支护巷道采用树脂锚固剂。树脂锚固剂应具备的主要特性见 表7,树脂锚固剂产品型号见表8,树脂锚固剂的规格见表9,树脂 锚固剂的主要技术指标见表10。有关煤矿标准择录:+了:+了:+了:+二:+了 :+二:+了:+二:+二:+了 :+二:中华人民共和国国家标准锚杆喷射混凝土支护技

6、术标准GBJ 86-85主编部门：中华人民共和国冶金工业部批准部门：中华人民共和国国家方案委员会实行日期:一九八六年七月一日关于发布?锚杆喷射混凝土支护技术标准?的通知计标1985 2064 号根据原国家建委(81)建发设字第546号文的通知，由冶金工业部 负责主编，由冶金工业部建筑研究总院会同有关单位编制的？锚杆喷 射混凝土支护技术标准？己经有关部门会审。现批准?锚杆喷射混凝土 支护技术标准?GBJ 86-85为国家标准，自一九八六年七月一日起施 行。本标准由冶金工业部管理，其具体解释等工作由冶金工业部建筑 研究总院负责。国家方案委员会一九八五年十二月十七日第3. 3.8条设计局部锚杆时，拱

7、腰以上的锚杆对危石的抗力可按以下公式验算：水泥砂浆锚杆K GWn As fst（3. 3. 8-1）预应力锚索或预应力锚杆K GWn P（3. 3. 8-2）或 K GWn Ay 。con （3. 3. 8-3）式中G锚杆或锚索承受的危石重量（牛顿）；As单根锚杆杆体的截面积（厘米2）;Ay单根预应力锚索或预应力锚杆杆体截面积（厘米2）n锚杆、预应力锚索或预应力锚杆的根数；fst 水泥砂浆锚杆钢筋设计抗拉强度（牛顿/厘米2）;P单根预应力锚索或预应力锚杆的预张拉力值（牛顿）；。con预应力锚索或预应力锚杆张拉控制应力（牛顿/厘米）； K平安系数，取2。第3. 3.9条拱腰以下及边墙局部锚杆的抗

8、力可按以下公式验算：水泥砂浆锚杆K G1 Wf G2+n As fsv+C-A （3. 3. 9-1）预应力锚索或预应力锚杆(3. 3. 9-2)K GlWf G2+Pt+f Pn+C A式中GK G2分别为不稳定岩块平行作用于滑动面和垂直作 用于滑动面上的分力（牛顿）；As单根水泥砂浆锚杆钢筋的截面积（厘米2）;n锚杆根数；A岩石滑动面的面积（厘米2）;C一一岩石滑动面上的粘结力（牛顿/厘米2）;fsv水泥砂浆锚杆钢筋设计抗剪强度（牛顿/厘米2）;f岩石滑动面的摩擦系数；Pt、Pn分别为预应力锚索或预应力锚杆作用于不稳定岩块 上的总压力在抗滑动方向及垂直于滑动面方向上的分力（牛顿）；K平安系

9、数，取2。第3. 3.11条局部锚杆或锚索应锚入稳定岩体。水泥砂浆锚杆或预应力锚索的水泥砂浆胶结式内锚头锚入稳定岩体的长度，应 同时满足以下公式：公式1）、（3. 3. 11-2）见图形所示。l2> kdh4兀(3. 3. 11-1)(3. 3. 11-2)式中la锚杆杆体或锚索体锚入稳定岩体的长度厘米）;dl锚杆钢筋直径走私或锚索体直径厘米）;d2锚杆孔直径（厘米）;fst 锚杆钢筋或锚索体的设计抗拉强度（牛顿/厘米2）；fcs水泥砂浆与钢筋或水泥砂浆与锚索的设计粘结强度牛顿/厘米2）；fcr水泥砂浆与孔壁岩石的设计粘结强度牛顿/厘米2）；K平安系数，取1.2。GB 1499. 2-2

10、007钢筋混凝土用钢7. 3. 1钢筋的屈服强度屈1、抗拉强度Rm、断后伸长率A、最大力总 伸长率Agt等力学性能特征应符合表6的规定。表6中所列各力学性 能特征值，可作为交货检验的最小保证值。表6牌号Rc/MPa& /MPaA / %A8t/%不小于HRB335HRBF33533545517HRB400HRBF400400540167.5HRB500HRBF50050063015锚喷支护工程质量检测规程MT/T5015-965锚杆抗拔力检测5. 1检测方法用锚杆拉力计作锚杆抗拔力检测，根据检测结果评判锚杆抗拔力和安装结实程度的质量状况。锚杆拉力计应符合以下要求：a）最大工作荷载不小于

