層狀巖體中拱形巷道拱肩破壞機(jī)理及合理支護(hù)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(guó)工業(yè)的快速發(fā)展對(duì)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(diǎn)，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(jī)理，選擇合理的巷道斷面形式并進(jìn)行支護(hù)技術(shù)研究具有很重要的工程應(yīng)用價(jià)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(jiǎn)化成懸臂梁模型，通過理論分析、數(shù)值模擬、現(xiàn)場(chǎng)工業(yè)性試驗(yàn)相結(jié)合的方法對(duì)層狀巖體中拱形巷道拱肩破壞機(jī)理、合理斷面的選擇以及支護(hù)技術(shù)做了深入的研究，主要的研究?jī)?nèi)容及其結(jié)論如下：
　?。?）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(guó)內(nèi)外關(guān)于層狀巖體頂板的研究現(xiàn)狀，對(duì)煤巷層狀巖體頂板的變形破壞特征進(jìn)行了系統(tǒng)的歸納和總結(jié)。
　?。?）將拱形巷道層狀巖體簡(jiǎn)化成懸臂巖梁模型來分析，通過對(duì)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(shí)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(duì)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(jì)算公式，對(duì)每一巖層進(jìn)行判斷并求出破壞的具體位置。通過對(duì)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(shí)例計(jì)算分析，計(jì)算結(jié)果與現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際情況相符，認(rèn)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(duì)層狀巖體中拱形斷面巷道以及矩形斷面巷道的破壞機(jī)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(gè)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。
　?。?）根據(jù)層狀巖體中巷道圍巖的變形破壞機(jī)理，進(jìn)行了層狀巖體中巷道的合理支護(hù)技術(shù)研究。以組合梁和加固拱支護(hù)機(jī)理確定巷道的支護(hù)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(hù)組合作用時(shí)的承載能力來確定錨桿（索）的直徑、長(zhǎng)度