锚杆(锚索)支护设计公式001.doc

锚索支护设计
一、锚索设计锚固力
钢绞线直径为φ15.24mm时锚固力不小于200kN。
二、锚索支护参数校核
1、锚索通过悬吊作用，达到支护效果的条件，应满足：L≥L1+L2+L3
式中：
L——锚索总长度，m；
L1——锚索外露长度（包括钢带、托板、锁具厚度），m；
L2——有效长度（锚索取围岩松动圈冒落高度b），m;
L3——锚入岩（煤）层内深度，m。
其中
L1=0.20m
L2=b(锚索取围岩松动圈冒落高度)
b=
式中
B——巷道掘宽（切眼掘宽4.6m）
H——巷道掘高(3.6m)
——顶板岩石普氏系数；(取2.5)`
——两帮围岩的似内摩擦角，=。
带入公式算的b=1.18m
L2=1.18m
L3=锚固剂体积/锚索眼面积与锚索横截面之差（锚固剂型号；CK2335，使用数量：4根，锚索直径：15.24mm，锚索眼直径：28mm）
带入公式得L3=2.6m
L1+L2+L3=0.20m+1.18m+2.6m=3.98m

2、锚索长度校核，应满足
式中
——锚索总长度，m；
——锚索深入到较稳定岩层的锚固长度，m；

其中：
——安全系数；(取2)
——锚索直径；（15.24mm）
——锚索抗拉强度，N/㎜2；(1426.05)
——锚索与锚固剂的粘合强度，N/㎜2；（10）
带入公式得La≥1.1m

——需要悬吊的不稳定岩层厚度，m；(2.2m，经实际打眼，我矿顶板2m以上为砂岩)
——托板及锚具的厚度，m；
——外露张拉长度，m；(LC+Ld=0.20m)
带入公式≥1.1m+2.2m+0.20m≥3.50m
以上得出：我矿锚索长度为4.2m满足设计要求。
3、校核锚索间、排距：应满足

式中
——锚索间、排距，m；
——锚索设计锚固力，kN/根；
k——安全系数，一般取2；（松散系数）
L2——有效长度（取b）;
——岩体容重
其中
G取200kN/根
K取2
L2=1.18m(上式已算出)
取25kN/m3
算的a<5.82m
经验公式：L/S≥2（L为锚索孔深，S为间排距）
我矿切眼内锚索排距1m,间距为1.6m,我矿锚索参数很大程度上满足锚索间排距校核公式和经验公式。
经上述计算及验算得出结论：我矿锚索选长4.2m,排距1m,间距1.6m足以满足支护要求，且满足锚索大于4m的国家要求。
附表1锚索抗拉强度（1MPa=1N/mm2）
锚索直径（mm）抗拉强度（N/mm2）抗拉强度（MPa）φ15.241426.051860φ17.801427.311860φ21.601376.111770附表2煤岩容重
岩性容重（kN/m3）砂岩21.58-26.59页岩22.56-25.70煤11.77-13.72附表3预应力钢绞线技术指标
规格mm破断负荷kN屈服负荷kN伸长率%L0≥5001000h松弛率≤强度Mpaφ15.24264.6-269.4≥234.64-5.52.51860

4、悬吊理论校核锚索排距：
L≤nF2/[BHγ-（2F1sinθ）/L1]
式中L---锚索排距，m；
B---巷道最大冒落宽度，m；
H---巷道最大帽落高度，m；（最大取锚杆长度）
γ---岩体容重，kN/m3（包括顶煤+直接顶）
L1---锚杆排距,m,
F1---锚杆锚固力,kN;70
F2---锚索极限承载力,kN;
θ---角锚杆与巷道顶板的夹角,75°;
n---锚索排数,取1。
5、加强锚索数目的校核，应满足
式中——锚索数目；
——安全系数；2
——锚索最低破断力，kN；
——被悬吊岩石的自重，kN；

其中：——巷道掘进荒宽，m；
——锚索间排距，m；
∑——悬吊岩石厚度，m；
∑——悬吊岩石平均容重，kN/m3。
四、锚索抗拉强度（1MPa=1N/mm2）
锚索直径（mm）抗拉强度（N/mm2）抗拉强度（MPa）φ15.241426.051860φ17.801427.311860φ21.601376.111770五、煤、岩容重
岩性容重（kN/m3）砂岩21.58-26.59页岩22.56-25.70煤11.77-13.72六、预应力钢绞线技术指标（检测报告）
规格mm破断负荷kN屈服负荷kN伸长率%L0≥5001000h松弛率≤强度Mpaφ15.24264.6-269.4≥234.64-5.52.51860
七、锚固剂主要参数（固化与搅拌时间）
型号属性凝胶时间（s）等待时间（s）备注CK超快8-4010-60在22°±1°C环境温度下
测定抗压强度≥40MPaK快速41-9090-180Z中速91-180480