深井巷道圍巖錨固體流變特性及控制原理研究.pdf

1、隨著礦井開(kāi)采深度增加，煤巖體軟化與時(shí)效性凸現(xiàn)，促進(jìn)圍巖錨固體流變穩(wěn)定成為深井巷道支護(hù)難題。本文針對(duì)深井巷道錨桿（索）支護(hù)參數(shù)與圍巖錨固體流變失穩(wěn)的關(guān)系，開(kāi)展了深井巷道圍巖錨固體流變特性及控制原理的研究。主要研究?jī)?nèi)容包括：實(shí)驗(yàn)分析無(wú)錨與錨固試件的蠕變特性，給出錨固體流變基本概念；現(xiàn)場(chǎng)實(shí)測(cè)深井巷道圍巖錨固體流變特性，提出深井巷道圍巖錨固體流變穩(wěn)定性研究本質(zhì)；確定巷道圍巖錨固體流變本構(gòu)模型，解析其流變力學(xué)特性，建立深井巷道圍巖錨固體流變控制簡(jiǎn)

2、化模型；對(duì)錨固試件基本流變參數(shù)進(jìn)行反演，分析深井巷道圍巖錨固體流變控制主要影響因素，力學(xué)求解深井巷道圍巖錨桿（索）支護(hù)流變控制參數(shù)，提出深井巷道圍巖錨固體流變控制原理；通過(guò)理論計(jì)算、數(shù)值模擬與現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)，驗(yàn)證流變控制參數(shù)計(jì)算正確性。
　　首先，運(yùn)用相似模擬實(shí)驗(yàn)方法，在 RMT-150B伺服試驗(yàn)機(jī)及 RLW-2000三軸流變儀上分別完成了不同配比無(wú)錨試件強(qiáng)度實(shí)驗(yàn)及無(wú)錨、錨固試件蠕變特性實(shí)驗(yàn)，提出了深井巷道圍巖錨固體流變基本概念四個(gè)組成

3、部分；現(xiàn)場(chǎng)實(shí)測(cè)了不同應(yīng)力水平與不同錨桿支護(hù)參數(shù)條件下巷道圍巖錨固體流變基本特性，分析了圍巖錨固體流變失穩(wěn)原因，提出了深井巷道圍巖錨固體流變穩(wěn)定性研究本質(zhì)。
　　其次，通過(guò)對(duì)巷道圍巖錨固體室內(nèi)蠕變實(shí)驗(yàn)及現(xiàn)場(chǎng)流變實(shí)測(cè)的綜合分析，確定了巷道圍巖錨固體三種流變本構(gòu)模型，求解了H-K-B錨固體模型、M-K-B錨固體模型及 K-B-B錨固體模型的流變力學(xué)特性；建立了三種深井巷道圍巖錨固體流變控制簡(jiǎn)化模型；進(jìn)而根據(jù)錨固參數(shù)需要，確定了深井巷道無(wú)

4、錨圍巖時(shí)變“三區(qū)”范圍，并推導(dǎo)出了深井巷道圍巖錨固體流變碎裂半徑。
　　最后，基于錨固體流變本構(gòu)方程及流變控制簡(jiǎn)化解析，對(duì)錨固試件蠕變實(shí)驗(yàn)基本流變參數(shù)進(jìn)行了反演，分析了錨固厚度、斷面尺寸、加錨彈模及應(yīng)力水平對(duì)巷道圍巖錨固體流變穩(wěn)定性影響，提出了深井巷道圍巖錨固體流變控制原則、控制模式及控制方法，力學(xué)求解了深井巷道圍巖錨固體流變穩(wěn)定性控制參數(shù)，提出了深井巷道圍巖錨固體流變穩(wěn)定性控制原理；確定了深井巷道預(yù)留斷面強(qiáng)力錨桿-錨索協(xié)調(diào)支護(hù)方