錨桿支護(hù)參數(shù)設(shè)計(jì)

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1、煤巷錨桿支護(hù)參數(shù)設(shè)計(jì)方法煤巷的突出特點(diǎn)就是承受采動(dòng)支承壓力，圍巖破碎，變形量大。巷道錨桿支護(hù)設(shè)計(jì)，首先要對(duì)巷道所經(jīng)受采動(dòng)影響過(guò)程及影響程度進(jìn)行準(zhǔn)確的評(píng)估，對(duì)巷道使用要求和設(shè)計(jì)目標(biāo)要予以準(zhǔn)確定位。比如，是按采動(dòng)影響時(shí)的支護(hù)難度設(shè)計(jì)支護(hù)，還是按照采動(dòng)影響前的使用要求設(shè)計(jì)，不同的設(shè)計(jì)思想，結(jié)果大不相同。目前，我國(guó)煤巷支護(hù)設(shè)計(jì)方法大致分為三類，即工程類比法、理論計(jì)算法及實(shí)例法。1）工程類比法工程類比法是當(dāng)前應(yīng)用較廣的方法。它是根據(jù)已經(jīng)支護(hù)的類似工程的經(jīng)驗(yàn)，通過(guò)工程類比，直接提出支護(hù)參數(shù)。它與設(shè)計(jì)者的實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)有很大關(guān)系。然而，要求每一個(gè)設(shè)計(jì)人員都具有豐富的實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)是不切實(shí)際的。為了將特定巖體條件下的

2、設(shè)計(jì)與個(gè)別的工程相應(yīng)條件下的實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)聯(lián)系起來(lái)進(jìn)行工程類比，做出比較合理的設(shè)計(jì)方案，正確的圍巖分類是非常必要的。進(jìn)行圍巖分類后，就可根據(jù)不同類別的巖層，確定不同的支護(hù)形式和參數(shù)。（1）巷道圍巖分類方法圍巖分類方法的研究工作歷史悠久，早在18世紀(jì)，在采礦及各地下工程已開始用分類的方法研究圍巖的穩(wěn)定性。隨著采礦和人們對(duì)巖石物理力學(xué)性質(zhì)認(rèn)識(shí)的不斷深入，國(guó)內(nèi)外圍巖分類研究得到了迅速發(fā)展，據(jù)不完全統(tǒng)計(jì)，有影響的圍巖分類有五六十種之多。a.普氏巖石分級(jí)法該法用巖石堅(jiān)固性系數(shù)f（普氏系數(shù)）來(lái)對(duì)圍巖分類，f值等于巖石的單向抗壓強(qiáng)度除以10。堅(jiān)固性系數(shù)是巖石間相對(duì)的堅(jiān)固性在數(shù)量上的表現(xiàn)，它最重要的性質(zhì)在于不論

3、是何種抗力，以及這種抗力是如何引起的，而給予巖石相互之間進(jìn)行比較的可能性。普氏巖石分級(jí)法來(lái)自實(shí)踐，并且有抽象概括的程序可取，所提出的巖石堅(jiān)固性系數(shù)值簡(jiǎn)單明確，到目前仍有一定的使用價(jià)值。b.煤礦錨噴支護(hù)圍巖分類為了適應(yīng)巷道錨桿支護(hù)的需要，原煤炭工業(yè)部頒布的《煤炭井巷工程錨噴支護(hù)設(shè)計(jì)試行規(guī)范》制定了煤礦錨桿支護(hù)圍巖分類，見表1。該分類綜合考慮了巖石的單向抗壓強(qiáng)度、巖體結(jié)構(gòu)和結(jié)構(gòu)面發(fā)育狀況、巖體完整性系數(shù)、圍巖穩(wěn)定時(shí)間等多種因素，是一種典型的多指標(biāo)分類方法。c.圍巖松動(dòng)圈分類圍巖松動(dòng)圈是一個(gè)定量的綜合指標(biāo)，它是建立在對(duì)巷道圍巖實(shí)測(cè)的基礎(chǔ)上，幾乎不作任何假設(shè)，用現(xiàn)場(chǎng)實(shí)測(cè)和模擬試驗(yàn)，研究圍巖狀態(tài)，找

