錨桿支護理論計算方法

1、1 錨桿支護參數(shù)的確定 一、錨桿長度 L L 壬1+L+L2+L+L3 =0.1+1.5+0.3=1.9m 式中： L L 錨桿總長度，m; L1錨桿外露長度（包括鋼帶+托板+螺母厚度），取0.1m; L2L2錨桿有效長度或軟弱巖層厚度，m; L3L3錨入巖（煤）層內深度（錨固長度），按經驗 L3L3 300mm。 （一）錨桿外露長度L1 L1=（0.10.15）m,鋼帶+托板+螺母厚度+（0.020.03） （二）錨入巖（煤）層內深度（錨固長度）L3 1. 經驗取值法 在錨桿噴射混凝土支護技術規(guī)范GBJ86-85“第三節(jié)錨桿支護設計”中、鏗.3.3條第四款規(guī)定： 第 3.3.33.3.3 條

2、端頭錨固型錨桿的設計應遵守下列規(guī)定： 一、桿體材料宜用20錠硅鋼筋或3號鋼鋼筋； 二、桿體直徑按表3.3.3選用； 三、樹脂錨固劑的固化時間不應大于10分鐘，快硬水泥的終凝時間不應大于12分鐘； 2 四、樹脂錨桿錨頭的錨固長度宜為200250毫米，快硬水泥卷錨桿錨頭的錨固長度 宜為300400毫米; 五、托板可用3號鋼,厚度不宜小于6毫米,尺寸不宜小于150X150毫米； 六、錨頭的設計錨固力不應低于50千牛頓； 七、服務年限大于5年的工程，應在桿體與孔壁間注滿水泥砂漿。 一般取300mm400mm 2. 理論估算法 在錨桿噴射混凝土支護技術規(guī)范GBJ86-85“第三節(jié)錨桿支 護設計”中規(guī)定:

3、 第3.3.11條局部錨桿或錨索應錨入穩(wěn)定巖體。水泥砂漿錨桿 或預應力錨索的水泥砂漿膠結式內錨頭錨入穩(wěn)定巖體的長度滿足下列公式: 公式（3.3.11-1）、（3.3.11-2）見圖形所示。 d2錨桿孔直徑（cm）;，應同時 l2-kdft 4fcs (3.3.11-1) lklk- -d d 4d4d2f fcr (3.3.11-2) 式中l(wèi)a 錨桿桿體或錨索體錨入穩(wěn)定巖體的長度（cm）; d1 錨桿鋼筋直徑走私或錨索體直徑（cm）; 3 fst錨桿鋼筋或錨索體的設計抗拉強度（N/cm2）; fcs水泥砂漿與鋼筋或水泥砂漿與錨索的設計粘結強度 （N/cm2）;圓鋼為2.5MPa，螺紋鋼為5MP

4、a。 fcr水泥砂漿與孔壁巖石的設計粘結強度（N/cm2）；砂漿與石灰?guī)r粘結強度為2.5MPa，砂漿與粘土巖粘結強度為1.8MPa, K安全系數(shù)，取1.2。 （三）錨桿有效長度或軟弱巖層厚度L2 1. 根據(jù)“懸吊理論”確定2 L2=KH 式中：K-安全系數(shù)，一般取2; H-軟弱巖層厚度，m; 2. 根據(jù)“普氏白然平衡供理論”確定L2 頂板錨桿有效長度L2頂 R_ 當f與時，L2頂=b=K-1 2f 旦Htan45- 當fv3時，L2頂=b1=:-2 f頂 式中：K-安全系數(shù)，一般取1.52; b或b1-（普氏免壓拱高）圍巖松動圈冒落高度，m; B-巷道開掘寬度，此處取B=5.3m; f-巷道頂

5、板的巖石普氏堅固性系數(shù)，（煤取2.5）; H-巷道掘進高度，取3.3m; 4 f頂頂板巖石普氏系數(shù)；（煤取2.5）; -兩幫圍巖的似內摩擦角，取&頁反算; =arctan=arctan（f頂）=arctan（2.5）=68.2 幫錨桿有效長度L2幫的確定 |_2幫=c=Htan45一竺i-3 I2） =0.64m 或 =1.27m 式中：c-幫破碎深度（m）; H-巷道掘進高度，取3.3m; 您-兩幫圍巖的內摩擦角，取40 ; :=arctan（f） B-巷道開掘寬度，5.3m; f巖石普氏系數(shù)；（煤取2.5）; 將以上LI、L2、L3的值代入式得： L頂LI+L2頂+L3 L幫LI+

