不穩(wěn)定圍巖巷道支護(hù)及采場(chǎng)頂板控制技術(shù)研究.pdf

1、該文以彈塑性力學(xué)為基礎(chǔ),假設(shè)水平應(yīng)力與垂直應(yīng)力相等,把巷道簡(jiǎn)化為一僅受體力作用的厚壁圓筒,分析了在次生應(yīng)力作用下圍巖所處的狀態(tài).在此基礎(chǔ)上,導(dǎo)出了圍巖中的塑性形變壓力和塑性松動(dòng)壓力的計(jì)算公式.對(duì)于支護(hù)后巷道圍巖的流變規(guī)律,依據(jù)錨桿與圍巖共同作用的支護(hù)原理,通過(guò)計(jì)算錨桿的變形反演了圍巖的變形.在上述理論指導(dǎo)下,結(jié)合邱集煤礦的生產(chǎn)條件,提出了錨桿設(shè)計(jì)方法,對(duì)現(xiàn)行的錨噴參數(shù)進(jìn)行了優(yōu)化.經(jīng)計(jì)算機(jī)模擬和現(xiàn)場(chǎng)觀測(cè),證明了該錨噴支護(hù)參數(shù)的合理性.通過(guò)

2、理論與實(shí)踐相結(jié)合的方法,得出以下主要結(jié)論:1.巷道開挖以后,若次生應(yīng)力小于巖石的屈服極限,則圍巖繼續(xù)保持彈性狀態(tài).圍巖次生應(yīng)力的大小與泊松比μ的大小有關(guān),與巖體的彈性常數(shù)E無(wú)關(guān),且與徑向夾角θ無(wú)關(guān).隨著距離r的增大,徑向應(yīng)力σ<,r>先增大,達(dá)到極值后逐漸減小,并在地面處減為O;σ<,θ>隨著r的增大而減小,在巷道周邊,σ<,θ>最大;σ<,r>+σ<,θ>是隨著r的增大而線性減小的.若次生應(yīng)力大于巖石的屈服極限,則在巷道周邊一個(gè)有限的

3、范圍內(nèi)出現(xiàn)塑性區(qū).在該區(qū)內(nèi),隨著r的增大,變形量逐漸減小,在巷道的周邊圍巖的變形量最大.塑性區(qū)半徑R<,p>的大小,就其變化特性和巖石的力學(xué)性質(zhì)而言,與圍巖壓力、徑向位移和時(shí)間成正比,與巖石的強(qiáng)度成反比.2.圍巖壓力是塑性形變壓力和塑性松動(dòng)壓力的組合,其大小隨徑向位移的增大先減小后增大.隨著塑性區(qū)半徑的增大,圍巖中塑性形變壓力減小,而塑性松動(dòng)壓力增大.圍巖壓力是影響巖體徑向位移和塑性區(qū)半徑大小的主要因素.3.圍巖錨固區(qū)在流變時(shí)期的變形同

4、錨桿的變形同步,其變形量的大小取決于錨桿的力學(xué)性質(zhì)及圍巖破壞區(qū)的大小.錨桿的變形(圍巖錨固區(qū)的變形)同錨桿的切面面積、彈性模量均成反比,同破壞區(qū)的半徑成正比.巷道周邊位移量的大小同錨桿變形量成正比.4.根據(jù)松動(dòng)圈理論和現(xiàn)場(chǎng)實(shí)測(cè),邱集煤礦巷道圍巖屬于Ⅲ類,但在斷層附近屬于V類,在采用該文提供的錨噴支護(hù)參數(shù)后,有效地控制了圍巖的變形.兩近屬于V類,在采用該文提供的錨噴支護(hù)參數(shù)后,有效地控制了圍巖的變形.兩幫移近量和頂?shù)滓平糠謩e比采用原支護(hù)