某礦支護(hù)參數(shù)方案的選擇

1、錨桿支護(hù)參數(shù)錨桿支護(hù)參數(shù)確定方法取決于錨桿支護(hù)理論，錨桿支護(hù)理論不同，錨桿支護(hù)參數(shù)的確定方法也不同。方案一懸吊作用理論設(shè)計(jì)錨桿支護(hù)參數(shù)1、錨桿長(zhǎng)度的確定L二L1+L2+L3式中L錨桿長(zhǎng)度，mL1-錨桿外露長(zhǎng)度，mL2-錨桿有效長(zhǎng)度，mL3錨桿錨固長(zhǎng)度，m錨桿外露長(zhǎng)度L1的確定L1二墊板厚度+螺母厚度+ (0.020.03 ) m 一般L仁0.15m(2) 錨桿有效長(zhǎng)度L2的確定錨桿有效長(zhǎng)度L2的確定方法有三種，一是采用聲波法測(cè)出巷道圍巖松動(dòng)圈圍； 二是采用巖層探測(cè)分析儀進(jìn)行測(cè)量；三是采用解釋法中普式自然平衡拱理論確定L2。a. 巖層探測(cè)分析儀確定L2b. 普式自然平衡拱理論確定L2巷道頂錨桿有

2、效長(zhǎng)度L2的確定：L2=B/2ff> 3L2= B/2+Hctg 45 o+© /2/ f f < 3巷道幫錨桿有效長(zhǎng)度L2的確定：L2= (1+ f ) / (1+2 f ) + ( B 1) / ( B+1)式中f普氏系數(shù)；b巷道跨度，mh巷道掘進(jìn)高度，m©摩擦角，(o)。(3) 錨桿錨固長(zhǎng)度L3的確定L3 = 0.30.4mD按下2、錨桿間排距的確定公式一：對(duì)錨桿支護(hù)巷道，考慮施工工藝通常取間排距相等，錨桿間排距式計(jì)算：DC 0.5L二式中 L-錨桿長(zhǎng)度公式二：錨桿間、排距計(jì)算：1/2D= Q /(如)1/2二0.0588 - 2 >0.58 >

3、;0.02744) =1.36mD-錨桿間排距，mQ錨桿錨固力，一般按經(jīng)驗(yàn)取6噸合0.0588MNK安全系數(shù)，一般取r 不穩(wěn)定巖層的重力密度，2.8 >9.8/1000=0.02744MN/m經(jīng)計(jì)算選擇錨桿間、排距1.0米符合要求。3、錨桿直徑的確定公式一：頂錨桿：d=L/110=幫錨桿：d=L/110=式中L-錨桿長(zhǎng)度公式二：錨桿直徑計(jì)算：1/2d= (4Q/nc t)1/2=4 >.0588/ (3.142 >30)=0.0137md錨桿最小直徑，m(T t錨桿桿體的抗拉強(qiáng)度，MPaQ錨桿錨固力，一般按經(jīng)驗(yàn)取6噸合0.0588MN經(jīng)計(jì)算選擇錨桿直徑18mn符合要求。4、錨

4、桿錨固力計(jì)算錨桿錨固力可按下式計(jì)算：Q=Kkd r式中Q錨桿錨固力，t;K錨桿安全系數(shù)，取23;L2錨桿有效長(zhǎng)度，mD 錨桿直徑mr視密度，t/m3。5、錨桿角度靠近巷幫的頂板錨桿安設(shè)角度與垂線成15°,其它錨桿垂直于巷道頂部安設(shè)6、錨桿的選擇（1）常用錨桿桿體的材料性能常用鋼材及其性能見(jiàn)表5;錨桿適宜選用45Mn羅紋鋼，其承載能力見(jiàn)表6。（2）錨桿的選擇巷道錨桿選擇© =20mm 45Mn螺紋鋼錨桿。Q=10.7 t v 12.4 t3）錨固劑的確定錨桿支護(hù)巷道采用樹(shù)脂錨固劑。樹(shù)脂錨固劑應(yīng)具備的主要特性見(jiàn)表7,樹(shù)脂錨固劑產(chǎn)品型號(hào)見(jiàn)表8,樹(shù)脂錨固劑的規(guī)格見(jiàn)表9,樹(shù)脂錨固劑的

