錨桿支護(hù)“平衡力系”原理分析及應(yīng)用研究.pdf

1、為了解決目前普遍認(rèn)可的錨桿支護(hù)理論缺乏統(tǒng)一解釋的問(wèn)題，提出了錨桿支護(hù)平衡力系原理，進(jìn)行了理論分析及工業(yè)試驗(yàn)研究。把錨桿端部托盤對(duì)巷道表面產(chǎn)生的壓應(yīng)力和錨桿錨固段在圍巖體中產(chǎn)生的錨固力看作一組平衡力。并利用錨桿兩端形成的平衡力系代替巷道圍巖支護(hù)中使用的錨桿本身，以平衡力系的角度研究錨桿的受力規(guī)律，并對(duì)錨桿支護(hù)的巷道圍巖進(jìn)行力學(xué)分析。
　　本文以莫爾庫(kù)倫理論作為巖石的強(qiáng)度準(zhǔn)則，建立錨固區(qū)內(nèi)巖體在等圍壓條件下有限厚度圓筒分析模型，給出了

2、有限厚度等圍壓圓筒彈性區(qū)范圍內(nèi)的相當(dāng)應(yīng)力公式。針對(duì)錨桿在巷道圍巖中錨固段位于塑性區(qū)和位于彈性區(qū)兩種不同的情形，分別推導(dǎo)了相應(yīng)的巷道圍巖錨固區(qū)內(nèi)巖體對(duì)外圍巖體的徑向抗力理論公式。研究處于平衡力系作用范圍內(nèi)巖體中的錨桿，在圍巖松動(dòng)圈發(fā)育范圍不同時(shí)的作用機(jī)理。
　　以許疃煤礦83下回風(fēng)暗斜井為設(shè)計(jì)背景，結(jié)合設(shè)計(jì)巷道地質(zhì)力學(xué)環(huán)境的現(xiàn)場(chǎng)測(cè)試和實(shí)驗(yàn)室實(shí)驗(yàn)，分別計(jì)算了各設(shè)計(jì)斷面在不同支護(hù)參數(shù)條件下的塑性區(qū)深度、圍巖體的莫爾庫(kù)倫準(zhǔn)則相當(dāng)應(yīng)力以及錨

3、固區(qū)內(nèi)巖體對(duì)外圍巖體的徑向抗力。最后，根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)施工的巷道補(bǔ)強(qiáng)錨桿支護(hù)方案，并結(jié)合設(shè)計(jì)段測(cè)試位置的巷道表面位移監(jiān)測(cè)結(jié)果進(jìn)行對(duì)比分析，研究巷道支護(hù)中的錨桿對(duì)錨桿錨固區(qū)內(nèi)巖體的變形控制。
　　研究結(jié)果表明:巷道支護(hù)中的錨桿錨固段位于圍巖彈、塑性區(qū)內(nèi)，錨桿在圍巖中的安設(shè)均可以提高錨固區(qū)內(nèi)巖體對(duì)外圍巖體的徑向抗力，但“小松動(dòng)圈”巷道內(nèi)的錨桿還可以起到降低錨固區(qū)彈性范圍內(nèi)巖體的相當(dāng)應(yīng)力。因此，“大松動(dòng)圈”巷道中的錨桿對(duì)錨固區(qū)內(nèi)的巖體具有組合拱