大比例巷道錨桿支護(hù)相似模擬試驗研究.pdf

1、本文運用煤炭科學(xué)研究總院研制的錨桿支護(hù)模型試驗臺，采用實驗室試驗與相似模擬試驗相結(jié)合的方法，開展了頂板模型與模擬錨桿支護(hù)材料物理力學(xué)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(jìn)行了相似模擬試驗，取得以下研究成果:(1)試驗臺能夠?qū)Τ叽?600mm×2000mm×1000mm的頂板模型進(jìn)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(hù)模型試驗臺相似實驗用的模擬錨桿支護(hù)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(nèi)部應(yīng)變變化、模型內(nèi)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(jié)論如下:
　?、夙敯鍍?nèi)部發(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(kuò)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(yù)留裂縫及層理面基礎(chǔ)上逐步擴(kuò)展延伸，采用支護(hù)手段控制原生裂隙擴(kuò)展與層理面張開，是此類頂板支護(hù)成敗的關(guān)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(chǎn)生、擴(kuò)展及延伸，是此類頂板支護(hù)成敗的關(guān)鍵;③聲發(fā)射準(zhǔn)確監(jiān)測到底部初始裂縫產(chǎn)生的位置、擴(kuò)展路徑及向頂部延伸高度，并能夠及時、客觀的反映模型內(nèi)部破壞產(chǎn)生的時機(jī)以及破壞的嚴(yán)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(hù)的作用主要是控制理論弱面的產(chǎn)生及擴(kuò)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(chǔ)上逐步破壞，錨桿支護(hù)的作用是將頂板加固呈一個整體進(jìn)行承載，控制頂板的進(jìn)一步變形破壞，錨桿個體與整體支護(hù)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(hù)阻力，抑制頂板進(jìn)一步變形破壞；⑥錨桿、鋼帶在頂板不協(xié)調(diào)變形破壞作用下隨頂板整體變形，能夠及時的增大支護(hù)阻力，