煤巷錨桿合理支護(hù)應(yīng)力試驗(yàn)研究.pdf

1、本文以何家塔煤礦50105回風(fēng)巷為工程背景，在目前埋深地應(yīng)力基礎(chǔ)上，根據(jù)煤礦井下地應(yīng)力分布規(guī)律，假設(shè)200m、600m和1000m埋深地應(yīng)力，分別代表淺部、中部和深部三級埋深。采用物理模擬、數(shù)值模擬和真三軸試驗(yàn)相結(jié)合的方法，對上述不同埋深地應(yīng)力下煤巷錨桿合理支護(hù)應(yīng)力進(jìn)行了研究，并為煤巷錨桿支護(hù)提出建議。取得如下研究成果:(1)采用物理模擬方法，制作由不同彈性模量軟硬分層組成的試塊，監(jiān)測各分層在軸向加載、四周約束條件下的內(nèi)部應(yīng)力場。試驗(yàn)表

2、明，應(yīng)力場分布與彈模近似成正比，并基于該規(guī)律，由上述假設(shè)的不同埋深巖層地應(yīng)力推算出煤層地應(yīng)力。(2)采用數(shù)值模擬方法研究了上述不同埋深地應(yīng)力下煤巷在開挖過程巷幫淺部圍巖主應(yīng)力演化規(guī)律。數(shù)值模擬表明，不同埋深地應(yīng)力水平下煤巷開挖過程的最大、中間和最小主應(yīng)力變化趨勢相近，最大主應(yīng)力均是先減小后增加至穩(wěn)定，中間主應(yīng)力和最小主應(yīng)力先減小后穩(wěn)定。(3)對150mm×150mm×150mm尺寸煤樣進(jìn)行真三軸加載+卸圍壓+恢復(fù)圍壓應(yīng)力路徑試驗(yàn)，模擬煤

3、巷未開挖-開挖-支護(hù)過程，研究煤巷錨桿合理支護(hù)應(yīng)力。其中，初始圍壓為物理模擬研究確定的煤層地應(yīng)力，卸圍壓的應(yīng)力路徑為數(shù)值模擬研究的煤巷開挖時(shí)巷幫淺部圍巖主應(yīng)力演化路徑。試驗(yàn)表明，在煤樣臨界破壞時(shí)立即恢復(fù)圍壓，內(nèi)部破裂得到明顯抑制，煤樣變形穩(wěn)定，但當(dāng)?shù)陀谝欢ǖ膰鷫褐禃r(shí)，煤樣就會立即失穩(wěn)破壞，工程上可說明煤巷存在錨桿合理支護(hù)應(yīng)力，當(dāng)高于該值時(shí)，巷道穩(wěn)定，低于該值時(shí)，巷道失穩(wěn)破壞。(4)煤樣在破壞時(shí)的峰值強(qiáng)度對應(yīng)工程中采掘活動引起的集中應(yīng)力，

4、其與自重應(yīng)力γH的比值為應(yīng)力集中系數(shù)α。對于200m淺埋深煤巷，應(yīng)力集中系數(shù)α為6.14時(shí)，錨桿合理支護(hù)應(yīng)力為0-0.1MPa;對于600m中等埋深煤巷，應(yīng)力集中系數(shù)α為3.13時(shí)，錨桿合理支護(hù)應(yīng)力為0.1MPa左右;對于1000m大埋深煤巷，應(yīng)力集中系數(shù)α為2時(shí)，錨桿合理支護(hù)應(yīng)力為0.1-0.2MPa。(5)對于200m淺埋深煤巷，建議提供0-0.1MPa錨桿支護(hù)應(yīng)力;對于600m中等埋深煤巷，建議提供0.1MPa左右錨桿支護(hù)應(yīng)力;對