巷道圍巖穩(wěn)定性分析及錨桿支護(hù)效果評(píng)價(jià)研究.pdf

1、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(duì)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(hù)理論進(jìn)行設(shè)計(jì)施工難度大，工作效率偏低。本文以禾草溝5號(hào)煤層輔運(yùn)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(jì)，分析圍巖穩(wěn)定性，并對(duì)其支護(hù)效果進(jìn)行了評(píng)價(jià)。
　　本研究主要內(nèi)容包括：⑴傳統(tǒng)錨桿支護(hù)理論的加固范圍是整個(gè)塑性區(qū)，支護(hù)阻力不小于卡斯特耐爾（Kastner）公式計(jì)算值，巷道圍巖穩(wěn)定；對(duì)于圍巖破壞范圍

2、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(gè)塑性區(qū)，不受塑性區(qū)寬度的影響，克服了實(shí)際工程中塑性區(qū)范圍難以測(cè)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(gè)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(jì)算值，二是加固區(qū)內(nèi)任意一點(diǎn)滿足摩爾庫倫強(qiáng)度準(zhǔn)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(shí)圍巖

3、的支護(hù)阻力與傳統(tǒng)支護(hù)理論設(shè)計(jì)值相等，證明了錨桿加固區(qū)圍巖穩(wěn)定理論的合理性。⑵巷道圍巖支護(hù)參數(shù)的設(shè)計(jì)遵循“長(zhǎng)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(hù)阻力呈正相關(guān)關(guān)系；為了有效的評(píng)價(jià)錨桿支護(hù)效果，提出圍巖支護(hù)強(qiáng)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(hù)力，反映了圍巖抵抗變形壓力的能力；運(yùn)用統(tǒng)一強(qiáng)度理論得到巷道洞壁的位移解析解，隨著錨桿長(zhǎng)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(shì)，說明選

4、取合理的錨桿參數(shù)，有利于提高經(jīng)濟(jì)效益；通過對(duì)圍巖支護(hù)強(qiáng)度系數(shù)分析，可知：對(duì)于同一巷道，圍巖支護(hù)強(qiáng)度系數(shù)的變化區(qū)間很小，可以認(rèn)為K為常數(shù)；對(duì)于不同埋深的巷道，對(duì)應(yīng)的圍巖支護(hù)強(qiáng)度系數(shù)不同，隨著原巖應(yīng)力P0的增大，圍巖支護(hù)強(qiáng)度系數(shù)不斷增大。⑶結(jié)合工程實(shí)例，利用工況下相應(yīng)的圍巖支護(hù)強(qiáng)度系數(shù)極值 Kmax，結(jié)合實(shí)測(cè)的位移解，對(duì)巷道錨桿支護(hù)效果進(jìn)行評(píng)價(jià)，提高了工作效率和經(jīng)濟(jì)效益；若圍巖支護(hù)強(qiáng)度系數(shù)滿足極值條件，則錨桿間排距的布置滿足支護(hù)要求，錨固效