土木建筑学院。
课程设计说明书。
课程名称地下工程。
设计题目： 地下工程锚喷支护设计
专业(方向)：土木工程岩土工程方向09 班级： 1班
设计人。指导教师。
山东科技大学土木建筑学院。
2024年 1月 3 日。
课程设计任务书。
专业（方向）： 土木工程岩土工程方向09班级： 1班。
学生姓名学号。
一、 课程设计题目： 地下工程锚喷支护设计。
二、 原始资料。
1、地质条件
2、松动圈大小
三、 设计应解决下列主要问题：
1、支护设计原则确定。
2、支护方案选择
3、支护参数设计
4、支护施工工艺设计。
四、 设计图纸：
1、地下工程支护设计断面图。
五、命题发出日期： 2012.12.31 设计应完成日期： 2013.1.11
设计指导人（签章。
系主任（签章。
日期： 年月日。
指导教师评语。
指导教师（签章。
系主任（签章。
日期： 年月日。
课程设计说明书。
1 原始条件。
某直墙半园拱地下工程的掘进宽度5200mm，墙高1400mm,总高度4000mm。
1）地质条件：地下工程最大埋深450m，f＝4～6，岩体裂隙发育、易风化。
2）松动圈大小：松动圈分别为900mm和2500mm。
2支护型式确定。
1） 支护型式选择的原则。
技术先进： 对于支护技术，应当采用目前最为先进，最为有效，施工最为快捷，方便的支护技术，例如，采用钢纤维喷射混凝土，预应力锚索，自钻式锚杆，高强预拉力锚杆，小孔径高强预应力锚索，高强让压锚杆[10],等先进的支护构构件与技术。
安全可靠： 在支护施工中，安全始终要放在最高位置，必须提起高度重视，在施工中要做到一丝不苟，将每一个支护构件准时安装到位，通风安全，施工安全，支护施工顺序，支护时间确定，排水防水，瓦斯的排出与**预防措施，均要在确定时严格遵照规范，确保安全可靠。
经济合理： 巷道没米的支护成本随着支护方法的变化有较大的浮动，每米支护成本的变化对支护成本的节省有重要意义，所以在安全可靠合理的前提下，必须是支护成本达到最低，以节省经济开支，提高煤矿整体利润，具体做法是在锚杆锚索的选用，混凝土的使用量，喷射层厚度的确定组合等许多方面达到最佳组合，并且加快施工进程，使支护成本达到最低，而支护又能维持巷道长期未定服务的优化组合。
操作简便： 在支护过程中须有一定的让压变形时间，以使围岩的自承能力达到最大，因此必须提高施工效率，加快施工速度。由此可以得出，必须使支护操作简便，以加快施工速度，减少施工支护成本，相应的采取机械化施工，优化施工组合与支护顺序。
2）可能选用的支护型式。
新奥法支护、喷射混凝土、单一的锚注或预应力锚索支护、锚喷网联合支护。
3） 方案比较、确定合理支护型式。
新奥法支护：
是一种被动支护形式，被动等稳；
适用于地质条件优良地应力低的巷道支护；
只能调动浅部围岩的强度，对高应力软岩支护效果差；
喷射混凝土：
回弹量高，喷射混凝土施工中，部分材料回弹落地是难以避免的，但回弹过多，既浪费材料，且在一定程度上改变了混凝土的配合比，使喷层强度降低。
粉尘大，干式喷射混凝土的水是在喷头处加入的，水与干拌合料的混合时间很短，故易产生粉尘。装干料时或设备密封不良，也会产生粉尘。
由于喷射混凝土水泥用量较大，含砂量较高，喷层又是大面积薄层结构，加入速凝剂后迅速凝结，这就使混凝土在凝结期的收缩量大为减少，而硬化期的收缩量则明显增大，使喷层产生有规则的收缩裂缝，降低了喷层的强度。
单一的锚注或预应力锚索支护：
1 松动圈围岩中，围岩松动破裂范围普遍大于锚杆长度，因而锚杆不能够。
破碎围岩锚固在稳定岩层中；
2 当巷道或硐室断面较大时，其轮廓线上的曲率半径较大，特别是位于拱。
基线以上的破碎围岩，锚杆支护的组合拱效应并不明显，而且组合拱的强度往往也不能保持围岩的稳定；
3 锚固范围外的破裂岩体，在膨胀过程中对锚固部分的岩体和锚杆施加较。
大的压剪力，在工程中往往发生锚杆挤出、锚杆间破碎围岩松动掉落等现象，最终导致发生冒顶事故；
④喷射混凝土强度太低，厚度太薄，喷层厚度不均局部的喷层太薄。
锚喷网联合支护：
1 改变松动圈内围岩松散破碎、整体性差的状况，以提高围岩的整体性强。
度；2 充分利用松动圈外较稳定岩体的抗破坏能力和巷道松动圈内破裂岩体，一起抵抗围岩的变形失稳，并且对围岩内侧提供较强的应力和位移约束，限制围岩表面的过大变形；
3 可以使破碎围岩保持较好的整体性、较高的承载力和较强的让压与抗变。
形能力；4 可以对围岩施加外部应力和位移约束，相当于提高了围岩的侧向围压，从而可以提高松动圈内围岩的强度，而其独有的长度优势，则可以达到充分利用深部围岩强度，以增加松动圈内破裂岩体抗破坏、抗变形的能力。
上述方案经综合比较最终选锚喷网联合支护，所用锚杆为树脂药卷锚杆，混凝土为钢纤维喷射混凝土。
3支护参数确定。
1） 锚杆长度、间排距、锚杆直径。
松动圈为900mm
中松动圈，碎胀变形较小，由于锚杆可以穿过松动圈厚度可用悬吊原理设计锚喷支护，悬吊作用是利用锚杆将软弱岩层或危岩吊挂于上部坚固稳定的岩层上，由杆来承担其重量。
1 锚杆长度。
l＝l1＋klp＋l2
式中：l——锚杆长度，mm；
l1——锚杆锚入弹塑性区的深度。机械锚固时，一般为300-400mm，围岩强度较小时取较大值，反之取较小值；树脂药卷锚固时，取700mm。
k ——安全系数，一般取1.5-2；
lp——围岩松动圈的值，mm；
l2——锚杆的外露长度，常取l2＝50-100mm；
本设计中锚杆为树脂药卷锚固，k取1.5，lp 为900mm，l1取700mm, l2取100mm，将数据代入公式得：
l＝700+1.5*900+100=2150mm=2.15m
②间排距。间排距一般为0.8m-1m,松动圈为900mm时，中松动圈，根据经验及工程类比，本设计中间排距取值为1.0m。
经验公式：a<=0.5l
式中：a——间排距，mm;
l——锚杆长度，mm；
0.5l=1075mm=1.075m>1.0m 所取间排距满足要求。
③锚杆直径。
锚杆杆体所用材料为高强度螺纹钢bhrb400,抗拉极限强度为570mpa，锚杆的工作荷载一般取极限抗拉强度的50%-70%（即0.5-0.7），本设计中取0.
5，所以σ=0.5*570=285 mpa。
《地下工程》课程设计 地下工程锚喷支护设计
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