根据锚杆加固作用原理,确定如下参数:
4.1锚杆长度
L=L1+L2+L3= 0.15+1.5+0.4=2.05m
式中:
L1—锚杆外露长度,其值主要取决与锚杆类型及锚固方式,一般取0.15 m,对于端锚锚杆,L1=垫板厚度+螺母厚度+(0.03~0.05),对于全长锚固锚杆,还有加上穹形球形的厚度;
L2—锚杆的有效长度,即围岩松动圈的范围,通过査规范知一般取1.5 m;
L3—锚杆锚固段长度亦即锚杆锚入坚硬岩石的长度,一般L3=0.3~0.4,由拉拔实验确定,当围岩松软时,L3还要加大,取L3为0.4m。
为安全施工,取锚杆长度L=2100mm长满足要求。
巷道围岩松动圈分类及锚喷支护建议(表5.4)
围岩
| 类别 | 围岩稳 定 性 | 松动圈范围/cm | 锚喷支护类型 | 锚喷参数 计算法 | 备 注 |
| Ⅰ | 稳定 | 0~40 | 喷混凝土 | 围岩整体性好,不易 风化可不支护 | |
| Ⅱ | 较稳定 | 40~100 | 锚杆及局部喷射混凝土 | 锚杆悬吊理论 | 必要时可用刚性支架 |
| Ⅲ | 中等稳定 | 100~150 | 锚杆及局部喷射混凝土 | 锚杆悬吊理论 | 刚性支架 |
| Ⅳ | 不稳定 | 150~200 | 锚杆、喷层及局部挂 金属网 | 锚杆组合拱理论 | 可缩性支架 |
| Ⅴ | 极不稳定 | 200~300 | 锚杆、喷层及局部挂 金属网 | 锚杆组合拱理论 | 可缩性支架 |
巷道围岩范围内各部分岩体,由于其距巷道周边的距离和岩性的不同,对巷道稳定性的影响作用是有显著差别的。根据这种作用的大小及一般巷道支护控制作用的范围,可将巷道围岩分为内层围岩和外层围岩两部分,然后研究内外层围岩的结构类型及其与围岩稳定性之间的关系,并提出相应的围岩控制原则。
(1)内层围岩。内层围岩是指距巷道周边较近的那部分岩体,其范围与通常意义上的松动圈范围相当。如图所示,内层围岩的结构与性质对巷道稳定性影响最大。这部分岩体受开挖及风化等影响严重,最易出现破坏和冒落,围岩变形的绝大部分是由这部分岩体产生的,锚杆支护、注浆加固及人为卸压等措施大致上也是在该范围岩体中进行的。可见,内层围岩既是影响巷道稳定性的最关键部分,也是人为控制措施的主要的和直接的作用对象。
(2)外层围岩。外层围岩是围岩中距巷道周边较远的那部分岩体。与内层围岩相比,外层围岩受开挖及风化等影响较小,受支护控制作用的影响也较小;总的围岩变形中,外层围岩所占比例较小,对巷道稳定性的影响也较小。
(3)内外层围岩之间的关系。根据上述定义可知,内层围岩的结构与性质是影响巷道稳定性的决定因素。外层围岩的结构与性质对巷道稳定性的影响要通过内层围岩来实现;支护控制的主要对象是内层围岩。内层围岩往往与支护形成整体承载结构,外层围岩则是上覆岩层压力向内层围岩和支护传递的中介。
图1巷道围岩内外层结构
4.2锚杆直径
锚杆采用20MnSiII级建筑用螺纹钢系列,锚杆的直径根据杆体承载力与锚固力等强度原则确定,即
d=35.52=35.52×=20.5㎜
式中:
D—锚杆杆体直径,mm
Q—锚固力,由拉拔实验及查表6.17确定为114KN。
σt—杆体材料的抗拉强度,查表6.15知σt为 340Mpa,常用的锚杆直径为14、16、18、20、22mm现取锚杆直径为20 mm。
(表6.15)20MnSiⅡ级建筑用螺纹钢系列
| 公称直径/mm | 外径 /mm | 内径 /mm | 截面 /mm2 | 屈服强度 /Mpa | 极限强度 /Mpa | 线质量 /kg·m-1 |
| 16 | 17.5 | 15 | 201.1 | 340 | 520 | 1.58 |
| 18 | 20 | 17 | 254.5 | 2.00 | ||
| 20 | 22 | 19 | 314.2 | 2.47 | ||
| 22 | 24 | 21 | 380.1 | 2.98 | ||
| 25 | 27 | 24 | 490.9 |
螺纹钢筋
| 名义直径 | 锚尾 | 螺纹 | 屈服载荷/KN | 极限载荷 /KN | 延伸率 /% | 断裂部位 |
| ¢18 | 不处理 强化热处理 | M16 M16 | 53.7 92.0 | 87 137 | 13.8 20.0 | 锚尾杆体 |
| ¢20 | 不强化 强化热处理 | M18 M18 | 65.9 114.0 | 102 171 | 16.4 21.3 | 锚尾杆体 |
| ¢22 | 不强化 强化热处理 | M20 M20 | 83.0 141.5 | 136 216 | 16.6 23.3 | 锚尾杆体 |
锚杆间排距根据每根锚杆悬吊的岩石重量确定,即锚杆悬吊的岩石重量等于锚杆的锚固力,通常按锚杆的等间距等排距排列,根据设计规范知,锚杆间距
D≤L=×2100=1050mm
式中:
D—锚杆间距
L—锚杆长度
安全起见D取0.8m<1.050m满足要求,排距L0=D=0.8m。
4.4支护形式
采用锚、喷、网联合支护,锚杆采用¢20mm×2100mm20MnSiⅡ级建筑用螺纹钢,间排距800mm×800mm,每孔2卷Z2335树脂药,网采用¢6mm钢筋焊接而成,规格850mm×2000mm,网格80mm×80mm,网搭接100mm,喷浆厚度T=100mm;不小于100mm。
4.5锚杆的布置方式
按设计要求锚杆采用三花眼形布置方式,间排距800mm×800mm从顶开始,依次由腮部至帮,巷道断面每排==13.125≈13(根),取13根。
4.6每米巷道锚杆消耗量
4.7每米巷道金属网消耗
4.8锚固剂
锚杆锚固为树脂药卷锚固,每根锚杆均用¢20mm,规格为中速Z2335的树脂药卷,每孔2卷药,药卷凝胶时间3~4分钟,固化时间15分钟。下载本文