深埋大斷面煤巷錨桿破斷機理與控制技術研究.pdf

1、隨著我國煤礦開采深度的增加，巷道圍巖的應力環(huán)境發(fā)生了顯著變化，其中最顯著的是地應力越來越高，高地應力等復雜條件下大斷面煤巷錨桿破斷誘發(fā)的支護結構失效問題逐漸顯現，嚴重威脅煤礦的經濟效益及安全生產。為解決深井大斷面巷道支護錨桿破斷的現實問題，本文通過理論分析研究了錨桿受復雜應力條件下（軸向拉伸載荷、橫向剪切載荷、切向扭轉載荷）的力學特征，采用數值模擬的方法研究了深井巷大斷面的圍巖變形規(guī)律及其在支護條件下錨桿、錨索等支護結構的變形特征，根據

2、錨桿材質、破斷力源和位置對錨桿破斷形式進行了分類，推導了拉伸載荷、剪切載荷復合作用下錨桿軸向拉伸應力的計算公式，基于新巨龍煤礦現場調查結果，結合錨桿破斷形式，分析了各錨桿破斷的原因，并針對性提出了使用二次支護、加大錨桿直徑等控制措施，同時提出了深埋復雜應力條件下錨桿破斷控制方案，并對方案參數進行優(yōu)化。
　　本研究主要內容包括：⑴錨桿承受的軸向拉伸載荷主要來自煤體塑性擴容、膨脹及巖層離層，錨桿承受的橫向剪切載荷主要來自巖層錯動，錨桿

3、承受的扭轉載荷主要來自預緊力施加過程。因此，認為錨桿承受軸向拉伸載荷及橫向剪切載荷都屬于圍巖對錨桿進行位移加載，錨桿承受切向扭轉載荷屬于人為的應力加載。⑵深埋大斷面煤層巷道圍巖具有變形量大、變形區(qū)域大、塑性區(qū)大的特征，該類巷道錨桿、錨索聯合支護的可靠工藝在于“錨桿先剛后柔、錨索先柔后剛”，利用錨桿自身的延伸量和錨索端部安裝的多級讓壓結構適應圍巖變形大的特點。⑶根據錨桿破斷力源，將錨桿破斷形式分為剪斷、脆斷、折斷、拉斷、崩盤、退帽、崩盤等