動載錨桿在沖擊地壓防治中的應(yīng)用研究.pdf

1、本文首先介紹了沖擊地壓災(zāi)害的特點,分析了煤礦深井巷道在沖擊地壓作用下的破壞特征,進(jìn)一步介紹了國內(nèi)外防治沖擊地壓災(zāi)害的綜合治理措施,并在前人的研究基礎(chǔ)上,提出了本文的研究方法和內(nèi)容。
　　1.根據(jù)相似理論進(jìn)行大型地質(zhì)力學(xué)模型試驗,按平面應(yīng)變考慮,將水泥、砂和水按質(zhì)量比為1:14:1.5的配比配制模型材料,用1.7mm鋁絲模擬錨桿,石膏模擬水泥砂漿,在拱腰斜上方采用20gTNT炸藥模擬沖擊地壓。再現(xiàn)了在短密錨桿支護(hù)工況下洞室抗沖擊過程

2、。試驗結(jié)果表明:100mm短密錨桿不能有效的防止沖擊地壓對洞室的破壞,沖擊壓力直接將爆心至拱腰處的巖體材料沖出,破碎巖體以碎屑狀為主,只有少數(shù)幾個較大塊體;從埋設(shè)在洞室周圍的應(yīng)變片可以看出,在沖擊壓力作用下,洞室圍巖內(nèi)動應(yīng)變場主要表現(xiàn)拉應(yīng)變,距離爆心越近,則產(chǎn)生拉應(yīng)變越大。距離爆心最近的應(yīng)變測點均出現(xiàn)受拉破壞;從設(shè)置在拱腰處的加速度傳感器監(jiān)測結(jié)果可知,在爆心附近洞壁主要表現(xiàn)為壓的加速度,而在其它部位表現(xiàn)為拉的加速度,且壓加速度峰值遠(yuǎn)大于

3、拉的值。距離爆心越遠(yuǎn),其加速度的峰值下降越劇烈。
　　2.在模型試驗的基礎(chǔ)上,采用有限差分軟件FLAC3D進(jìn)行數(shù)值仿真計算。反演了沖擊荷載和三向加載共同作用下巖體的力學(xué)參數(shù),設(shè)計了5種錨桿長度、2種錨桿間距和吸能裝置等三種支護(hù)措施,系統(tǒng)研究了三種支護(hù)措施組合下的15種工況的抗沖擊特征。數(shù)值計算結(jié)果表明:支護(hù)錨桿長度存在一個最為合理的長度 L。當(dāng)實際支護(hù)長度小于L時,支護(hù)效果隨長度增加而增強(qiáng),當(dāng)實際支護(hù)長度大于L時,支護(hù)效果隨長度增

4、加而減弱;錨桿間距也存在一個最為合理的間距D;洞壁表面吸能裝置模擬結(jié)果表明,吸能裝置的添加雖不能完全防止洞室破壞,但洞室破壞程度進(jìn)一步降低,吸能裝置有效地吸收了一部分能量,協(xié)助錨桿和圍巖承擔(dān)了部分沖擊壓力;從錨桿受力狀況可知,洞周錨桿并不是均勻受力,在拱腰處的幾根錨桿受拉力作用非常明顯,其值可達(dá)到周圍其它錨桿受力的100倍以上。
　　雖然三種支護(hù)措施均不能達(dá)到完全支護(hù)效果,但不同工況下的洞室破壞程度卻有所改變,為沖擊地壓的防治提供