【摘要】：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(jí)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(duì)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(cè)各分層在軸向加載、四周約束條件下的內(nèi)部應(yīng)力場(chǎng)。試驗(yàn)表明,應(yīng)力場(chǎng)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(shì)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(duì)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(huì)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(duì)應(yīng)工程中采掘活動(dòng)引起的集中應(yīng)力,其與自重應(yīng)力γH的比值為應(yīng)力集中系數(shù)α。對(duì)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(duì)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(duì)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(duì)于200m淺埋深煤巷,建議提供0-0.1MPa錨桿支護(hù)應(yīng)力;對(duì)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(duì)于1000m大埋深煤巷,建議提供0.1-0.2MPa錨桿支護(hù)應(yīng)力。
【圖文】：

＾邐Ｔ逡逑圖１．１相似模型及試件示意圖邐圖１．２不同錨桿預(yù)應(yīng)力應(yīng)變變化曲線逡逑Ｆｉｇ．邋１．１邋Ｓｉｍｉｌａｒ邋ｍｏｄｅｌ邋ａｎｄ邋ｓｐｅｃｉｍｅｎ邋ｄｉａｇｒａｍ邋Ｆｉｇ．邋１．２邋Ｐｒｅｓｔｒｅｓｓｅｄ邋ｓｔｒａｉｎ邋ｃｕｒｖｅ邋ｏｆ邋ｄｉｆｆｅｒｅｎｔ邋ｂｏｌｔ逡逑２）不同長(zhǎng)度錨桿加固范圍如圖１．３所示，大致呈上窄下寬的鴨梨狀，但預(yù)逡逑應(yīng)力數(shù)值幾乎對(duì)其沒有影響。最寬處位于鴨梨形的中部偏下位置，其寬度約為錨逡逑桿長(zhǎng)度的二分之一。加固范圍與錨桿長(zhǎng)度的比值隨錨桿長(zhǎng)度增加而減少。逡逑０．２５邐０．５邋ｆ邋＇邐０．邋５邐ｒ邋Ｌ邐０．２５邐０．５逡逑０．２５邐０．２５逡逑°－５０邐0．0邐0．５０逡逑°－邋７５邐０．邋７５逡逑°－°邐0？0邐Ｔｏ逡逑ｆ邐Ｔ邐１逡逑（ａ）邋Ｌ＝８０邐（ｂ）邋Ｌ＝１２０邐（ｃ）邋Ｌ＝１６０逡逑圖１．３不同長(zhǎng)度錨桿錨固范圍示意圖（顧金才等，１９９０）逡逑Ｆｉｇ．邋１．３邋Ｓｋｅｔｃｈｅｓ邋ｏｆ邋ｂｏｌｔｉｎｇ邋ｒａｎｇｅ邋ｂｅｔｗｅｅｎ邋ｄｉｆｆｅｒｅｎｔ邋ｂｏｌｔｓ（Ｊ．Ｃ．邋Ｇｕ邋ｅｔｃ，邋１９９０）逡逑李鈾等［３１］采用相似模擬方法，在實(shí)驗(yàn)室建立大型相似模型來研究預(yù)應(yīng)力錨逡逑索加固機(jī)理。模型是由混凝土材料制作的３．２邋ｍｘｌ．３ｍｘｌ．３邋ｍ長(zhǎng)方體，混凝土材逡逑料彈性模量約為２６ＧＰａ。錨索是由１ｘ６結(jié)構(gòu)的鋼絞線加工制成，彈性模量約為逡逑１９０ＧＰａ。采用硅酸鹽水泥進(jìn)行錨固

０．２５邐０．５邋ｆ邋＇邐０．邋５邐ｒ邋Ｌ邐０．２５邐０．５逡逑５邐０．２５逡逑０邐0．0邐0．５０逡逑５邐０．邋７５逡逑邐0？0邐Ｔｏ逡逑Ｔ邐１逡逑）邋Ｌ＝８０邐（ｂ）邋Ｌ＝１２０邐（ｃ）邋Ｌ＝１６０逡逑圖１．３不同長(zhǎng)度錨桿錨固范圍示意圖（顧金才等，１９９０）逡逑Ｆｉｇ．邋１．３邋Ｓｋｅｔｃｈｅｓ邋ｏｆ邋ｂｏｌｔｉｎｇ邋ｒａｎｇｅ邋ｂｅｔｗｅｅｎ邋ｄｉｆｆｅｒｅｎｔ邋ｂｏｌｔｓ（Ｊ．Ｃ．邋Ｇｕ邋ｅｔｃ，邋１９９０）逡逑等［３１］采用相似模擬方法，在實(shí)驗(yàn)室建立大型相似模型來研究理。模型是由混凝土材料制作的３．２邋ｍｘｌ．３ｍｘｌ．３邋ｍ長(zhǎng)方體，量約為２６ＧＰａ。錨索是由１ｘ６結(jié)構(gòu)的鋼絞線加工制成，彈性采用硅酸鹽水泥進(jìn)行錨固，測(cè)量?jī)x器為應(yīng)變片和位移計(jì)，其質(zhì)巖體內(nèi)部應(yīng)變，，位移計(jì)測(cè)量錨索變形。測(cè)量?jī)x器布置如圖１．Ｉ邋ｉ邋Ｉ逡逑
【學(xué)位授予單位】：煤炭科學(xué)研究總院
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2017
【分類號(hào)】：TD353.6

