矿山厨房 · 经典菜谱
菜名：锚喷支护——巷道站立的基本功
菜系：地下工程系
难度：★★★☆☆（中等难度，关键在于火候把控）
烹制时间：约2-3小时/10米巷道
食材成本：约1,200元/米
适用巷道：围岩中等稳定的水平巷道
食用人数：一座矿山的全体井下人员
食材清单

食材	规格	用量(每10米巷道)	价格(元)	作用
锚杆	φ20mm螺纹钢筋，L=2.0m	40根	480	主骨架——把围岩挂在深部稳定岩体上
锚固剂	树脂药卷，φ28mm	80卷（每锚杆2卷）	160	粘合剂——把锚杆和钻孔壁粘在一起
金属网	φ6mm钢筋网，网格100×100mm	30m²（宽×长）	270	包裹层——兜住小块碎石不掉落
喷射混凝土	C20，骨料最大粒径15mm	2.4m³	720	外衣——覆盖整个巷道表面，封闭围岩
速凝剂	液态，掺量3%-5%	约72kg	50	催化剂——让混凝土快速凝固
钢带/W钢带	W280mm型	10根	150	连接筋——把相邻锚杆连成整体

总食材成本 ≈ 1,830元/10米 ≈ 183元/米
加上人工和机械费用约1,000元/米：
总支护成本 ≈ 1,183元/米
烹制要点：孔要直、深要够、位要准
某矿-350水平12号煤层运输巷道，断面约9m²（宽3m，高3m），围岩为砂岩与泥岩互层。
锚杆布置参数：

• • 间距：800mm × 800mm（矩形布置）
• • 排距：每排锚杆间距800mm
• • 10米巷道需10排，每排4根（顶板2根+两帮各1根）= 40根

钻孔直径：φ28mm（比锚杆φ20mm大8mm，留出锚固剂填充空间）
钻孔深度：2.0m（等于锚杆长度）
钻孔时间：
凿岩机钻孔速度约0.8m/min（砂岩中）。
每孔2.0m，耗时约2.5分钟（含换钻杆时间）。
40个孔 × 2.5分钟 = 100分钟 ≈ 1.7小时。
攻略提示：钻孔方向必须垂直于岩面。偏角超过5°会降低锚杆的有效锚固深度——2.0m长的锚杆偏5°后，垂直深度只有2.0 × cos5° ≈ 1.996m——0.4毫米的偏差几乎不影响。但偏10°时：2.0 × cos10° ≈ 1.97m，损失3厘米——仍可接受。偏20°时：2.0 × cos20° ≈ 1.88m，损失12厘米——开始影响锚固效果。
所以：偏角控制在10°以内即可。不必追求绝对垂直——井下条件做不到。
 

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 第二步：安装锚杆——把骨架钉进去

烹制要点：药卷顺序不能错——快凝在前、慢凝在后
树脂锚固剂有两种——

• • 快凝药卷（CK型）： 凝固时间约30-60秒。放在钻孔底部——先凝固，让锚杆尾部快速固定。
• • 慢凝药卷（K型）： 凝固时间约5-10分钟。放在快凝药卷后面——慢慢凝固，提供全长锚固力。

安装顺序：
① 将快凝药卷（CK）推入钻孔底部
② 将慢凝药卷（K）推入，紧贴CK药卷
③ 将锚杆插入钻孔，穿过两个药卷
④ 用锚杆钻机旋转锚杆约15秒——搅拌药卷，使树脂均匀包裹锚杆
⑤ 等30秒（CK药卷凝固）——锚杆尾部初步固定
⑥ 继续等5分钟（K药卷凝固）——全长锚固完成
锚固力计算：
单根锚杆锚固力取决于三个因素——锚杆钢材强度、锚固剂粘结力、围岩抗拔力。
锚杆钢材抗拉力：
F钢 = As × fy
As = φ20mm锚杆截面积 = π × 10² = 314mm²
fy = 螺纹钢筋屈服强度 ≈ 400MPa
F钢 = 314 × 400 = 125,600N ≈ 126kN ≈ 12.6吨
锚杆本身能承受12.6吨的拉力。
锚固剂粘结力：
F粘 = π × d × L锚固 × τ粘
d = 锚杆直径 = 20mm = 0.02m
L锚固 = 锚固段长度（全长锚固时L = 2.0m）
τ粘 = 树脂锚固剂粘结强度 ≈ 5MPa（钻孔φ28mm，锚杆φ20mm，环形粘结面）
F粘 = π × 0.02 × 2.0 × 5,000 = 628kN ≈ 62.8吨
锚固剂能提供62.8吨的粘结力——远大于锚杆钢材的12.6吨。锚固剂不是瓶颈。
围岩抗拔力——这是真正的瓶颈：
围岩抗拔力取决于围岩强度和锚固深度。锚杆锚固在深部稳定岩体中，深部围岩的抗拔承载力约——
F围岩 ≈ π × (D钻孔/2)² × σ围岩 × K安全
D钻孔 = 28mm = 0.028m
σ围岩 = 砂岩抗压强度约40MPa（泥岩约20MPa，取砂岩值）
K安全 ≈ 0.3（锚固破坏模式为锥形拔出，取0.3折减系数）
F围岩 = π × 0.014² × 40,000 × 0.3 ≈ 7.4kN ≈ 0.74吨
0.74吨？太小了。这个计算不对——锥形拔出的破坏面不是钻孔截面，而是以锚固端为顶点的锥形体。
重新计算（锥形拔出模式）：
F拔出 = π × R² × γ围岩 × H × tan(45° + φ/2)
R = 拔出锥体半径 ≈ 0.5m（锚固深度2.0m时锥体展开半径约0.5m）
γ围岩 = 围岩密度 ≈ 2,600 kg/m³
H = 锚固深度 = 2.0m
φ = 围岩内摩擦角 ≈ 30°
F拔出 = π × 0.5² × 2,600 × 9.8 × 2.0 × tan(60°)
= π × 0.25 × 25,480 × 2.0 × 1.732
= 3.14 × 0.25 × 25,480 × 3.464
≈ 69,300N ≈ 69.3kN ≈ 6.93吨
6.93吨 > 锚杆钢材12.6吨？不对——6.93 < 12.6。
锚杆设计锚固力取三者最小值：F设计 = min(F钢, F粘, F拔出) = min(12.6, 62.8, 6.93) = 6.93吨 ≈ 70kN
单根锚杆设计锚固力约70kN。