錨桿支護“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可的錨桿支護理論缺乏統(tǒng)一解釋的問題，提出了錨桿支護平衡力系原理，進行了理論分析及工業(yè)試驗研究。把錨桿端部托盤對巷道表面產(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，并對錨桿支護的巷道圍巖進行力學(xué)分析。
　　本文以莫爾庫倫理論作為巖石的強度準則，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)的相當應(yīng)力公式。針對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，在圍巖松動圈發(fā)育范圍不同時的作用機理。
　　以許疃煤礦83下回風暗斜井為設(shè)計背景，結(jié)合設(shè)計巷道地質(zhì)力學(xué)環(huán)境的現(xiàn)場測試和實驗室實驗，分別計算了各設(shè)計斷面在不同支護參數(shù)條件下的塑性區(qū)深度、圍巖體的莫爾庫倫準則相當應(yīng)力以及錨

3、固區(qū)內(nèi)巖體對外圍巖體的徑向抗力。最后，根據(jù)現(xiàn)場施工的巷道補強錨桿支護方案，并結(jié)合設(shè)計段測試位置的巷道表面位移監(jiān)測結(jié)果進行對比分析，研究巷道支護中的錨桿對錨桿錨固區(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)巖體對外圍巖體的徑向抗力，但“小松動圈”巷道內(nèi)的錨桿還可以起到降低錨固區(qū)彈性范圍內(nèi)巖體的相當應(yīng)力。因此，“大松動圈”巷道中的錨桿對錨固區(qū)內(nèi)的巖體具有組合拱