本文關(guān)鍵詞：巷道圍巖穩(wěn)定性分析及錨桿支護效果評價研究

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【摘要】：隨著礦產(chǎn)資源的減少,地質(zhì)條件越來越復(fù)雜,煤礦開采深度和難度越來越大,尤其是對于高地應(yīng)力、軟巖等破壞范圍較大的巷道,采用傳統(tǒng)錨桿支護理論進行設(shè)計施工難度大,工作效率偏低。本文以禾草溝5號煤層輔運大巷為工程依托,采用錨桿加固區(qū)圍巖穩(wěn)定理論設(shè)計,分析圍巖穩(wěn)定性,并對其支護效果評價,主要結(jié)論如下:(1)傳統(tǒng)錨桿支護理論的加固范圍是整個塑性區(qū),支護阻力不小于卡斯特耐爾(Kastner)公式計算值,巷道圍巖穩(wěn)定;對于圍巖破壞范圍較大的巷道,為了提高工作效率,提出錨桿加固區(qū)圍巖穩(wěn)定理論,只需要加固淺部破碎圍巖,錨固在穩(wěn)定巖體上,沒有必要加固整個塑性區(qū),不受塑性區(qū)寬度的影響,克服了實際工程中塑性區(qū)范圍難以測定的問題,充分發(fā)揮了圍巖的自身承載力,巷道圍巖穩(wěn)定需要滿足兩個條件:一是錨桿加固區(qū)外側(cè)不小于卡斯特耐爾(Kastner)公式計算值,二是加固區(qū)內(nèi)任意一點滿足摩爾庫倫強度準則。隨著加固區(qū)厚度的增大,塑性區(qū)寬度不斷減小,直至加固區(qū)的外側(cè)面與彈塑性交界面重合,此時圍巖的支護阻力與傳統(tǒng)支護理論設(shè)計值相等,證明了錨桿加固區(qū)圍巖穩(wěn)定理論的合理性。(2)巷道圍巖支護參數(shù)的設(shè)計遵循“長而疏,短而密”的規(guī)律,錨桿施加的預(yù)張力與維持圍巖穩(wěn)定所需的支護阻力呈正相關(guān)關(guān)系;為了有效的評價錨桿支護效果,提出圍巖支護強度系數(shù)K的概念,其物理意義是巷道洞壁處產(chǎn)生單位位移所需的支護力,反映了圍巖抵抗變形壓力的能力;運用統(tǒng)一強度理論得到巷道洞壁的位移解析解,隨著錨桿長度的增大,巷道圍巖洞壁位移不斷減小,且曲線的斜率呈遞減趨勢,說明選取合理的錨桿參數(shù),有利于提高經(jīng)濟效益;通過對圍巖支護強度系數(shù)分析,可知:對于同一巷道,圍巖支護強度系數(shù)的變化區(qū)間很小,可以認為K為常數(shù);對于不同埋深的巷道,對應(yīng)的圍巖支護強度系數(shù)不同,隨著原巖應(yīng)力P0的增大,圍巖支護強度系數(shù)不斷增大。(3)結(jié)合工程實例,利用工況下相應(yīng)的圍巖支護強度系數(shù)極值Kmax,結(jié)合實測的位移解,對巷道錨桿支護效果進行評價,提高了工作效率和經(jīng)濟效益;若圍巖支護強度系數(shù)滿足極值條件,則錨桿間排距的布置滿足支護要求,錨固效果良好,巷道圍巖穩(wěn)定;反之,巷道圍巖不穩(wěn)定,需要減小錨桿間排距,并提高錨桿強度。
【關(guān)鍵詞】：支護參數(shù) 加固區(qū)厚度 圍巖穩(wěn)定 圍巖支護強度系數(shù) 錨固效果評價
【學位授予單位】：西安科技大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2016
【分類號】：TD353.6
【目錄】：

• 摘要2-4
• Abstract4-8
• 1 緒論8-18
• 1.1 研究的背景及意義8-9
• 1.1.1 研究背景8-9
• 1.1.2 研究意義9
• 1.2 錨桿支護的國內(nèi)外研究現(xiàn)狀9-15
• 1.2.1 國外研究現(xiàn)狀9-13
• 1.2.2 國內(nèi)研究現(xiàn)狀13-15
• 1.3 研究內(nèi)容及方法15-17
• 1.3.1 課題研究內(nèi)容15-16
• 1.3.2 課題研究方法16-17
• 1.4 本文擬采用的技術(shù)路線17-18
• 2 錨桿加固區(qū)圍巖穩(wěn)定性分析18-43
• 2.1 傳統(tǒng)錨桿支護理論及支護設(shè)計方法18-23
• 2.1.1 傳統(tǒng)錨桿支護理論18-21
• 2.1.2 支護設(shè)計方法21-22
• 2.1.3 錨桿的支護形式22-23
• 2.2 開挖擾動巷道圍巖力學分析23-26
• 2.3 錨桿加固區(qū)圍巖穩(wěn)定理論26-30
• 2.3.1 錨桿加固區(qū)圍巖穩(wěn)定理論概述26-27
• 2.3.2 錨桿加固區(qū)圍巖穩(wěn)定理論與傳統(tǒng)錨桿支護理論對比分析27
• 2.3.3 錨桿加固區(qū)力學機理分析27-30
• 2.4 傳統(tǒng)錨桿支護理論圍巖穩(wěn)定性分析30-33
• 2.5 錨桿加固區(qū)圍巖穩(wěn)定理論圍巖穩(wěn)定性分析33-42
• 2.5.1 巷道圍巖力學分析33-39
• 2.5.2 巷道圍巖穩(wěn)定性判定39-42
• 2.6 小結(jié)42-43
• 3 錨桿加固區(qū)圍巖支護參數(shù)設(shè)計及支護效果評價43-57
• 3.1 錨桿加固區(qū)圍巖變形分析43-47
• 3.2 錨桿加固區(qū)圍巖支護參數(shù)設(shè)計47-51
• 3.2.1 傳統(tǒng)支護圍巖支護參數(shù)設(shè)計48-49
• 3.2.2 加固區(qū)圍巖支護參數(shù)設(shè)計49-50
• 3.2.3 錨桿預(yù)張力的設(shè)計50-51
• 3.3 圍巖支護強度系數(shù)的提出51-52
• 3.4 圍巖支護強度系數(shù)的分析52-54
• 3.4.1 傳統(tǒng)支護理論設(shè)計的圍巖支護強度系數(shù)分析52-53
• 3.4.2 錨桿加固區(qū)圍巖穩(wěn)定理論設(shè)計的圍巖支護強度系數(shù)分析53-54
• 3.5 巷道圍巖支護效果評價54-56
• 3.6 小結(jié)56-57
• 4 禾草溝5號煤層輔運大巷圍巖支護效果分析57-70
• 4.1 工程概況57-58
• 4.2 禾草溝5號煤層輔運大巷圍巖支護方案設(shè)計58-62
• 4.2.1 傳統(tǒng)支護理論設(shè)計方案58-60
• 4.2.2 錨桿加固區(qū)圍巖穩(wěn)定理論支護設(shè)計方案60-62
• 4.3 現(xiàn)場監(jiān)測方案和監(jiān)測結(jié)果62-69
• 4.3.1 現(xiàn)場監(jiān)測方案62-65
• 4.3.2 監(jiān)測結(jié)果65-68
• 4.3.3 監(jiān)測結(jié)果分析68-69
• 4.4 小結(jié)69-70
• 5 結(jié)論與展望70-72
• 5.1 結(jié)論70-71
• 5.2 展望71-72
• 致謝72-73
• 參考文獻73-76

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