層狀巖體中拱形巷道拱肩破壞機理及合理支護技術(shù)研究.pdf

1、煤系地層是沉積巖形成的層狀巖體，隨著我國工業(yè)的快速發(fā)展對煤炭等基礎(chǔ)能源的需求不斷增大，在層狀巖體中開挖巷道遇到的頂板控制問題越來越突出。拱形斷面形式的巷道在力學(xué)上有著明顯的優(yōu)點，但是在層狀巖體中開挖拱形巷道，由于巖層性質(zhì)差異，受力不均勻，變形不協(xié)調(diào)，容易造成巷道拱肩處破壞。因此，研究層狀巖體中拱形巷道拱肩處的變形和破壞的機理，選擇合理的巷道斷面形式并進行支護技術(shù)研究具有很重要的工程應(yīng)用價值。論文分別把水平層狀巖體及傾斜層狀巖體中拱形巷道

2、拱肩處的巖體簡化成懸臂梁模型，通過理論分析、數(shù)值模擬、現(xiàn)場工業(yè)性試驗相結(jié)合的方法對層狀巖體中拱形巷道拱肩破壞機理、合理斷面的選擇以及支護技術(shù)做了深入的研究，主要的研究內(nèi)容及其結(jié)論如下：
　　（1）通過層狀巖體中拱形巷道頂板受力狀態(tài)的分析，結(jié)合國內(nèi)外關(guān)于層狀巖體頂板的研究現(xiàn)狀，對煤巷層狀巖體頂板的變形破壞特征進行了系統(tǒng)的歸納和總結(jié)。
　?。?）將拱形巷道層狀巖體簡化成懸臂巖梁模型來分析，通過對三層相鄰巖體之間受力狀態(tài)分析，考慮

3、巖層撓曲變形時層與層之間摩擦力的作用，迭代出了每一巖層所受上覆巖層對其壓力的大小及其傳遞關(guān)系。推導(dǎo)出層狀巖體中的水平應(yīng)力計算公式，對每一巖層進行判斷并求出破壞的具體位置。通過對禾草溝礦水平層狀巖體及烏蘭礦傾斜層狀巖體中拱形巷道的實例計算分析，計算結(jié)果與現(xiàn)場實際情況相符，認為層狀巖體中拱形巷道容易在拱肩處發(fā)生垮落破壞。
　?。?）通過對層狀巖體中拱形斷面巷道以及矩形斷面巷道的破壞機理分析，發(fā)現(xiàn)影響層狀巖體中巷道穩(wěn)定性的因素除了地應(yīng)力

4、、圍巖的物理力學(xué)性質(zhì)、圍巖結(jié)構(gòu)以外，巷道的斷面形式是一個很大的影響因素。并提出了在水平層狀巖體中選用平頂圓角矩形斷面、在傾斜層狀巖體中選用圓角梯形斷面更有利于巷道的穩(wěn)定性。
　　（4）根據(jù)層狀巖體中巷道圍巖的變形破壞機理，進行了層狀巖體中巷道的合理支護技術(shù)研究。以組合梁和加固拱支護機理確定巷道的支護參數(shù)。先確定巷道圍巖變形（破壞）的范圍大小、作用在錨桿桿體上的載荷大小。用錨桿成排支護組合作用時的承載能力來確定錨桿（索）的直徑、長度