巷道圍巖離層下錨桿荷載傳遞機理及支護設計研究.pdf

1、隨著煤礦生產(chǎn)規(guī)模的不斷擴大以及大型機械設備的廣泛使用，為滿足生產(chǎn)運輸要求，煤礦巷道斷面尺寸隨之不斷增大。由于煤礦巷道頂板多為層狀沉積巖，巷道尺寸增大會使圍巖產(chǎn)生較大變形，在頂板處易產(chǎn)生離層，由此引發(fā)的巷道支護問題亟待解決。傳統(tǒng)的支護設計方法均將圍巖視為連續(xù)均質介質，未考慮離層的不利影響，本文在分析和總結現(xiàn)有錨固支護理論、錨固界面力學機理研究現(xiàn)狀及存在問題的基礎上，考慮錨固支護巖體的復雜性，特別是層狀巖體中巷道開挖引發(fā)的離層對錨桿荷載傳遞

2、規(guī)律的影響，利用理論分析、現(xiàn)場試驗及數(shù)值模擬等方法，開展了以下幾方面的研究。
　　基于離層的產(chǎn)生機理對離層進行分類，分析巷道離層型頂板的特征，給出離層位置和離層值的理論估算方法及試驗確定方法。根據(jù)檸條塔N1205工作面地質條件，對離層位置及離層值大小進行綜合判斷，為考慮離層條件下的錨桿支護設計打下基礎。
　　分析離層作用下的錨桿荷載傳遞機理，基于剪切滑移模型，分別建立單離層條件下垂直錨桿和傾斜錨桿，以及多離層條件下錨桿荷載傳

3、遞的彈塑性力學模型，得出離層作用下錨桿應力分布的表達式，總結出離層發(fā)展過程中錨桿荷載的變化規(guī)律，并對不同離層值、離層位置、錨桿與離層夾角等參數(shù)影響下的錨桿受力特性做系統(tǒng)分析。
　　設計室內模型試驗，研究離層對錨桿的荷載作用，得出巖體裂縫擴展過程中錨桿的應力分布規(guī)律及裂縫張開量值與桿體荷載的關系，將試驗結果與理論計算值進行對比分析，驗證理論模型的正確性及適用性。運用二維離散元軟件對非均質巖體中錨桿的受力狀態(tài)進行數(shù)值模擬，并對影響參數(shù)

4、進行規(guī)律性分析。
　　分別建立考慮離層影響的全長粘結型錨桿以及局部錨固錨桿的力學模型，對系統(tǒng)錨桿進行受力分析，綜合理論計算和數(shù)值模擬結果，分析獲得離層巖體中錨桿的荷載分布規(guī)律。通過系統(tǒng)錨桿荷載求解，對已有的錨桿支護設計進行安全性評價，并為含有離層情況的錨桿支護設計提供理論依據(jù)。
　　將研究成果應用于陜北檸條塔煤礦N1205工作面膠運順槽支護設計中，對比傳統(tǒng)的支護設計方法，發(fā)現(xiàn)考慮離層影響后的錨桿荷載超過承載力設計值，原有的支