高應力軟巖巷道全長錨固預應力錨桿受力特征研究.pdf

1、隨著礦山開采深度逐漸增大，許多礦山巷道支護都面臨著高地壓環(huán)境帶來的嚴峻挑戰(zhàn)。較大開采深度伴隨的高應力環(huán)境，使得許多開挖巷道圍巖進入大變形軟巖狀態(tài)，造成開挖巷道在服務年限內(nèi)表現(xiàn)出變形量大、變形速度快和長時間蠕變的特性。高應力軟巖巷道圍巖發(fā)生大變形的特性，增大了錨桿支護難度，出現(xiàn)了較高的錨桿破斷失效現(xiàn)象。而錨桿作為巷道支護體系中的重要組成部分，如果發(fā)生巷道局部區(qū)域錨桿破斷失效，則會降低整個錨桿支護巷道的穩(wěn)定性。因此，研究高應力軟巖巷道中支護

2、錨桿受力特征，對保障礦山安全開采具有重要的工程意義。
　　首先，論文通過理論解析和數(shù)值計算的方式分析了高應力軟巖巷道應力場分布特征、塑性區(qū)擴展形態(tài)和圍巖變形特點，發(fā)現(xiàn)巷道中支護錨桿不僅需要承載軸向拉伸作用，還需要承載橫向剪切和彎曲作用。然后，基于Winkler地基梁原理建立了軟巖巷道錨桿橫向彎曲受力計算模型，并結合現(xiàn)有錨桿軸向承載力學模型，綜合分析了高應力軟巖巷道中全長錨固預應力錨桿軸向和橫向兩個方向的受力特征。結果表明:在高應力

3、軟巖巷道中錨桿主要承載軸向拉伸和橫向彎曲的綜合作用力;其中，錨桿軸力在靠近托盤的尾部部分基本保持不變，在深入巖體內(nèi)部的端頭部分錨桿軸力快速降低，而錨桿彎矩沿桿體長度在軸線正負兩個方向呈“波浪形”分布，且錨桿受到軸向拉伸和橫向彎曲的彎拉綜合作用隨應力集中程度的增大而增大。
　　接著，根據(jù)金山店鐵礦支護條件，利用FLAC3D數(shù)值計算軟件分析了高應力軟巖巷道中全長錨固預應力錨桿的受力特征。結果表明:同斷面巷道不同安裝位置處錨桿受力具有較

4、大差異，在巷道拱頂和兩幫處錨桿主要受軸向拉伸作用，在拱肩和底角處錨桿受到軸向拉伸和橫向彎曲共同作用，且巷道拱肩和底角處錨桿彎矩主要集中在靠近托盤位置的錨桿尾部部分;巷道拱肩和底角處錨桿彎矩主要出現(xiàn)在支護初期，而隨著支護時間的增加逐漸降低。數(shù)值計算結果較好地驗證了理論分析結果，表明建立的高應力軟巖巷道錨桿受力計算模型能夠反映錨桿受力特征。
　　最后，根據(jù)上述研究結果，對金山店鐵礦松軟破碎礦巖巷道錨桿支護提出了金屬-非金屬錨桿聯(lián)合支護