11、70kN；b）工作行程不小于10mm；c）测力装置应使用标准精细压力表或数据显示系统，精细度等 级宜为0.5级。5. 2检测程序5.2. 1确定检测数量：巷道每3050ni,取样不少于一组。立井、 酮室每300根锚杆或300根以下，取样不少于一组；300根以上，每 增加1300根，相应多取样一组。设计或材料变更，应另取一组。 每组不得少于3根。在同一检查点内均匀取3根或3根以上作为一组。5. 2. 4将压力表读数数显值）按公式5. 2.4换算成锚杆抗拔力:F 二 CPS（5.2.4）式中：F锚杆抗拔力N）；C压力表值与锚杆抗拔力之间相关系数，在仪器标定时确定;P压力表读数（MPa）；S锚杆拉力

12、计千斤顶活塞面积（mm2）。TVET中华人民共和国煤炭行业标准树脂锚杆锚固剂Resin anchor boltsCapsules5 技术要求5. 1原材料锚固剂所用原材料应符合有关国家标准和行业标准要求。5.2外观树脂锚固剂应装填饱满，质地柔软，颜色均匀，树脂胶泥不分层沉淀，封口 严密，无渗漏，各型号锚固剂的标识应符合表1的规定。5.3直径、长度偏差锚固剂直径偏差为±0. 5mm；长度偏差为±10nmi。5.4树脂胶泥稠度环境温度为(22±1) °C时，不小于16mm05.5凝胶时间应符合表1的规定。5.6抗压强度环境温度为22土1) C、龄期24h条件

13、下，用于端锚的锚固剂其抗压强度 应不小于60MPa,用于全锚的锚固剂其抗压强度应不小于40MPao5.7锚固力应符合表3的规定MT 146. 12002表3锚固力规定值kN类 型CKaCKKZM龄期/min3101530螺纹钢杆体0 s3335MPa22mm>1256 20mm>10518mm>855.8有效期16mm>75圆钢杆体0 sN235MPa6 22mm>904)20mm>70<1> 18mm>604)16mm>505. 8. 1环境温度为2025笆室内存放时，不小于3个月。5. 8.2 80°C热稳定性试验，不小

14、于16h。煤矿锚杆支护技术标准（新）ICS 73.100. 10D 97备案号：269212010 MT2009- 12-11 发布2010- 07-01 实施中华人民共和国煤炭行业标准MT/T 11042009煤巷锚杆支护技术标准Technical specifications for bolt supporting in coalroadway国家平安生产监视管理总局发布4.3. 1 一般要求设计选用的煤巷锚杆支护材料应符合国家标准和相关行业标准，并具宜为300400毫米;五、托板可用3号钢,厚度不宜小于6毫米,尺寸不宜小于150X150 毫米;六锚头的设计锚固力不应低于50千牛顿;七、效

15、劳年限大于5年的工程,应在杆体与孔壁间注满水泥砂浆。 般取300mm 400mm2. 理论估算法?在锚杆喷射混凝土支护技术标准?GBJ86-85 “第三节锚杆支护 设计中规定：第3.3. 11条 局部锚杆或锚索应锚入稳定岩体。水泥砂浆锚杆 或预应力锚索的水泥砂浆胶结式内锚头锚入稳定岩体的长度,应同时 满足以下公式:公式(3. 3. 11-1) > (3. 3. 112)见图形所示。I2 (3.3. 11-1)(3.3. H-2)式中la锚杆杆体或锚索体锚入稳定岩体的长度(cm)；dl_锚杆钢筋直径走私或锚索体直径(cm)；d2锚杆孔直径(cm)；“锚杆钢筋或锚索体的设计抗拉强度(N/ci

16、if)；如水泥砂浆与钢筋或水泥砂浆与锚索的设计粘结强度(N/cm)；圆钢为2.5MPa,螺纹钢为5MPa。 有产品合格证。锚杆（锚索）杆体及其附件、其它组合构件等的力学 性能应相互匹配。4. 3.2锚杆、托板、螺母4. 3. 2. 1金属杆体、托板、螺母应符合MT 146.2-2002的规定。4. 3. 2. 2树脂锚杆玻璃纤维增强塑料杆体应符合有关标准的规定。4. 3.3锚固剂树脂锚固剂应符合MT 146. 1-2002的有关规定。锚固剂生产厂家应提供质量合格证。4. 3.4钢带钢带的选用应根据巷道具体情况选用不同型号和规格，钢带材料抗拉强度应不低于375MPa。4. 3. 5锚索4. 3.

