矸石充填體橫向錨固機(jī)理及在沿空留巷工程中的應(yīng)用.pdf

1、矸石充填沿空留巷能否運(yùn)用成功，最主要的是看矸石墻的承載作用，其壓縮性能決定著留巷的穩(wěn)定性，橫向錨固支護(hù)對矸石墻的壓縮性能影響重大。本論文采用室內(nèi)試驗(yàn)、數(shù)值模擬、結(jié)合工程實(shí)際的綜合研究方法。通過室內(nèi)試驗(yàn)對不同的橫向錨固支護(hù)下的矸石墻的壓縮性能進(jìn)行了分析與研究;通過數(shù)值模擬對矸石墻橫向錨固機(jī)理進(jìn)行研究;通過數(shù)值模擬確定工程實(shí)際合理的橫向錨固錨桿預(yù)應(yīng)力;對現(xiàn)場進(jìn)行礦壓觀測，對所應(yīng)用的方案進(jìn)行科學(xué)評價。
　　在實(shí)驗(yàn)室內(nèi)建立矸石墻的相似材料

2、壓縮試驗(yàn)，分析了矸石墻在不同橫向錨固支護(hù)情況下的壓縮性能。由試驗(yàn)結(jié)果可以得出，矸石墻都經(jīng)歷了壓實(shí)階段、體積硬化階段與破壞階段;無錨桿支護(hù)情況下矸石墻的最大承載力要比有錨桿支護(hù)情況下矸石墻的最大承載力約小30％;有錨桿支護(hù)情況下，不同錨桿預(yù)應(yīng)力矸石墻的最大承載力基本相同，錨桿預(yù)應(yīng)力越大，矸石墻達(dá)到極限載荷的壓縮量越小。
　　建立矸石墻單軸壓縮數(shù)值模型，研究矸石墻壓縮過程中的橫向錨固作用機(jī)理、不同橫向錨固支護(hù)下的矸石墻壓縮性能。錨桿與

3、鋼帶在矸石墻壓縮過程中限制了矸石墻的水平變形，使得其邊界處塑性區(qū)減小;同時也使得在相同的應(yīng)力壓縮下其豎直方向的壓縮量減小。錨桿與鋼帶跟矸石墻體聯(lián)合起作用，矸石墻起到了主要的承載作用，錨桿與鋼帶對其進(jìn)行輔助加固作用，使得矸石墻的承載性能提高。橫向錨固支護(hù)下，錨桿的預(yù)應(yīng)力越大其豎直方向壓縮量越小，但并沒有提高矸石墻的最大承載力，與室內(nèi)試驗(yàn)相結(jié)果相對應(yīng)。
　　建立實(shí)際工程的沿空留巷的數(shù)值模型，研究隨工作面推進(jìn)過程中，不同橫向錨固支護(hù)下，

4、矸石墻錨桿預(yù)應(yīng)力對沿空留巷圍巖穩(wěn)定性的影響問題，并探究不同的錨桿預(yù)應(yīng)力下矸石墻的變形、矸石墻的受力、矸石墻內(nèi)錨桿受力情況。模擬結(jié)果表明，加錨桿支護(hù)能有效提高矸石墻的承載性能，錨桿預(yù)應(yīng)力也不能無限大，存在一個合理的預(yù)應(yīng)力大小;對矸石墻的研究表明，橫向錨固在支護(hù)體系中所起的作用重大，對矸石墻的承載性能起到關(guān)鍵性的作用。
　　將所確定的錨桿預(yù)應(yīng)力方案應(yīng)用于某煤礦的沿空留巷工程，通過對該工程隨工作面推進(jìn)過程中的礦壓觀測，對矸石充填沿空留巷