本文關(guān)鍵詞：深埋大斷面煤巷錨桿破斷機(jī)理與控制技術(shù)研究

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【摘要】：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)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。論文主要取得以下成果和結(jié)論:(1)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。(2)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)。(3)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、崩盤等六類;根據(jù)錨桿材質(zhì),將錨桿破斷形式分為等強(qiáng)全螺紋錨桿破斷、小螺距高強(qiáng)錨桿破斷、錨索破斷等三類;根據(jù)錨桿破斷位置,可將錨桿破斷形式分為肩角、肩窩、頂板靠幫第二根、頂板中部、幫部靠頂板第二根、幫中部等六類。(4)提出深埋復(fù)雜應(yīng)力條件下錨桿破斷控制思想(提高錨桿材料的極限載荷或減小錨桿實(shí)際承受的載荷)和四種控制方案(加大錨桿尺寸、加強(qiáng)錨桿材料、減弱支護(hù)剛度、實(shí)施二次支護(hù))。
【關(guān)鍵詞】：深井巷道 錨桿 破斷 機(jī)理分析 控制方案
【學(xué)位授予單位】：中國礦業(yè)大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類號(hào)】：TD353
【目錄】：

• 致謝4-5
• 摘要5-6
• Abstract6-16
• 1 緒論16-25
• 1.1 問題的提出及研究意義16-17
• 1.2 國內(nèi)外研究現(xiàn)狀17-23
• 1.3 主要研究內(nèi)容及技術(shù)路線23-25
• 2 不同條件下煤巷圍巖變形特征數(shù)值模擬研究25-35
• 2.1 我國煤礦巷道發(fā)展的特點(diǎn)25
• 2.2 不同條件下煤層巷道圍巖變形特點(diǎn)25-33
• 2.3 深井大斷面煤層巷道穩(wěn)定性控制33-34
• 2.4 本章小結(jié)34-35
• 3 深埋大斷面煤巷錨桿破斷及控制原理35-62
• 3.1 錨桿破斷形式分類及原因分析35-46
• 3.2 深埋大斷面煤巷錨桿破斷控制原理46-55
• 3.3 深埋大斷面煤巷錨桿破斷控制技術(shù)55-60
• 3.4 本章小結(jié)60-62
• 4 深埋大斷面煤巷錨桿支護(hù)數(shù)值模擬研究62-86
• 4.1 錨桿直徑參數(shù)的數(shù)值模擬分析62-74
• 4.2 二次支護(hù)參數(shù)的數(shù)值模擬分析74-84
• 4.3 新巨龍礦井錨桿破斷控制方案的確定84
• 4.4 本章小結(jié)84-86
• 5 深埋大斷面煤巷錨桿破斷控制技術(shù)現(xiàn)場應(yīng)用研究86-92
• 5.1 試驗(yàn)巷道概況86-87
• 5.2 巷道掘進(jìn)、支護(hù)工藝87-88
• 5.3 錨桿破斷控制方法88-89
• 5.4 錨桿破斷控制技術(shù)應(yīng)用效果89-91
• 5.5 經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益分析91
• 5.6 本章小結(jié)91-92
• 6 結(jié)論92-94
• 6.1 基本結(jié)論92-93
• 6.2 創(chuàng)新點(diǎn)93-94
• 參考文獻(xiàn)94-97
• 作者簡歷97-99
• 學(xué)位論文數(shù)據(jù)集99

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