巷道圍巖穩(wěn)定性分析及錨桿支護效果評價研究.pdf

1、隨著礦產(chǎn)資源的減少，地質(zhì)條件越來越復雜，煤礦開采深度和難度越來越大，尤其是對于高地應力、軟巖等破壞范圍較大的巷道，采用傳統(tǒng)錨桿支護理論進行設(shè)計施工難度大，工作效率偏低。本文以禾草溝5號煤層輔運大巷為工程依托，采用錨桿加固區(qū)圍巖穩(wěn)定理論設(shè)計，分析圍巖穩(wěn)定性，并對其支護效果進行了評價。
　　本研究主要內(nèi)容包括：⑴傳統(tǒng)錨桿支護理論的加固范圍是整個塑性區(qū)，支護阻力不小于卡斯特耐爾（Kastner）公式計算值，巷道圍巖穩(wěn)定；對于圍巖破壞范圍

2、較大的巷道，為了提高工作效率，提出錨桿加固區(qū)圍巖穩(wěn)定理論，只需要加固淺部破碎圍巖，錨固在穩(wěn)定巖體上，沒有必要加固整個塑性區(qū)，不受塑性區(qū)寬度的影響，克服了實際工程中塑性區(qū)范圍難以測定的問題，充分發(fā)揮了圍巖的自身承載力，巷道圍巖穩(wěn)定需要滿足兩個條件：一是錨桿加固區(qū)外側(cè)不小于卡斯特耐爾（Kastner）公式計算值，二是加固區(qū)內(nèi)任意一點滿足摩爾庫倫強度準則。隨著加固區(qū)厚度的增大，塑性區(qū)寬度不斷減小，直至加固區(qū)的外側(cè)面與彈塑性交界面重合，此時圍巖

3、的支護阻力與傳統(tǒng)支護理論設(shè)計值相等，證明了錨桿加固區(qū)圍巖穩(wěn)定理論的合理性。⑵巷道圍巖支護參數(shù)的設(shè)計遵循“長而疏，短而密”的規(guī)律，錨桿施加的預張力與維持圍巖穩(wěn)定所需的支護阻力呈正相關(guān)關(guān)系；為了有效的評價錨桿支護效果，提出圍巖支護強度系數(shù)K的概念，其物理意義是巷道洞壁處產(chǎn)生單位位移所需的支護力，反映了圍巖抵抗變形壓力的能力；運用統(tǒng)一強度理論得到巷道洞壁的位移解析解，隨著錨桿長度的增大，巷道圍巖洞壁位移不斷減小，且曲線的斜率呈遞減趨勢，說明選

4、取合理的錨桿參數(shù)，有利于提高經(jīng)濟效益；通過對圍巖支護強度系數(shù)分析，可知：對于同一巷道，圍巖支護強度系數(shù)的變化區(qū)間很小，可以認為K為常數(shù)；對于不同埋深的巷道，對應的圍巖支護強度系數(shù)不同，隨著原巖應力P0的增大，圍巖支護強度系數(shù)不斷增大。⑶結(jié)合工程實例，利用工況下相應的圍巖支護強度系數(shù)極值 Kmax，結(jié)合實測的位移解，對巷道錨桿支護效果進行評價，提高了工作效率和經(jīng)濟效益；若圍巖支護強度系數(shù)滿足極值條件，則錨桿間排距的布置滿足支護要求，錨固效