6、L2幫+L3 3. 根據(jù)“組合拱理論”計算2 組合拱理論設計錨桿的支護參數(shù)，一般適用于圍巖破碎，巷道斷面 為拱頂?shù)南锏?L2幫= B-1 B1 -4 5 I、兩幫煤體受擠壓深度C 八，KHB C=(cos-1)htan(45-) 1000fcKc22 =(2.8X24X100X1/(1000X2.5X1)Cos1.5-1) 冷.3xtan(45-68.2/2) =2.05（m） 式中：K白然平衡拱角應力集中系數(shù)，與巷道斷面形狀有 關；矩形斷面，取2.8 r-上覆巖層平均容重（KN/m3）,取24KN/m3; H-巷道埋深（m）,取100m; B-固定支撐力壓力系數(shù)，按實體煤取1; fc-煤層普

7、氏系數(shù)，取2.5; Kc-煤體完整性系數(shù)（取0.9-1.0），取1; a-煤層傾角，取3； h-巷道掘進高度m,取3.3m; 甲-煤體內摩擦角，可按fc反算，取68.2 =arctanf頂 =arctan(2.5)=68.2 n、潛在冒落高度b b=(：C)COSC(2 Kyfy =(2.65+1.26)cos3/(0.45冷)=2.89(m) 6 式中：a頂板有效跨度之半（m）,取2.65m; C兩幫煤體受擠壓深度(m),由式計算得1.05m; Ky直接頂煤巖類型性系數(shù)；取0.45 當巖石f=3-4時，取0.45; f=4-6時，取0.6; f=6-9時，取0.75; Fy直接頂普氏系數(shù)，取

8、3; a煤層傾角，取5； m、兩煤幫側壓值Qs a即 Qs=KnC，煤h*sin。+bcosxtan(45；) =2.8冷X1.26X133.3冷in3+2.89xcos1.5 xtg(45-68.2/2) =185(kN/m2) 式中：K K-白然平衡拱角應力集中系數(shù)，與巷道斷面形狀有 關；矩形斷面，取2.8; n n-采動影響系數(shù)(取2-5)，取3 C C-兩幫煤體受擠壓深度(m),由式計算得1.26m; r r 煤-煤體容重(KN/m3),取24KN/m3； h h-巷道掘進高度m,取3.3m; a a-煤層傾角，取3; b b-潛在冒落高度，由式計算得2.89m; 中-煤體內摩擦角，可

9、按fc反算得68.2 7 1 1- -2幫=C=C L L2頂=b=b 將以上Li、L2、L3的值代入式得: L L頂壬1+L+L2頂+L+L3 L L幫壬1+L+L2幫+L+L3 4. 根據(jù)“組合梁原理”計算2 組合梁理論只適合層狀頂板錨桿支護的設計，對于巷道的幫、底不適用，組合梁厚度越大，梁的最大應變值越小。組合梁充分考慮了錨桿對離層和滑動的約束作用，原理上對錨桿作用分析的比較全面，但是它存在以下明顯缺點。 a.組合梁有效組合厚度很難確定。b.沒有考慮水平應力對組合梁 強度、穩(wěn)定性及錨桿荷載的作用。其實，在水平應力較大的巷道中,水平應力是頂板破壞、失穩(wěn)的主要原因 L2F.935B匚 式中：

10、K1K1-與施工方法有關的安全系數(shù)。掘進機掘進2-3; 爆破法掘進3-5;巷道受動壓影響5-6 P P-組合梁白重均布載荷(MPa),取0.06MPa; 中-與組合梁層數(shù)有關的系數(shù) 組合層數(shù)：123習 值：1.00.750.70.65 B-巷道跨度(m),取5.3m; 招-最上一層巖層抗拉計算強度（MPa）,可取試驗強 8 度的0.3-0.4倍，（沒有參數(shù)）？ oX-原巖水平應力 9 二x=H=H 1-: ox=Nz=0.4X24X10-9X100X103 =0.000960MPa 式中：側壓力系數(shù)，一般為0.25-0.4, v上覆巖層平均容重，取24KN/m3; Z巷道埋深（m）,取100m

11、; 將以上LI、L2、L3的值代入式得： LLI+L2+L3 5. 按經驗公式計算錨桿長度L（加固拱理論） L=NL=N（1.1+B/101.1+B/10） =1.03.5 55 2.0 0.17， 0.2 2500 -2700 II 1.53.5 4555 L02.0 0.2 F.25 2500- -2700 in 。,6L5 3545 0,51.0 0.25- -030 2300- 2500 IV 0J0后 3035 00.5 0.30- -035 2200- -2400 V 0.050.1 2030 0.030.1 0.35- -0.45 2000- -2300 圍巖結構面的粘結力和內摩