5、主要技術(shù)指標(biāo)見(jiàn)表 10。方案二用有限元數(shù)值分析方法，錨桿的基本參數(shù)設(shè)計(jì)如下：1、用D18,長(zhǎng)度為1.8米325號(hào)鋼的高強(qiáng)錨桿，基本支護(hù)參數(shù) 巷道寬度：5米（以最大設(shè)計(jì)巷道寬度）間距： 1米排距：1-1.2米（以最大1.2米為限）每排錨桿數(shù):5根錨桿長(zhǎng)度：1.8米錨桿直徑：18毫米安裝應(yīng)力：4噸屈服載荷：8.7 噸最大抗拉載荷：12.7噸鉆孔直徑：28毫米樹(shù)脂：2卷23毫米X350毫米超快藥卷2、錨桿強(qiáng)度校核：校核準(zhǔn)則1 ）錨桿的安裝載荷不大于錨桿最大抗拉強(qiáng)度的50%2）考慮到1.5的安全系數(shù)，錨桿系統(tǒng)的支護(hù)強(qiáng)度應(yīng)大于支護(hù)圍的凈載荷 根據(jù)準(zhǔn)則一：所需錨桿的屈服載荷為Qs=Qc/0.5=4/0.5

6、=8 噸Qm錨桿滿足強(qiáng)度要求Qs-錨桿所需的屈服載荷Qc-錨桿的安裝載荷Qm-錨桿桿體的最大抗拉強(qiáng)度。根據(jù)準(zhǔn)則二：錨桿系統(tǒng)的支護(hù)強(qiáng)度P=N x Qm/(W x L)=5 x12.7/(5 x 1.2)=10.58 噸/m2P-錨桿系統(tǒng)的支護(hù)強(qiáng)度N-每排錨桿數(shù)目Qm錨桿桿體的最大抗拉強(qiáng)度W-巷道寬度L-錨桿排距頂板靜載荷Qd= Lm x 丫 =1.8 x 2.7=4.86 噸 /m2Qc頂板靜載荷Lm-錨桿長(zhǎng)度Y -巖石比重 安全系數(shù)SF=P/Qd= 10.58/4.86=2.18當(dāng)?shù)刭|(zhì)條件變化時(shí)應(yīng)根據(jù)工程監(jiān)測(cè)結(jié)果和現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際修改支護(hù)設(shè)計(jì)。具體要求：1、 錨桿固力應(yīng)大于錨桿桿體的強(qiáng)度。錨桿的安裝應(yīng)

7、力不小于4噸。換算成扭矩 不小于250牛米。2、充填阻尼必須全部脫落，否則錨桿很難達(dá)到安裝載荷。塑料墊圈必須溶化掉。3、 錨桿托盤(pán)強(qiáng)度不小于錨桿桿體的強(qiáng)度。托盤(pán)尺寸不小于150mm x 150 mm4、 錨索應(yīng)采用鳥(niǎo)窩式的錨固端以增加錨固力。錨索托盤(pán)強(qiáng)度不小于32噸，尺寸 大于 200mm x 200 mm5、錨索的安裝載荷不應(yīng)小于10噸。方案三(1) 錨桿長(zhǎng)度計(jì)算:錨桿的長(zhǎng)度L由錨桿錨固段長(zhǎng)度Lx軟弱巖層厚度或冒落拱高度L2及錨桿外 露長(zhǎng)度L3三部分組成。按公式 L= L 1+L2+ L3( 1)式中L 錨桿長(zhǎng)度，；Li錨桿錨入穩(wěn)定巖層的深度，一般取 300400mm L3錨桿外露長(zhǎng)度，一

8、般取10015 0 mmL2錨桿的有效長(zhǎng)度，L2= KH=KB/2f(2)K錨桿安全系數(shù)，一般取值在1.52之間；f頂板巖石普氏堅(jiān)固性系數(shù)， 取46; B巷道寬度，H軟弱巖層厚度或冒落拱高度。(2) 、錨桿間、排距計(jì)算：錨桿間、排距可根據(jù)每根錨桿懸吊的巖石重量進(jìn)行確定，因此，錨桿長(zhǎng)度主要是確定錨桿有效長(zhǎng)度L2。依據(jù)公式：a= Q/KHy1/2(3)式中a錨桿間、排距，Q錨桿設(shè)計(jì)錨固力，丫一被懸吊巖石的密度，(3) )錨桿桿體直徑根據(jù)桿體承載力和錨固力等強(qiáng)度數(shù)值加以確定1/2d = 35.52(Q/6 )式中d 錨桿桿體直徑，6 錨桿桿體抗拉強(qiáng)度，Mpa.當(dāng)復(fù)合頂板厚度小于1.15 m,即在巷道

9、上方1.15m圍有關(guān)鍵層存在條件下， 關(guān)鍵層下面復(fù)合頂巖層可懸吊在穩(wěn)定的關(guān)鍵層巖層上 ，支護(hù)設(shè)計(jì)按懸吊理論計(jì)算 且不需錨索補(bǔ)強(qiáng)(4)。錨桿的有效長(zhǎng)度L2大于或等于關(guān)鍵層下位復(fù)合頂板厚度， 錨桿的間排距則有：1/2a =( Q/ K 丫 H(3)式中，Q為錨固力，按50kN十算；K為錨桿安全系數(shù)，丫為頂板巖層重力密 度。2)、按擠壓加固拱理論計(jì)算錨桿參數(shù)擠壓加固拱理論并不要求錨桿深入堅(jiān)硬巖層中如圖 3示，加固拱厚度與錨桿 的長(zhǎng)度及間距之間按下式確定，b =(L tan a -a)/ tan a(5)式中，b 加固拱厚度，L 錨桿的有效長(zhǎng)度，a錨桿在松散巖體的控制角，a 錨桿間距，如果錨桿間距按4

