深部巷道變形數(shù)值分析及合理錨桿支護(hù)參數(shù)選擇.pdf

1、隨著煤礦開采行業(yè)的發(fā)展，淺部煤炭資源已幾近枯竭，我們不得不向更深處開采來滿足人類對煤炭資源的需求。根據(jù)相關(guān)研究表明深部巖體多表現(xiàn)為“軟巖”特性，對于早期淺部煤炭巷道開采技術(shù)已不能完全適用于深部開采，為了給深部開采提供更加合理的支護(hù)方案及相應(yīng)的支護(hù)技術(shù)，本文就目前常見的深部開采條件分別進(jìn)行理論分析和數(shù)值模擬分析初步設(shè)計出各開采條件下的最佳支護(hù)方案，并在此基礎(chǔ)上確定淮北袁店二礦101運(yùn)輸巷道控制圍巖穩(wěn)定的合理錨桿支護(hù)參數(shù)。
　　目前在

2、理論分析方面針對如何計算巷道圍巖所需支護(hù)反力大小的公式并不完善，第三章中就目前常見的開采條件即不同的巷道斷面尺寸，不同埋深及不同巖性3個因素分別選取5個水平進(jìn)行正交試驗設(shè)計得出25組試驗，利用同行學(xué)者研究的理論成果進(jìn)行理論計算圍巖表面在無支護(hù)反力時的變形大小，當(dāng)變形超過允許變形，通過調(diào)整支護(hù)反力大小使圍巖變形控制在相應(yīng)巖性允許值范圍內(nèi)，從而確定出25組不同開采條件下控制圍巖穩(wěn)定所需支護(hù)反力大小。對計算結(jié)果進(jìn)行極差法分析巷道所需支護(hù)反力大

3、小隨不同因素的變化規(guī)律。到目前為止，巷道支護(hù)形式有很多種，不同的支護(hù)形式提供的支護(hù)反力大小各不相同，根據(jù)相關(guān)研究了解不同支護(hù)形式所能提供支護(hù)反力大小并在此基礎(chǔ)上初步設(shè)計25組不同開采條件下巷道圍巖的支護(hù)方案。
　　目前分析巷道圍巖變形方法主要有理論分析、數(shù)值分析及工程實(shí)測。本文第四章針對理論分析的25組正交試驗采用大型有限元分析軟件ANSYS數(shù)值模擬圍巖變形情況，對超過允許變形的逐步添加錨桿數(shù)量進(jìn)行支護(hù)，對于變形過大的可以先進(jìn)行壓

4、力灌注漿改善圍巖巖性后再添加錨桿支護(hù)直至圍巖最大變形控制在相應(yīng)巖性允許范圍內(nèi)，從而可以通過數(shù)值分析的方法設(shè)計出25組不同開采條件下控制巷道圍巖變形的支護(hù)方案及相應(yīng)的支護(hù)參數(shù)。
　　以淮北袁店二礦101運(yùn)輸巷道為例，對照其巷道開采條件取25組正交試驗中最接近的一組，分別結(jié)合理論計算與數(shù)值分析的設(shè)計方案初步設(shè)計出控制改巷道圍巖穩(wěn)定性的支護(hù)方案。利用ANSYS軟件模擬實(shí)際101運(yùn)輸巷道變形情況，在分析不同錨桿密度及圍巖變形的擬合關(guān)系基礎(chǔ)

5、上，計算出巷道最佳支護(hù)參數(shù)，并通過模擬驗證計算結(jié)果。
　　本文結(jié)論：
　　（1）理論分析得出巷道圍巖巖性越差、埋深越大、斷面尺寸越大，控制圍巖穩(wěn)定所需的支護(hù)反力就相應(yīng)地增大，研究表明當(dāng)巷道圍巖粘結(jié)力大于1.5MPa，埋深大于600m，等效半徑大于2.5m時，圍巖所需的支護(hù)反力將迅速增大，所以該組臨界值在工程實(shí)際中應(yīng)予以重視；
　?。?）利用數(shù)值模擬矩形巷道圍巖變形規(guī)律更接近工程實(shí)測規(guī)律，且對比理論計算結(jié)果略有差別，但是