12、擦系數(shù)表3.1.7-2 結構面分級 結構面類型 結構面特征 摩擦系數(shù) 粘結力（兆帕） 1 般結構面 結構商不貫通,起伏粗糙,無充填物 0.6 0.1 2 -般結構而 結構面貫近性差，起伏平滑，部分有充填物質 0.045l -0.6 0.06 0.1 3 一般結構 面 結構面貫通性較差，碎屑充填厚度小于起起伏差 0.35 0.45 0.03 0.。6 4 一般結構 面 平直，有薄層粘性夾泥 0.25 0.35 0- 0.02 5 一般結構面 結構面貫通性好，平直光滑，有粘性夾泥，夾泥較厚，呈塑流性狀 0.17 0,25 0 第3.3.8條設計局部錨桿時，拱腰以上的錨桿對危石的抗力 可按下列公式驗

13、算水泥砂漿錨桿 KGnAsfst(3.3.8-1) 預應力錨索或預應力錨桿 KG由P(3.3.8-2) 或KG勺Ay-con(3.3.8-3) 18 式中G錨桿或錨索承受的危石重量（牛頓）； As單根錨桿桿體的截面積（厘米2）; Ay單根預應力錨索或預應力錨桿桿體截面積（厘米2） n錨桿、預應力錨索或預應力錨桿的根數(shù)； fst水泥砂漿錨桿鋼筋設計抗拉強度（牛頓/厘米2）; P單根預應力錨索或預應力錨桿的預張拉力值（牛頓）; ocon預應力錨索或預應力錨桿張拉控制應力（牛頓/厘米）; K安全系數(shù),取2。 第3.3.9條拱腰以下及邊墻局部錨桿的抗力可按下列公式驗 算： 水泥砂漿錨桿 KG1MG2+

14、nAsfsv+CA（3.3.9-1） 預應力錨索或預應力錨桿 KG11818& & 注1 1：在（舞士1 1）1010環(huán)境溫度條件下德定*注2,2,挽拌應在蜥固劑凝膠之前完成。 5技術要求 5.1 原材料 錨固劑所用原材料應符合有關國家標準和行業(yè)標準要求。 5.2 外觀 樹脂錨固劑應裝填飽滿，質地柔軟，顏色均勻，樹脂膠泥不分層 沉淀，封口嚴密，無滲漏，各型號錨固劑的標識應符合表1的規(guī)定 5.3 直徑、長度偏差 錨固劑直徑偏差為0.5mm;長度偏差為10mm 5.4樹脂膠泥稠度 定; P壓力表讀數(shù)（MPa）; S錨桿拉力計千斤頂活塞面積（ mm2）。 MT 中華人民共和國煤炭行業(yè)

15、標準 MT146.12002 25 環(huán)境溫度為（22土）C時，不小于16mm。 5.5 凝膠時間 應符合表1的規(guī)定。 5.6 抗壓強度 環(huán)境溫度為（22土）C、齡期24h條件下，用于端錨的錨固劑其抗壓強度應不小于60MPa,用于全錨的錨固劑其抗壓強度應不小于40MPa。 5.7 錨固力 應符合表3的規(guī)定 MT146.12002 表3錨固力規(guī)定值kN 類型 CKa CK K Z M 齡期/min 3 10 15 30 螺紋鋼桿體 OSA 335MPa （|） 22mm 125 （|） 20mm 105 （|） 18mm 85 （|） 16mm 75 圓鋼桿體 OS涔35MPa （|） 22mm

16、90 （|） 20mm 70 （|） 18mm 60 （|） 16mm 50 5.8有效期 5.8.1 環(huán)境溫度為2025C室內存放時，不小于3個月 5.8.2 80C熱穩(wěn)定性試驗，不小于16h。 26 58 抗拔力 錨固長度 125mm,模擬孔直徑 2 號 mm,配套桿體為直徑 20mtn、屈服強度 500MPa 的無縱肋螺紋鋼樣體,嶙期 2h 條件下，抗搓方應不小于 100kN。 5.9 錨固力 在表 3 燃定的齡期，錨固力應不小于與之配套桿體規(guī)定屈服力的 E 倍 表 3 規(guī)定齡期單位為分鐘 類型 g g CKbCKb K K z 規(guī)定齡期 b 10 15 3D 煤礦錨桿支護技術規(guī)范（新）

17、 ICS73.100.10 D97 備案號：269212010MT 2009- 12-11發(fā)布 2010- 07-01實施 中華人民共和國煤炭行業(yè)標準 MT/T11042009 煤巷錨桿支護技術規(guī)范 Technicalspecificationsforboltsupportingincoalroadway 國家安全生產監(jiān)督管理總局發(fā)布 4.3.1一般要求 設計選用的煤巷錨桿支護材料應符合國家標準和相關行業(yè)標準，并具 有產品合格證。錨桿（錨索）桿體及其附件、其它組合構件等的力學性能應相互匹配。 27 4.3.2錨桿、托板、螺母 4.3.2.1金屬桿體、托板、螺母應符合MT146.22002的規(guī)定。 4.3.2.2樹脂錨桿玻璃纖維增強塑料桿體應符合有關標準