巷道錨索破斷機理及彈射防護措施研究.pdf

1、由于煤礦井下地質(zhì)條件變化無常，同一巷道中的圍巖會產(chǎn)生不同的巖性變化，同一個支護理論、同一種支護設計不能解決千變?nèi)f化的地質(zhì)條件所對應的巷道支護。對于不同地質(zhì)條件下的巷道，對支護技術(shù)的要求是各不相同的。就回采順槽而言，在回采時，圍巖會產(chǎn)生較大的變形，大變形壓力作用下的錨索在支護時，超過其所能承受的極限強度而發(fā)生破斷現(xiàn)象。大變形致使巷道發(fā)生嚴重的變形，造成巷道支護困難、成本高、錨桿錨索返修率高等不良后果，不能正常的安全生產(chǎn)。同時在錨索發(fā)生斷裂

2、時，若果其斷裂外部的索體沒有被周圍的煤體或者巖體所充分夾持住，并且在極大大的軸向拉力作用下，會以非常大的速度彈射出來，使人員設備受到了極大的威脅。我國煤礦井下出現(xiàn)錨索拉斷彈射現(xiàn)象屢見不鮮，其中工人受傷事件也不在少數(shù)，也造成嚴重的社會影響。出于對井下工作人員生命安全的負責，有必要對此缺陷進行充分的分析研究，找出問題發(fā)生的原因，尋求科學的、有效的解決方案。從力學的角度來看，錨索破斷大致有兩種情況：剪切破壞；軸向破壞。具體闡述為錨索的剪切破壞

3、是由于錨索周圍錨固體沿錨索切向的變形引起了剪切力，若其切向所受應力超過所能承受的極限抗剪強度時，錨索破斷。錨索的軸向破斷是由于在錨索軸向受力大于其抗拉強度所致，錨索安裝時的軸向力可視為施加在錨索上的預緊力，在工作面在受到采動的影響，采場圍巖常常發(fā)生劇烈的松動和破碎，一般情況下變形量都相當大，尤其是橫向變形，這勢必將導致錨索所承受的軸向力在短時間內(nèi)快速增加，當達到其臨界抗拉強度，即會發(fā)生軸向受拉破斷。其破壞的機理可以從三個因素考慮:第一，

4、巷道的地質(zhì)構(gòu)造;第二，對錨索施加的預緊力;第三，錨索自身的結(jié)構(gòu)。錨索在發(fā)生破斷時，如果未被煤巖體充分夾持，會以非常大的速度彈射出來，使人員設備受到了極大的威脅，很有可能會發(fā)生人傷事件，會產(chǎn)生很嚴重的后果。對錨索破斷的研究以及如何防止破斷后彈射有很大社會意義的。
　　本文以長治三元南耀小常煤業(yè)有限公司30211工作面為工程背景，對該工作面3號煤巷道錨索破斷彈射問題進行分析研究并提出了可行的防護措施。通過實地考察巷道變形情況，現(xiàn)場觀測

5、錨索破斷情況，通過理論分析錨索破斷機理，并用FLAC3D數(shù)值模擬巷道回采時產(chǎn)生的變形與錨索的受力情況，分析了錨索在回采時斷裂的過程，最終研究得出了30211工作面順槽問題的原因。對錨索破斷后彈射現(xiàn)象的機理做出了解釋，結(jié)合目前一些行之有效的技術(shù)路徑，給出錨索破斷彈射的防護措施，形成了一套較完整有效的錨索破斷彈射防護體系，并針對30211工作面的情況提出了相應的解決方法。本研究成果將為其它相似條件下工作面錨索破斷修復提供一定的理論基礎和參考