【相似文獻(xiàn)】

相關(guān)期刊論文 前10條

1 張保國(guó),李沛濤,陳曉國(guó),張銀海,唐娜新;混合投注截堵大流量過水煤巷機(jī)理與實(shí)踐[J];中州煤炭;2004年05期

2 孔凡虎;;三角模糊數(shù)層次分析法在煤巷布置評(píng)估的應(yīng)用[J];山東煤炭科技;2011年04期

3 申國(guó)奎;谷文元;;南村隧道與挖煤巷道交會(huì)處理技術(shù)[J];市政技術(shù);2012年02期

4 周英，劉吉昌;煤巷玻璃鋼支架設(shè)計(jì)與試驗(yàn)研究[J];焦作工學(xué)院學(xué)報(bào);1996年01期

5 靳一民,徐基根;煤巷錨梁支護(hù)技術(shù)的應(yīng)用[J];礦山壓力與頂板管理;2004年02期

6 趙從國(guó);;矩形煤巷耦合支護(hù)設(shè)計(jì)方法[J];煤炭科技;2011年02期

7 周英,劉吉昌;煤巷玻璃鋼支架設(shè)計(jì)與試驗(yàn)[J];礦山壓力與頂板管理;1996年03期

8 楊東岳,苗素軍;全煤巷開拓布置的認(rèn)識(shí)與改進(jìn)[J];山東煤炭科技;2000年S1期

9 王志清,萬(wàn)世文;漳村礦高產(chǎn)高效礦井全煤巷開拓布置系統(tǒng)[J];煤炭科學(xué)技術(shù);2003年07期

10 李偉;李峰;;煤巷快速施工成套設(shè)備與工藝技術(shù)研究[J];中國(guó)煤炭;2007年03期

相關(guān)會(huì)議論文 前10條

1 劉東才;劉天習(xí);裴印昌;;煤巷錨固梁最佳構(gòu)筑原則的探討[A];21世紀(jì)高效集約化礦井學(xué)術(shù)研討會(huì)論文集[C];2001年

2 劉東才;;煤巷錨固梁最佳構(gòu)筑原則的探討[A];新世紀(jì) 新機(jī)遇 新挑戰(zhàn)——知識(shí)創(chuàng)新和高新技術(shù)產(chǎn)業(yè)發(fā)展（下冊(cè)）[C];2001年

3 許學(xué)軍;黃治江;裘世軍;;深井煤巷錨帶網(wǎng)支護(hù)技術(shù)應(yīng)用[A];全國(guó)礦山建設(shè)學(xué)術(shù)會(huì)議論文選集（下冊(cè)）[C];2003年

4 鄭廣慧;王玉堂;;煤礦在煤巷施工過程預(yù)斷層矸石的處理方法及應(yīng)用[A];2014年全國(guó)科技工作會(huì)議論文集[C];2014年

5 汪吉先;;煤巷錨索網(wǎng)支護(hù)中斷錨斷索的技術(shù)控制[A];全國(guó)礦山建設(shè)學(xué)術(shù)會(huì)議論文選集（下冊(cè)）[C];2003年

6 李勇;代曉東;;懸吊棱鏡法在煤巷測(cè)量中的應(yīng)用[A];全國(guó)“三下”采煤學(xué)術(shù)會(huì)議論文集[C];2008年

7 嚴(yán)紅;何富連;徐騰飛;蔣紅軍;高升;;高應(yīng)力大斷面煤巷錨桿索桁架系統(tǒng)試驗(yàn)研究[A];第3屆全國(guó)工程安全與防護(hù)學(xué)術(shù)會(huì)議論文集[C];2012年

8 任勇杰;;深部煤巷圍巖變形控制技術(shù)淺析[A];煤炭開采新理論與新技術(shù)——中國(guó)煤炭學(xué)會(huì)開采專業(yè)委員會(huì)2007年學(xué)術(shù)年會(huì)論文集[C];2007年

9 林錦裘;;煤巷綜掘過斷層破壞分析及支護(hù)措施改進(jìn)[A];中國(guó)煤炭學(xué)會(huì)成立五十周年系列文集2012年全國(guó)礦山建設(shè)學(xué)術(shù)會(huì)議專刊（上）[C];2012年

10 趙金明;張玉明;劉鵬;;困難條件下的煤巷錨桿控頂技術(shù)[A];2003年度優(yōu)秀學(xué)術(shù)論文集——煤礦先進(jìn)生產(chǎn)技術(shù)交流會(huì)論文集[C];2003年

相關(guān)重要報(bào)紙文章 前4條

1 本報(bào)記者 丁繼民 通訊員 毛開亮 周曉攏;靠人才和科技護(hù)衛(wèi)安全[N];中國(guó)安全生產(chǎn)報(bào);2009年

2 劉曉東　本報(bào)記者 黃琳;國(guó)內(nèi)首臺(tái)全斷面煤巷高效掘進(jìn)機(jī)下線[N];遼寧日?qǐng)?bào);2014年

3 梁勇;祁東礦：質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)化引領(lǐng)進(jìn)尺大提速[N];經(jīng)理日?qǐng)?bào);2009年

4 王建;東灘礦：科技創(chuàng)新打造安全堡壘[N];經(jīng)理日?qǐng)?bào);2009年

相關(guān)博士學(xué)位論文 前6條

1 楊博維;回采動(dòng)壓下泥質(zhì)復(fù)合頂板煤巷破壞機(jī)理及耦合控制研究[D];遼寧工程技術(shù)大學(xué);2015年

2 李崇山;煤巷自燃非線性流固熱耦合研究[D];山東科技大學(xué);2004年

3 張召千;大斷面煤巷圍巖穩(wěn)定性控制及動(dòng)態(tài)評(píng)價(jià)體系研究[D];太原理工大學(xué);2010年

4 張飛燕;高應(yīng)力高突區(qū)域煤巷快速掘進(jìn)災(zāi)害防治技術(shù)研究[D];武漢理工大學(xué);2010年

5 尹t熡

本文編號(hào)：2531872