锚杆支护设计课件.ppt

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1、第九章巷道锚杆支护第一节简介第二节锚杆支护原理第三节锚杆支护类型第四节锚杆支护设计第四节锚杆支护设计一、工程类比法二、理论计算法三、数值模拟法四、锚杆支护设计系统五、锚杆支护设计实例一、工程类比法由于锚喷支护作用机理理研究尚不完善，锚喷支护设计理论也不成熟。因此，锚喷设计中通常采用工程类比法。我国多数锚杆支护设计规范都明确规定，锚杆支护设计算应以工程类比法为主，在必要时量测法及解析法为辅。工程类比法是建立在已有工程支护设计的成功经验基础之上，在围岩条件、施工条件等各种影响因素基本一致的情况下，根据工程

2、师的经验和判断能力，选定待建工程锚杆支护类型及参数。锚杆支护参数1）锚固力锚杆安设在岩体内部，它的受力以及它作用于围岩的力同框式支架相比要复杂很多。锚固力：锚杆对于围岩的约束力。在实际应用中，大都以抗拔力为锚固力。2）锚杆长度和直径3）锚杆间距和排距图9-3-1锚杆约束围岩的力项目参数金属锚杆直径（mm）1618202224金属锚杆长度（m）1.41.61.82.02.22.4表9-3-1顶板锚杆直径和长度参数3）锚杆的间排距锚杆的间排距要根据顶板条件决定，一般间排距取0.6m、0.7m、0.8m、1

3、.0m。顶板条件良好，少数情况下可采用1.1m和1.2m。按照选定的排距锚杆布置可采用正方形、长方形、五花形等型式，巷帮锚杆可参照顶板锚杆，适当放宽间、排距。锚杆喷射混凝土支护技术规范围岩类别松动圈支护方法备注小I稳定<40喷砼围岩整体性好中II较稳定~100锚，喷（悬吊）III一般~150锚，喷（悬吊）刚性支护局部破坏大IV一般不稳定~200锚，喷，网（组合拱）刚性支护大面积破坏V不稳定~300锚，喷，网（组合拱）围岩变形有稳定期VI极不稳定>300二次支护无稳定期围岩松动圈分类表煤巷锚杆支护二、理

4、论计算法（一）按悬吊作用计算（二）按挤压加固拱理论计算（三）组合梁理论计算（四）高强预应力让压锚杆设计（一）按悬吊理论确定支护参数1）锚杆长度锚杆长度的计算公式L1—锚杆外露长度，一般L1=0.1~0.15。端头锚固型锚杆，L1=垫板厚度+螺母厚度+（0.03-0.05）；全长锚固锚杆，还要加穹形球体厚度。L2—锚杆有效长度。L3—锚杆锚固段长度，一般端锚L3=0.3～0.4m，由拉拔实验确定；当围岩松软时还要加大。对于全长锚固锚杆，锚杆的有效长度则为L2+L3。①当直接顶需要悬吊而它们的范围易于划定

5、时，L2应大于或等于它们的厚度。②当巷道围岩存在松动破碎带时，L2应大于巷道松动破碎区高度hi，hi可按下式确定：有效长度L2的确定方法：式中，RMR为CSIR地质力学分级岩体总评分；B为巷道跨度。③一般还可按L2=H进行计算，H为软弱岩层厚度（或冒落拱厚度），m；软弱岩层H的确定是根据地质资料，实测或经验估计，冒落拱高度是按下式估算，即B-巷道掘进宽度；H0-巷道掘进高度。2）锚杆杆体直径式中，d为锚杆杆体直径，㎜；Q为锚固力，由拉拔实验确定，KN；σt为杆体材料抗拉强度，MPa。锚杆杆体直径根据杆

6、体承载力与锚固力等强度原则确定，即3）锚杆间、排距锚杆的间距，排距计算，通常间、排距相等，取为a，并根据锚杆的锚固力应等于或大于被悬吊岩石的重量的原则确定，即：式中，γ—岩石重度，KN/m3;K—锚杆安全系数，1.5～24）适用悬吊作用适用层状岩、平顶巷道的锚杆支护。悬吊理论计算例子某矿区段平巷沿顶板掘进，断面形状为矩形，宽3.6m，高2.4m。直接顶为砂质泥岩，容重为26kN/m3，抗压强度为20MPa，厚度为2.5m；老顶为致密细砂岩，厚度为6m，抗压强度为60MPa。采用锚杆支护，锚杆为螺纹钢锚

7、杆，抗拉强度为150MPa；采用端锚型式，锚固力为50kN。锚杆外露端为0.1m，锚固端长度为0.4m。试按照悬吊理论计算锚杆长度、锚杆直径以及锚杆间距和排距（间排距相等）。直接顶粉砂岩单轴抗压强度为20MPa，所以普氏系数f=20/10=2。冒落拱高度为H，因此，所以锚杆的有效长度L2=H=1.6m。锚杆的锚固端长度L3为0.4m；外露端长度L1为0.1m。所以，锚杆总长度L锚杆直径为d，锚杆间距和排距相等，安全系数取为1.8，则间距所以，锚杆的设计参数为长度2.1m，直径19mm，间距和排距均为0

8、.8m。煤巷锚杆支护设计（按悬吊作用）巷道开掘以后，两帮与顶底板都程度不同地出现一定范围的破坏区。锚杆支护的作用就在于保持破坏区范围内岩层的稳定性。锚杆支护设计的根据是悬吊原则，第一，当顶板一定范围内有稳定岩层时，将破坏区载荷悬吊于稳定岩层上；第二，当顶板一定范围内不存在稳定岩层时，将将破坏载荷悬吊于巷道两帮上部的岩层上；第三，如果巷道两帮上部岩层中的锚固力<破坏区岩层的重力时，则不应单独采用锚杆。煤柱宽度>3m的煤巷锚杆支护（悬吊作用）锚杆支护设计主要