巷道錨索破斷機(jī)理及彈射防護(hù)措施研究.pdf

1、由于煤礦井下地質(zhì)條件變化無(wú)常，同一巷道中的圍巖會(huì)產(chǎn)生不同的巖性變化，同一個(gè)支護(hù)理論、同一種支護(hù)設(shè)計(jì)不能解決千變?nèi)f化的地質(zhì)條件所對(duì)應(yīng)的巷道支護(hù)。對(duì)于不同地質(zhì)條件下的巷道，對(duì)支護(hù)技術(shù)的要求是各不相同的。就回采順槽而言，在回采時(shí)，圍巖會(huì)產(chǎn)生較大的變形，大變形壓力作用下的錨索在支護(hù)時(shí)，超過(guò)其所能承受的極限強(qiáng)度而發(fā)生破斷現(xiàn)象。大變形致使巷道發(fā)生嚴(yán)重的變形，造成巷道支護(hù)困難、成本高、錨桿錨索返修率高等不良后果，不能正常的安全生產(chǎn)。同時(shí)在錨索發(fā)生斷裂

2、時(shí)，若果其斷裂外部的索體沒(méi)有被周圍的煤體或者巖體所充分夾持住，并且在極大大的軸向拉力作用下，會(huì)以非常大的速度彈射出來(lái)，使人員設(shè)備受到了極大的威脅。我國(guó)煤礦井下出現(xiàn)錨索拉斷彈射現(xiàn)象屢見(jiàn)不鮮，其中工人受傷事件也不在少數(shù)，也造成嚴(yán)重的社會(huì)影響。出于對(duì)井下工作人員生命安全的負(fù)責(zé)，有必要對(duì)此缺陷進(jìn)行充分的分析研究，找出問(wèn)題發(fā)生的原因，尋求科學(xué)的、有效的解決方案。從力學(xué)的角度來(lái)看，錨索破斷大致有兩種情況：剪切破壞；軸向破壞。具體闡述為錨索的剪切破壞

3、是由于錨索周圍錨固體沿錨索切向的變形引起了剪切力，若其切向所受應(yīng)力超過(guò)所能承受的極限抗剪強(qiáng)度時(shí)，錨索破斷。錨索的軸向破斷是由于在錨索軸向受力大于其抗拉強(qiáng)度所致，錨索安裝時(shí)的軸向力可視為施加在錨索上的預(yù)緊力，在工作面在受到采動(dòng)的影響，采場(chǎng)圍巖常常發(fā)生劇烈的松動(dòng)和破碎，一般情況下變形量都相當(dāng)大，尤其是橫向變形，這勢(shì)必將導(dǎo)致錨索所承受的軸向力在短時(shí)間內(nèi)快速增加，當(dāng)達(dá)到其臨界抗拉強(qiáng)度，即會(huì)發(fā)生軸向受拉破斷。其破壞的機(jī)理可以從三個(gè)因素考慮:第一，

4、巷道的地質(zhì)構(gòu)造;第二，對(duì)錨索施加的預(yù)緊力;第三，錨索自身的結(jié)構(gòu)。錨索在發(fā)生破斷時(shí)，如果未被煤巖體充分夾持，會(huì)以非常大的速度彈射出來(lái)，使人員設(shè)備受到了極大的威脅，很有可能會(huì)發(fā)生人傷事件，會(huì)產(chǎn)生很嚴(yán)重的后果。對(duì)錨索破斷的研究以及如何防止破斷后彈射有很大社會(huì)意義的。
　　本文以長(zhǎng)治三元南耀小常煤業(yè)有限公司30211工作面為工程背景，對(duì)該工作面3號(hào)煤巷道錨索破斷彈射問(wèn)題進(jìn)行分析研究并提出了可行的防護(hù)措施。通過(guò)實(shí)地考察巷道變形情況，現(xiàn)場(chǎng)觀測(cè)

5、錨索破斷情況，通過(guò)理論分析錨索破斷機(jī)理，并用FLAC3D數(shù)值模擬巷道回采時(shí)產(chǎn)生的變形與錨索的受力情況，分析了錨索在回采時(shí)斷裂的過(guò)程，最終研究得出了30211工作面順槽問(wèn)題的原因。對(duì)錨索破斷后彈射現(xiàn)象的機(jī)理做出了解釋，結(jié)合目前一些行之有效的技術(shù)路徑，給出錨索破斷彈射的防護(hù)措施，形成了一套較完整有效的錨索破斷彈射防護(hù)體系，并針對(duì)30211工作面的情況提出了相應(yīng)的解決方法。本研究成果將為其它相似條件下工作面錨索破斷修復(fù)提供一定的理論基礎(chǔ)和參考