錨桿在充填體內(nèi)的作用機理及加固效果研究.pdf

1、采用下向尾砂膠結(jié)充填采礦法的礦山,維護充填體的穩(wěn)定是礦山安全生產(chǎn)的重要保障。在充填體內(nèi)布置錨桿可增加充填體的強度,提高充填體的整體穩(wěn)定性。但針對錨桿應用在充填體方面的研究較少,出現(xiàn)了理論落后于實踐的現(xiàn)象。本文結(jié)合工程實際,基于錨桿支護理論,對錨桿在充填體內(nèi)的作用機理進行了闡述。通過相似模擬試驗和數(shù)值模擬分析的方法研究了錨桿在充填體內(nèi)的加固效果,并在此基礎上研究了不同錨桿參數(shù)對加固效果的影響。另外,利用現(xiàn)場測試的手段對部分錨桿參數(shù)進行了優(yōu)

2、化。研究結(jié)果為錨桿加固的性能分析和施工設計提供了理論依據(jù)及參考依據(jù)。
　　本文主要研究內(nèi)容及成果如下:
　　(1)通過分析認為,錨桿對下部充填體起到了一定的懸吊作用;對各薄層充填體起到了組合梁作用;對破碎塊狀的充填體起了擠壓加固作用。充填體的黏著力、錨桿機械聯(lián)鎖、托盤錨托力是錨固力的主體因素。
　　(2)在實驗室建立了平面應變試驗模型,觀測布置錨桿和無錨桿條件下充填體頂板的破壞規(guī)律和破壞形式。試驗結(jié)果表明,布置錨桿及無

3、錨桿條件下的充填體頂板破壞規(guī)律基本一致,都是先出現(xiàn)裂縫,其次產(chǎn)生頂板冒頂,最后整體垮塌破壞。但布置錨桿可以充分發(fā)揮充填體自身強度,使充填體錨固成一個整體,有效緩解頂板冒頂。
　　(3)采用數(shù)值模擬分析的方法研究了錨桿對充填體穩(wěn)定性的影響。研究發(fā)現(xiàn),錨桿從兩個方面來提高充填體的穩(wěn)定性:其一,錨桿可有效緩解進路開挖后頂板的變形,降低頂板的沉降;其二,錨桿可有效緩解充填體頂板的應力集中,同時能減小受壓、受拉值。
　　(4)利用FL

4、AC3D有限差分程序研究了錨桿長度、錨桿直徑以及錨桿間距對充填體穩(wěn)定性的影響。結(jié)果表明,研究范圍內(nèi)的錨桿參數(shù)與充填體穩(wěn)定性具有規(guī)律性的關系,錨桿愈長、直徑愈大、間距愈小,充填體愈穩(wěn)定。錨桿間距對充填體穩(wěn)定性影響最大,其次是錨桿長度,錨桿直徑的影響最小。
　　(5)為了優(yōu)化錨桿參數(shù),在數(shù)值模擬分析的基礎上進行了錨桿軸力的現(xiàn)場測試試驗,獲取了大量的實測數(shù)據(jù),繪制了不同參數(shù)下錨桿軸力隨時間變化的曲線圖。通過分析認為,使用錨桿直徑14mm