深井巷道圍巖錨固體流變特性及控制原理研究.pdf

1、隨著礦井開采深度增加，煤巖體軟化與時效性凸現(xiàn)，促進圍巖錨固體流變穩(wěn)定成為深井巷道支護難題。本文針對深井巷道錨桿（索）支護參數(shù)與圍巖錨固體流變失穩(wěn)的關(guān)系，開展了深井巷道圍巖錨固體流變特性及控制原理的研究。主要研究內(nèi)容包括：實驗分析無錨與錨固試件的蠕變特性，給出錨固體流變基本概念；現(xiàn)場實測深井巷道圍巖錨固體流變特性，提出深井巷道圍巖錨固體流變穩(wěn)定性研究本質(zhì)；確定巷道圍巖錨固體流變本構(gòu)模型，解析其流變力學特性，建立深井巷道圍巖錨固體流變控制簡

2、化模型；對錨固試件基本流變參數(shù)進行反演，分析深井巷道圍巖錨固體流變控制主要影響因素，力學求解深井巷道圍巖錨桿（索）支護流變控制參數(shù)，提出深井巷道圍巖錨固體流變控制原理；通過理論計算、數(shù)值模擬與現(xiàn)場試驗，驗證流變控制參數(shù)計算正確性。
　　首先，運用相似模擬實驗方法，在 RMT-150B伺服試驗機及 RLW-2000三軸流變儀上分別完成了不同配比無錨試件強度實驗及無錨、錨固試件蠕變特性實驗，提出了深井巷道圍巖錨固體流變基本概念四個組成

3、部分；現(xiàn)場實測了不同應力水平與不同錨桿支護參數(shù)條件下巷道圍巖錨固體流變基本特性，分析了圍巖錨固體流變失穩(wěn)原因，提出了深井巷道圍巖錨固體流變穩(wěn)定性研究本質(zhì)。
　　其次，通過對巷道圍巖錨固體室內(nèi)蠕變實驗及現(xiàn)場流變實測的綜合分析，確定了巷道圍巖錨固體三種流變本構(gòu)模型，求解了H-K-B錨固體模型、M-K-B錨固體模型及 K-B-B錨固體模型的流變力學特性；建立了三種深井巷道圍巖錨固體流變控制簡化模型；進而根據(jù)錨固參數(shù)需要，確定了深井巷道無

4、錨圍巖時變“三區(qū)”范圍，并推導出了深井巷道圍巖錨固體流變碎裂半徑。
　　最后，基于錨固體流變本構(gòu)方程及流變控制簡化解析，對錨固試件蠕變實驗基本流變參數(shù)進行了反演，分析了錨固厚度、斷面尺寸、加錨彈模及應力水平對巷道圍巖錨固體流變穩(wěn)定性影響，提出了深井巷道圍巖錨固體流變控制原則、控制模式及控制方法，力學求解了深井巷道圍巖錨固體流變穩(wěn)定性控制參數(shù)，提出了深井巷道圍巖錨固體流變穩(wěn)定性控制原理；確定了深井巷道預留斷面強力錨桿-錨索協(xié)調(diào)支護方