10、5°計(jì)算，則b =L a般情況下，錨桿的長(zhǎng)度應(yīng)大于2倍錨桿間距錨索支護(hù)參數(shù)方案一錨索支護(hù)參數(shù)的選擇1、錨索支護(hù)參數(shù)的確定(1) 錨索長(zhǎng)度的確定X= X1 + X 2 + X 3式中X 1 錨索外露長(zhǎng)度，取0.3m;X3錨索錨固長(zhǎng)度，取1.7m；X2潛在不穩(wěn)定巖層高度，取 4.5m。X2 =B=4.5m式中B為巷道跨度，m錨索長(zhǎng)度取8m(2) 錨索排距2s=3(T /4B 丫 k由于巷道寬度為4.5m,因此，布置3排錨索，即錨索排數(shù)為3排，排距1.5m。 式中(T 每根錨索最低破斷載荷，260 kN;丫一一煤巖體積力，12.0kN/m3;B巷道寬度，4.5m;k安全系數(shù)，取0.5 ;(

11、3) 錨索間距m=0.85B/n式中n排數(shù)；B 巷道寬度，4.5m。方案二確定錨索長(zhǎng)度為了加強(qiáng)錨固體的強(qiáng)度，減少煤巖頂板冒落，采用預(yù)應(yīng)力錨索作加強(qiáng)支護(hù)，采用 低松弛、高強(qiáng)度錨索，15.24 mm>8000mml索的最低破斷載荷為 350KN其延 伸率4%應(yīng)用懸吊理論，進(jìn)行參數(shù)計(jì)算：錨索長(zhǎng)度：L= L1 L2 L3 aL錨索長(zhǎng)度；L1錨索外露長(zhǎng)度，取300伽L2 巷道頂板潛在破壞圍，取 L2=3120 mmL3 錨索伸入老頂長(zhǎng)度，按13 =計(jì)算4 t式中d 錨索直徑為15.24 m(T t 錨索的抗拉強(qiáng)度，350KN的破斷載荷作用在© 15.24 m的錨索上相 當(dāng)于強(qiáng)度1417M

12、pa 所以。t取1417Mpat c錨索與樹(shù)脂粘結(jié)強(qiáng)度，取10Mpaa偽頂平均厚度，取 400 m15.24 1417代入數(shù)據(jù)得L3=4 10= 540 mm。計(jì)算得：L= 300+4600+540+400= 5840 m通過(guò)計(jì)算采用© 15.24 >8000mn錨索能滿足支護(hù)要求。按懸吊理論驗(yàn)算錨索排間距：為防止巷道頂板巖層發(fā)生大面積整體跨落，采用©15.24 >8000mm的錨索將錨桿加固的“組合梁”整體懸吊于穩(wěn)定巖層中，校核錨索排間距、冒落方式，按最大 的冒落高度大于錨桿長(zhǎng)度的整體冒落考慮。此時(shí)，靠錨索發(fā)揮懸吊作用，在忽略 巖體粘結(jié)力和摩擦力的條件下，取垂

13、直方向力的平衡，可用下式計(jì)算錨索排、間 距。L=nF2/BHy -(2F1sin 0 )/L1式中L 錨索間距mm；B 巷道最大冒落寬度，取 4600 mH 巷道冒落高度，按最大冒落高度取2800 m丫一巖體容重，22kN/m3L1錨桿排、間距，1mF1 錨桿錨固力，60kN;F2錨索極限承載力，取350kN0錨桿與巷道頂板的夾角，按最小角度取，85° ;n錨索排數(shù)，取1.5。L= 1.5 >350/4.600 >2.800 >22-(2 >60冶in85 °)/1 = 3.205m若巷道錨索采用2-1-2布置，排距不應(yīng)大于3.205m為此根據(jù)以上計(jì)算，錨索設(shè)計(jì)間距 2400排距2000 m能夠滿足支護(hù)要求。方案三錨索長(zhǎng)度計(jì)算：La二La1+La2+La3=0.3+4+1.4=5.7mLa錨索長(zhǎng)度La1錨索外露長(zhǎng)度，一般取030.4mLa2潛在不穩(wěn)定巖層高度，取4.0mLa3錨索錨固長(zhǎng)度，一般取1.2-1.5m 經(jīng)計(jì)算選擇6米錨索符合要求。