锚固承载结构体稳定性研究及影响因素分析

来源 :安徽理工大学 | 被引量 : 4次 | 上传用户:linda456
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为进一步揭示锚杆与围岩相互作用机理,完善锚杆支护技术理论和支护参数设计方法,提高现有锚杆支护参数设计的可靠性、科学性和实用性。本文以顾桥矿中央区、南区、东区二水平井底车场段-1050m轨道大巷为研究对象,运用理论分析、数值模拟、现场实测三种研究方式,探讨巷道锚杆支护后,其围岩内部形成的支护结构的形式、强度、应力状态及其与锚杆支护参数、岩性之间的关系,据此确定科学合理的锚杆支护参数。  首先,通过建立锚固承载结构体力学模型并基于Mohr-Coulomb屈服准则,推导出锚固承载结构体等效强度参数公式;在等效强度参数确定的基础上,根据承载结构体受力特点,在垂直方向上应用静力平衡方程,得出锚固承载结构体强度公式,并进行强度影响因素分析。其次,以顾桥矿三区地质条件为工程背景,开展了同一深度条件下不同锚杆支护密度的巷道支护效果数值模拟研究。通过横向比较同一岩性中不同支护密度的支护效果,确定不同岩性巷道的合理支护密度;纵向比较同一支护参数下,不同岩性的支护效果,确定岩性对支护效果的影响。研究结果表明,锚杆支护对围岩的强化作用和锚固体的承载能力随着支护密度的增大而逐渐增强,垂直应力峰值点的位置由深部逐渐往浅部转移,巷道变形量降低且围岩两帮塑性区范围逐渐变小,围岩趋于稳定;确定了砂岩巷道合理支护密度为800~1000mm,砂质泥岩巷道合理支护密度为800mm,泥岩巷道合理锚杆支护密度为600mm;同一支护参数、不同岩性条件下巷道的垂直应力云图、塑性区有明显变化,承载结构体的承载能力和锚杆对围岩的强化作用随着巷道岩性减弱逐渐增强。最后,通过分析东区、南区-1050m轨道大巷在设计支护密度条件下的现场监测数据和巷道围岩、位移分布、应力分布特征,得出巷道围岩的变形和破坏在设计支护密度条件下得到了有效控制。
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