Q杆?K1L杆2a杆1a杆2?
式中 Q杆—锚杆锚固力，KN；
K1—安全系数，一般取2～3；
…
a杆1、a杆2—锚杆间排距，m；
?—易冒落岩石平均重力密度，KN/m3； 3、锚杆的直径
d杆?4Q杆??s
式中 d杆—锚杆直径，m；
?s—锚杆杆体的屈服强度，MPa。 4、锚索的长度 …
L索?L索1?L索2?L索3
式中 L索—锚索长度，m；
L索1—锚索外露顶板长度，m；
L索2—锚索的有效长度，不小于锚杆锚固岩层的厚度L索2?L杆2?L杆3，m；
L索3—锚索的锚固长度，一般取～2m； 5、锚索间排距的确定
锚索的间距a索1应根据锚杆的间距确定，每2～3根锚杆应布置1根锚索。 锚索的排距按下式计算： 《
N索 a索2?K2a索1h?式中 a索1、a索2—锚索间距、排距，m；
N索—锚索承载力，查材料强度检验报告可得，KN； K2—安全系数，一般取2～5；
h—锚杆锚固岩层的厚度，h?L杆2?L杆3，m；
?—锚杆锚固岩层平均重力密度，KN/m3；
6、锚索的锚固力
锚索的锚固力应不小于锚索的承载力， .
即：Q索?N索
式中：Q索—锚索锚固力，KN；
N索—锚索承载力，KN。
第二部分 自然平衡拱顶板支护设计
巷道开掘后，如顶板裂隙发育、破碎，在地应力的作用下，浅部围岩发生破坏易冒落，而在深部一定范围内形成自然平衡拱，自然平衡拱以上的岩体是稳定的。这类顶板应采用锚杆、锚索联合支护方式，锚杆的作用是将巷道顶板自然平衡拱下部易冒落的岩石悬吊在上部稳定的岩石上，锚索锚固在深部围岩里，调动深部围岩的强度，对锚杆锚固的岩体起悬吊和和保护作用。可见，自然平衡拱理论对锚杆支护作用的分析实质上是悬吊作用。自然平衡拱理论力学模型如图2。
图2 自然平衡拱理论力学模型
1、冒落拱高
^
??B??Htan?45??帮?22?? b?f顶b—自然平衡拱高度，m；
B—巷道掘进宽度，m；
H—巷道掘进高度，m；
?帮—两帮围岩的内摩擦角，查采矿工程设计手册表1—4—37和表1—4—40。
2、锚杆长度
L杆?L杆1?L杆2?L杆3
式中 L杆—锚杆长度，m；
！
L杆1—锚杆外露顶板长度，m；
L杆2—锚杆的有效长度，不小于自然平衡拱的高度，m；
L杆3—锚杆的锚固长度，螺纹钢锚杆一般取～1m，麻花头锚杆一般取～0.4m；
3、锚杆的锚固力
锚杆的锚固力不应小于被悬吊不稳定岩层的重量，按下式计算。
Q杆?K1L杆2a杆1a杆2?
式中 Q杆—锚杆锚固力，KN；
K1—安全系数，一般取2～3；
!
a杆1、a杆2—锚杆间排距，m；
?—冒落拱岩石平均重力密度，KN/m3； 4、锚杆的直径
d杆?4Q杆??s
式中 d杆—锚杆直径，m；
?s—锚杆杆体的屈服强度，MPa。
5、锚索的长度 ?
L索?L索1?L索2?L索3
式中 L索—锚索长度，m；
L索1—锚索外露顶板长度，m；
L索2—锚索的有效长度，不小于锚杆锚固岩层的厚度L索2?L杆2?L杆3，m；
L索3—锚索的锚固长度，一般取～2m； 6、锚索的间排距
锚索的间距a索1应根据锚杆的间距确定，每2～3根锚杆应布置1根锚索。 锚索的排距按下式计算： !
N索 a索2?K2a索1h?式中 a索1、a索2—锚索间距、排距，m；
N索—锚索承载力，查材料强度检验报告可得，KN； K2—安全系数，一般取2～5；
h—锚杆锚固岩层的厚度，h?L杆2?L杆3，m；
?—锚杆锚固岩层平均重力密度，KN/m3；
7、锚索的锚固力
锚索的锚固力应不小于锚索的承载力， '
即：Q索?N索
式中：Q索—锚索锚固力，KN；
N索—锚索承载力，KN。
第三部分 复合层顶板支护设计
煤系地层是层状沉积岩，有一类顶板每一层连续完整，层间有节理，如复合层顶板，这类顶板应采用锚杆、锚索联合支护方式，选用组合梁理论进行设计。
锚杆的作用是将层状岩层组合起来形成组合梁结构，锚索锚固在深部围岩里，调动深部围岩的强度，对组合梁起悬吊和减跨作用，以增强组合梁的强度。组合梁理论力学模型如图3。
图3 组合梁理论力学模型
1、锚杆长度
?
L杆?L杆1?L杆2?L杆3
式中 L杆—锚杆长度，m；
L杆1—锚杆外露顶板长度，m； L杆2—锚杆的有效长度， m；
L杆3—锚杆的锚固长度，螺纹钢锚杆一般取～1m，麻花头锚杆一般取～0.4m；
L杆2?K1? 4Rt式中 K1—安全系数，一般取3～5；
-
?—组合梁岩层平均重力密度，KN/m3；
Rt—组合梁最下一层岩石的抗拉强度MPa； 2、锚杆间排距及杆体直径
同煤集团巷道支护理论计算设计方法(初稿)
