煤巷頂板巖層錨固系統(tǒng)穩(wěn)定性影響因素試驗研究.pdf

1、煤礦單期頂板事故造成的后果通常不像瓦斯事故、透水事故嚴(yán)重，但項板事故的發(fā)生頻率較高，其造成的傷亡人數(shù)約占煤礦總傷亡人數(shù)的30％，項板事故在煤礦“五大”災(zāi)害中占有較大的比重。除煤礦的圍巖條件和開采技術(shù)條件較復(fù)雜多變外，圍巖支護(hù)與加固理論的不成熟是造成這種結(jié)果的重要原因之一。煤礦頂板事故中，回采巷道的頂板事故占首位。因此，探索正確的項板支護(hù)理論、選擇安全可靠的支護(hù)方法、確定經(jīng)濟(jì)合理的支護(hù)參數(shù)以及實用高效的施工工藝成了長期以來人們所致力解決的

2、一個重大理論及技術(shù)課題。
　　 本文以煤巷項板巖層錨固系統(tǒng)穩(wěn)定性影響因素為研究課題，綜合考慮煤礦項板基本條件，通過實驗室相似模擬試驗，在綜合分析以往理論成果的基礎(chǔ)上，運用理論分析、實驗室相似模擬、UDEC離散元數(shù)值模擬等多種研究、分析方法，探討了煤礦巷道頂板巖層錨固系統(tǒng)的穩(wěn)定性影響因素，分析了錨固巖層的力學(xué)機(jī)制及錨固系統(tǒng)的應(yīng)力分布規(guī)律。試驗中，分別完成3個相似模擬模型試驗，對巷道頂板無錨固，有錨桿錨固(不同的預(yù)緊力)的三種不同情

3、況下，觀測了錨固巖層隨巷道開挖和錨固端滑移的變形、破壞過程，并記錄試驗數(shù)據(jù)。
　　 通過對試驗過程、試驗現(xiàn)象和實驗數(shù)據(jù)的分析研究及UDEC離散元數(shù)值模擬驗證，獲得了一些很有意義的認(rèn)識，并發(fā)現(xiàn)了一些問題。概括如下：
　　 (1)在一定的預(yù)應(yīng)力錨桿作用下，頂板的變形、破壞情況減弱，頂板下沉量明顯減小，但在有預(yù)應(yīng)力錨桿錨固時，相對無錨桿錨固時頂板受開挖影響的范圍稍微擴(kuò)大。
　　 (2)同等條件下，考慮預(yù)緊力的影響，對錨

4、桿施加的預(yù)緊力越大，巷道變形量越小，錨固效果越好，但受開挖影響的范圍大小和位置基本相同。
　　 (3)隨著巷道開挖的進(jìn)行，巷道頂板變形量逐漸增大，變形情況在巷道中心線兩側(cè)成對稱分布，巷道頂板中心線位置處的變形破壞最大，自中心線兩側(cè)到巷道兩幫，受開挖影響的變形量逐漸減弱；在相同的開挖寬度情況下，越接近巷道頂板表面，受開挖影響的程度越大，下沉量越大。最后，在增加相同的開挖寬度時，每排測點的變形量增加接近一致。巷道項板變形后會形成類似

5、三鉸拱結(jié)構(gòu)。
　　 (4)隨著錨桿錨固端的滑移失穩(wěn)，巷道頂板也會變形下沉，且隨著滑移量的增加，下沉量隨之加大，隨滑移變形后亦形成類似三鉸拱結(jié)構(gòu)；下沉量的最大位置位于巷道項板中心線處，從中心到巷道兩幫逐漸減小。
　　 (5)預(yù)應(yīng)力錨桿受力隨巷道開挖寬度的變化在三鉸拱形成時存在一拐點；在此拐點之后，錨桿受力隨巷道開挖寬度的增加而增加。兩根錨桿受．力拐點的存在是由于三鉸拱結(jié)構(gòu)的形成所致。三鉸拱結(jié)構(gòu)形成前，兩根錨桿受力隨巷道開挖