深埋大斷面煤巷錨桿破斷機(jī)理與控制技術(shù)研究.pdf

1、隨著我國煤礦開采深度的增加，巷道圍巖的應(yīng)力環(huán)境發(fā)生了顯著變化，其中最顯著的是地應(yīng)力越來越高，高地應(yīng)力等復(fù)雜條件下大斷面煤巷錨桿破斷誘發(fā)的支護(hù)結(jié)構(gòu)失效問題逐漸顯現(xiàn)，嚴(yán)重威脅煤礦的經(jīng)濟(jì)效益及安全生產(chǎn)。為解決深井大斷面巷道支護(hù)錨桿破斷的現(xiàn)實(shí)問題，本文通過理論分析研究了錨桿受復(fù)雜應(yīng)力條件下（軸向拉伸載荷、橫向剪切載荷、切向扭轉(zhuǎn)載荷）的力學(xué)特征，采用數(shù)值模擬的方法研究了深井巷大斷面的圍巖變形規(guī)律及其在支護(hù)條件下錨桿、錨索等支護(hù)結(jié)構(gòu)的變形特征，根據(jù)

2、錨桿材質(zhì)、破斷力源和位置對(duì)錨桿破斷形式進(jìn)行了分類，推導(dǎo)了拉伸載荷、剪切載荷復(fù)合作用下錨桿軸向拉伸應(yīng)力的計(jì)算公式，基于新巨龍煤礦現(xiàn)場調(diào)查結(jié)果，結(jié)合錨桿破斷形式，分析了各錨桿破斷的原因，并針對(duì)性提出了使用二次支護(hù)、加大錨桿直徑等控制措施，同時(shí)提出了深埋復(fù)雜應(yīng)力條件下錨桿破斷控制方案，并對(duì)方案參數(shù)進(jìn)行優(yōu)化。
　　本研究主要內(nèi)容包括：⑴錨桿承受的軸向拉伸載荷主要來自煤體塑性擴(kuò)容、膨脹及巖層離層，錨桿承受的橫向剪切載荷主要來自巖層錯(cuò)動(dòng)，錨桿

3、承受的扭轉(zhuǎn)載荷主要來自預(yù)緊力施加過程。因此，認(rèn)為錨桿承受軸向拉伸載荷及橫向剪切載荷都屬于圍巖對(duì)錨桿進(jìn)行位移加載，錨桿承受切向扭轉(zhuǎn)載荷屬于人為的應(yīng)力加載。⑵深埋大斷面煤層巷道圍巖具有變形量大、變形區(qū)域大、塑性區(qū)大的特征，該類巷道錨桿、錨索聯(lián)合支護(hù)的可靠工藝在于“錨桿先剛后柔、錨索先柔后剛”，利用錨桿自身的延伸量和錨索端部安裝的多級(jí)讓壓結(jié)構(gòu)適應(yīng)圍巖變形大的特點(diǎn)。⑶根據(jù)錨桿破斷力源，將錨桿破斷形式分為剪斷、脆斷、折斷、拉斷、崩盤、退帽、崩盤等