17、 5. 1锚索用钢绞线应符合GB/T 5224-2003的规定；应优先选用 抗拉强度等级不低于1860MPa,延伸率不小于3. 5%,直径不小于 15. 2mm的钢绞线。4. 3. 5. 2与钢绞线配套的锚具应符合GB/T 14370-2000的规定。4. 3. 5. 3锚索托板的承载力应符合MT/T 942-2005的要求。fcr-水泥砂浆与孔壁岩石的设计粘结强度（N/cnf）；砂浆与石 灰岩粘结强度为2. 5MPa,砂浆与粘土岩粘结强度为1. 8MPa,K平安系数,取1.2。（三）锚杆有效长度或软弱岩层厚度L21. 根据“悬吊理论确定L2L2=KH式中：K 平安系数，一般取2；H 软弱岩层

18、厚度，m；2. 根据“普氏自然平衡供理论"确定L2顶板锚杆有效长度L2顶当 f33 时，必顶（2）-1- + /tanf45°-）当fV3时，心顶=b、= L一2J顶式中：K 平安系数，一般取1.5-2；b或bl -（普氏免压拱高）围岩松动圈冒落高度，m；B 一-巷道开掘宽度，此处取B=5. 3m；f 一-巷道顶板的岩石普氏巩固性系数，（煤取2.5）；H -巷道掘进高度，取3. 3m；/顶-一顶板岩石普氏系数；（煤取2. 5）；企一-两帮围岩的似内摩擦角，取扁反算；刃=arctan（扁）=arctan（2. 5）=68. 2°帮锚杆有效长度L2帮确实定-3-3cg

19、45。芍=0. 64 m=1.27 m式中：C -帮破碎深度S）；H -巷道掘进高度，取3.3m； 3 -一两帮围岩的内摩擦角，取40° ；B -巷道开掘宽度，5. 3m；岩石普氏系数；（煤取2. 5）；将以上L】、L2> L3的值代入式得:L 顶NLi +L2顶+L3L 帮NLi +L2 帮+L33. 根据“组合拱理论"计算L2组合拱理论设计锚杆的支护参数，一般适用于围岩破碎，巷道断面 为拱顶的巷道I、两帮煤体受挤压深度C二 (2. 8X24X100X1/(1000X2. 5X 1) XCosl. 5° -1)X3. 3Xtan (45° -68

20、.2° /2)二2. 05 (m)式中：K-自然平衡拱角应力集中系数，与巷道断面形状有关;矩形断面，取2. 8r -一上覆岩层平均容重(KN/m3),取24KN/N；/ -一 巷道埋深(m),取100m；B -一固定支撑力压力系数，按实体煤取1;fc 煤层普氏系数，取2. 5；Kc -一煤体完整性系数(取0. 9-1.0),取1；。一-煤层倾角，取3° ；h 巷道掘进高度m,取3. 3m；9 -煤体内摩擦角，可按fc反算，取68.2° ；=arctan(2. 5) =68. 2°II、潜在冒落高度b= (2. 65+1.26) Xcos3° /

21、(0. 45X3)=2.89 (m)式中：a顶板有效跨度之半(in),取2.65m；C两帮煤体受挤压深度(m),由式计算得1.05m；Ky直接顶煤岩类型性系数；取0. 45当岩石f二3-4时，取0.45；f=4-6 时,取 0.6；f=6-9 时，取 0. 75；Fy直接顶普氏系数，取3；。一一层倾角，取5。；m、两煤帮侧压值Qs=2. 8X3X 1. 26X 13X 3. 3Xsin3° +2. 89Xcosl. 5°Xtg (45-68. 2/2)=185(kN/m2)式中：K 自然平衡拱角应力集中系数，与巷道断面形状有关；矩形断面，取2. 8；n -一采动影响系数（取

22、2-5）,取3C两帮煤体受挤压深度（m）,由式计算得1. 26m；f 煤体容重（KN/虻），取24 KN/m3；h 巷道掘进高度in,取3. 3m；a -煤层倾角，取3° ；b -潜在冒落高度，由式计算得2. 89m；P -煤体内摩擦角，可按fc反算得68.2°12 疔C匕2顶云）将以上L、L2、L,的值代入式得：L 顶 NL1+L2顶+L3L 帮 NL1+L2 帮+L34. 根据“组合梁原理“计算L2组合梁理论只适合层状顶板锚杆支护的设计，对于巷道的帮、底 不适用，组合梁厚度越大，梁的最大应变值越小。组合梁充分考虑了 锚杆对离层和滑动的约束作用，原理上对锚杆作用分析的比拟

23、全面， 但是它存在以下明显缺点。a.组合梁有效组合厚度很难确定。b.没有考虑水平应力对组合梁 强度、稳定性及锚杆荷载的作用。其实，在水平应力较大的巷道中， 水平应力是顶板破坏、失稳的主要原因。式中：K1 与施工方法有关的平安系数。掘进机掘进2-3； 爆破法掘进3-5；巷道受动压影响5-6P -组合梁自重均布载荷(MPa),取0. 06MPa；伊与组合梁层数有关的系数组合层数：123 N4°值： 1.00.750.70.65B -一巷道跨度(m),取5. 3m；。1最上一层岩层抗拉计算强度(MPa),可取试验强度的0. 3-0. 4倍，(没有参数)？。x 原岩水平应力a x= X rz =0.4X24X 10-9X100X 103=0.000960MPa式中：义一侧压力系数，一般为0.25-0.4,/上覆岩层平均容重，取24KN/nA 8-巷道埋深(m),取