大比例巷道錨桿支護相似模擬試驗研究.pdf

1、本文運用煤炭科學研究總院研制的錨桿支護模型試驗臺，采用實驗室試驗與相似模擬試驗相結合的方法，開展了頂板模型與模擬錨桿支護材料物理力學性能實驗，并系統(tǒng)介紹了試驗監(jiān)測系統(tǒng)，最后對兩架不同類型頂板模型進行了相似模擬試驗，取得以下研究成果:(1)試驗臺能夠對尺寸2600mm×2000mm×1000mm的頂板模型進行幾何相似比為1∶2的相似試驗，試驗臺液壓加載系統(tǒng)能實現(xiàn)真三軸加載，垂直向最大加載能力為15000kN;(2)開發(fā)出一套適合大比例巷道

2、錨桿支護模型試驗臺相似實驗用的模擬錨桿支護材料。(3)開發(fā)出一套大比例巷道相似模擬試驗的監(jiān)測系統(tǒng)，包括錨桿受力、鋼帶受力、頂板下沉與離層、模型內部應變變化、模型內部裂隙變化動態(tài)監(jiān)測、模型底部裂縫變化等。(4)由兩架不同類型頂板模型相似模擬試驗，得出結論如下:
　?、夙敯鍍炔堪l(fā)育有大量微小節(jié)理裂縫與層理面時，頂板最終抵抗變形破壞能力大大降低，頂板縱向裂縫擴展受頂板大范圍離層、原生裂縫張開與延伸多因素協(xié)同作用影響，向頂部延伸距離大大減

3、小;②模型二呈現(xiàn)多種形式、大范圍、整體破壞，模型破壞在預留裂縫及層理面基礎上逐步擴展延伸，采用支護手段控制原生裂隙擴展與層理面張開，是此類頂板支護成敗的關鍵。模型一呈現(xiàn)單一形式、小范圍、局部區(qū)域破壞，控制頂板理論弱面的產生、擴展及延伸，是此類頂板支護成敗的關鍵;③聲發(fā)射準確監(jiān)測到底部初始裂縫產生的位置、擴展路徑及向頂部延伸高度，并能夠及時、客觀的反映模型內部破壞產生的時機以及破壞的嚴重程度;④對于完整性好的頂板，錨桿只對破壞區(qū)域局部頂板

4、圍巖起作用，錨桿支護的作用主要是控制理論弱面的產生及擴展延伸;對于完整性較差的頂板，頂板在原生裂隙與層理面的基礎上逐步破壞，錨桿支護的作用是將頂板加固呈一個整體進行承載，控制頂板的進一步變形破壞，錨桿個體與整體支護作用得到充分發(fā)揮。⑤鋼帶對整體逐步變形的頂板作用不明顯，對下沉變化極不均勻的頂板，鋼帶隨頂板整體變形，能夠迅速增大支護阻力，抑制頂板進一步變形破壞；⑥錨桿、鋼帶在頂板不協(xié)調變形破壞作用下隨頂板整體變形，能夠及時的增大支護阻力，