巷道噴射混凝土的力學(xué)性能及與錨桿支護(hù)相互作用的研究.pdf

1、噴射混凝土是目前地面與地下工程中應(yīng)用最為廣泛的支護(hù)技術(shù)之一。本文針對(duì)目前煤礦井下噴射混凝土支護(hù)存在的問(wèn)題，采用現(xiàn)場(chǎng)調(diào)研、理論分析、實(shí)驗(yàn)室試驗(yàn)、數(shù)值模擬和井下試驗(yàn)相結(jié)合的方法，開(kāi)展了巷道噴射混凝土的力學(xué)性能、作用機(jī)理及其與錨桿支護(hù)相互作用的研究。主要研究?jī)?nèi)容包括:錨噴支護(hù)作用機(jī)理，噴射混凝土力學(xué)性能測(cè)試，混凝土噴層受力變形特征，噴射混凝土對(duì)圍巖的支護(hù)作用，噴射混凝土支護(hù)和錨桿支護(hù)的相互作用以及井下巷道噴層實(shí)際受力監(jiān)測(cè)。論文取得以下研究成果

2、:
　　噴射混凝土對(duì)圍巖的作用機(jī)理表現(xiàn)為整體的支承和加固作用以及局部的粘結(jié)、抗剪和抗彎作用;混凝土噴層為錨桿提供了平整的著力表面和預(yù)緊力傳遞、擴(kuò)散介質(zhì)，錨桿為噴層增加了支護(hù)阻力和改善了應(yīng)力狀態(tài)，二者連為一體，對(duì)巷道全斷面起整體支護(hù)作用;噴射混凝土的抗壓強(qiáng)度和抗拉強(qiáng)度隨時(shí)間呈“對(duì)數(shù)式”增長(zhǎng)，抗彎強(qiáng)度和抗剪強(qiáng)度隨時(shí)間呈“拋物線(xiàn)式”變化，抗拉、抗彎、抗剪強(qiáng)度分別是抗壓強(qiáng)度的7％、10％和11％;噴射混凝土能及早、及時(shí)支護(hù)圍巖，1d之內(nèi)初

3、期強(qiáng)度能達(dá)到3.68MPa;噴射混凝土與錨桿、錨索粘結(jié)緊密，粘結(jié)強(qiáng)度超過(guò)20MPa，與先噴混凝土(強(qiáng)度等級(jí)C25)和圍巖（細(xì)砂巖）的粘結(jié)次之，與煤（長(zhǎng)焰煤）粘結(jié)最差，強(qiáng)度分別為1.57、0.64、0.31MPa;C25等級(jí)噴射混凝土的粘聚力、內(nèi)摩擦角、彈性模量和泊松比分別約為:C=0.20MPa、φ=50°、Et=22.95GPa、μ=0.20;與矩形噴層相比，拱形噴層遭受張拉破壞的威脅小，受力狀態(tài)好，并且能產(chǎn)生一定收縮變形，使得圍巖塑

4、性區(qū)有適度發(fā)展而不至破壞;噴射混凝土對(duì)不同強(qiáng)度圍巖有不同支護(hù)作用，對(duì)于堅(jiān)硬圍巖和中等強(qiáng)度圍巖，主要控制兩墻的剪切破壞和底板的剪切拉伸破壞，對(duì)于軟弱圍巖，主要控制頂拱、兩墻和底板兩側(cè)的剪切破壞以及底板中部的拉伸破壞;混凝土對(duì)圍巖的噴射時(shí)機(jī)應(yīng)選擇及時(shí)噴射，錨噴順序應(yīng)選擇“先噴后錨”;巷道不同部位要求噴射的混凝土厚度不盡相同，墻部在達(dá)到支護(hù)強(qiáng)度和經(jīng)濟(jì)成本要求的前提下越厚越好，但最厚不應(yīng)超過(guò)300mm，拱部以不超過(guò)250mm為宜;噴射混凝土的強(qiáng)