動載荷下回采巷道錨固荷載演化機理與控制技術.pdf

1、回采巷道在井工開采的煤礦巷道中占80％以上,預應力錨固技術是當前使用最為主流的支護技術,本文針對回采巷道頂板錨固體安全問題,采用理論分析、數(shù)值計算和現(xiàn)場實測等綜合研究方法,系統(tǒng)研究了回采巷道在強烈動載作用下錨固體受力波動演化規(guī)律,建立了錨固體荷載的傳遞“剪切-滑移力學模型”,分析了動載作用下錨固力與圍巖協(xié)調(diào)變形的幾何特征,形成了均壓、讓壓等控制巷道變形的恒阻支護手段,能夠為煤礦安全高效生產(chǎn)提供理論支撐和技術支持,主要研究內(nèi)容如下:

2、>　　(1)基于錨固接觸單元三線性剪切-滑移本構模型,提出了拉拔載荷作用下粘錨力波形傳遞機制、自由段軸力演變過程,并基于此定義錨固系統(tǒng)安全系數(shù),分析了合理錨固長度的取值范圍。
　　(2)利用數(shù)值計算軟件FLAC3D對受動力擾動下的錨固系統(tǒng)受力進行模擬計算,對預應力錨固系統(tǒng)自由段、錨固段軸力及錨固劑剪切應力波動規(guī)律進行研究,對巷道迎頭掘進后方圍巖巖體受力進行分析。
　　(3)提出臨界預緊力閾值的概念,巷道受動力擾動條件下,當預

3、緊力小于該值時,錨桿對動載反應敏感;當預緊力達到該值時,無論是錨桿自由段還是錨固段軸力均保持較低增長比。當預緊力超出該值后,自由段與錨固段軸力降低幅度都在1%以內(nèi)。隨著動載強度的提高,預緊力動載閾值有增大的趨勢。
　　(4)通過理論計算得出巷道圍巖動力擾動前后塑性屈服區(qū)計算解析解。采用有限差分數(shù)值計算軟件FLAC3D對動力擾動下巷道圍巖力學響應進行了研究,分析了不同原巖應力水平下動力對巷道應力場、位移場及塑性區(qū)范圍的影響。