4、出圍巖松動(dòng)圈這一綜合指標(biāo)，用來(lái)作為圍巖分類的依據(jù)。這一分類方法簡(jiǎn)單、直觀性強(qiáng)、易于掌握，受到眾多煤礦巷道設(shè)計(jì)與施工人員的歡迎。經(jīng)過(guò)大量的現(xiàn)場(chǎng)松動(dòng)圈測(cè)試及其與巷道支護(hù)難易程度相關(guān)關(guān)系的調(diào)研之后，依據(jù)圍巖松動(dòng)圈的大小將圍巖分成小松動(dòng)圈，中松動(dòng)圈、大松動(dòng)圈三大類六小類，如表2所示。2）理論計(jì)算法在巖石力學(xué)支護(hù)理論的發(fā)展歷程中，人們?cè)噲D做像地面結(jié)構(gòu)那樣能夠較為準(zhǔn)確地確定支護(hù)荷載，用理論計(jì)算方法設(shè)計(jì)支護(hù)結(jié)構(gòu)，這是巖石力學(xué)工作者長(zhǎng)期追求和奮斗的目標(biāo)。經(jīng)過(guò)眾多學(xué)者和科技工作者的長(zhǎng)期研究和實(shí)踐，理論設(shè)計(jì)支護(hù)日漸完善，成為很多國(guó)內(nèi)外專家巷道支護(hù)設(shè)計(jì)的主要手段。目前，常用的錨桿支護(hù)參數(shù)設(shè)計(jì)方法有以下幾種：（1

5、）懸吊作用理論設(shè)計(jì)錨桿支護(hù)參數(shù)；（2）承壓拱理論設(shè)計(jì)錨桿支護(hù)參數(shù)；（3）松動(dòng)圈支護(hù)理論設(shè)計(jì)錨桿支護(hù)參數(shù)；（4）擴(kuò)容理論設(shè)計(jì)錨桿支護(hù)參數(shù)。3）實(shí)測(cè)法根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際觀測(cè)資料，利用巖石力學(xué)原理與數(shù)理統(tǒng)計(jì)方法進(jìn)行巷道支護(hù)的設(shè)計(jì)方法已被許多國(guó)家采用。我國(guó)一些礦區(qū)，利用超聲儀實(shí)測(cè)巷道圍巖松動(dòng)圈的方法，進(jìn)行軟巖錨噴網(wǎng)支護(hù)參數(shù)的設(shè)計(jì)，取得了較好效果。澳大利亞、英國(guó)利用對(duì)圍巖特性的綜合測(cè)量結(jié)果，進(jìn)行支護(hù)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)。觀察內(nèi)容有地應(yīng)力、頂板巖層位移及錨桿承載特性等參數(shù)，根據(jù)實(shí)測(cè)資料、巷道的地質(zhì)環(huán)境及巖石力學(xué)原理，確定支護(hù)的參數(shù)。煤巷錨桿支護(hù)參數(shù)和設(shè)計(jì)方法的確定錨桿支護(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

6、同，錨桿支護(hù)參數(shù)的確定方法也不同。1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=L1+L2+L3式中L——錨桿長(zhǎng)度，m；L1——錨桿外露長(zhǎng)度，m；L2——錨桿有效長(zhǎng)度，m；L3——錨桿錨固長(zhǎng)度，m。（1）錨桿外露長(zhǎng)度L1的確定L1=墊板厚度+螺母厚度+（0.02～0.03）m一般L1=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)圈范圍；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巷道頂錨桿有效長(zhǎng)度L2的確定：式中f——普氏系數(shù)；B——巷道

7、跨度，m；H——巷道掘進(jìn)高度，m；——內(nèi)摩擦角，（o）。（3）錨桿錨固長(zhǎng)度L3的確定L3=0.3~0.4m2）錨桿間排距的確定對(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D按下式計(jì)算：D≤0.5L3）錨桿直徑的確定錨桿直徑d可按下式計(jì)算：2組合梁理論設(shè)計(jì)錨桿支護(hù)參數(shù)用組合梁理論設(shè)計(jì)錨桿的支護(hù)參數(shù)適用于層狀巖體，裂隙發(fā)育的平頂巷道。計(jì)算公式如下：a.錨桿的長(zhǎng)度若錨桿的控制角按45°計(jì)，則b=L-a錨桿長(zhǎng)度按L=