預(yù)緊力作用下巷道圍巖錨固體穩(wěn)定機(jī)理及應(yīng)用

1 緒論

1．1 研究意義

1．2 國內(nèi)外研究現(xiàn)狀及分析

1．3 研究內(nèi)容

1．4 研究方法

2 錨桿預(yù)緊力對(duì)錨固體強(qiáng)度強(qiáng)化作用的研究

2．1 石蠟?zāi)z結(jié)材料配比試驗(yàn)

2．2 錨桿預(yù)緊力對(duì)錨固體強(qiáng)度強(qiáng)化的相似模擬試驗(yàn)

2．3 試驗(yàn)結(jié)果分析

3巷道圍巖錨固體變形破壞特征的試驗(yàn)研究

3．1 引言

3．2 試驗(yàn)過程

3．3 無支護(hù)巷道圍巖的變形破壞特征

3．4 巷道圍巖頂板錨固體變形破壞特征

3．5 巷道圍巖兩幫錨固體變形破壞特征

3．6 錨固巷道圍巖變形破壞特征

4 預(yù)緊力錨桿作用下錨固體的形成與失穩(wěn)

4．1 錨固系統(tǒng)

4．2 錨固體的形成及影響因素

4．3 錨固體的失穩(wěn)及影響因素

4．4 提高巷道圍巖錨固體穩(wěn)定性的技術(shù)措施

5 預(yù)緊力錨桿錨固體穩(wěn)定性關(guān)鍵因素分析

5．1 錨固體穩(wěn)定的關(guān)鍵因素

5．2 鉆孔壁和樹脂界面穩(wěn)定性分析

5．3 錨桿桿體的破壞

5．4 護(hù)表構(gòu)件的失效

6 預(yù)緊力錨桿支護(hù)巷道圍巖錨固體穩(wěn)定性判據(jù)

6．1 引言

6．2 基于關(guān)鍵層理論的巷道頂板壓曲模型

6．3 無支護(hù)時(shí)巷道頂板壓曲模型

6．4 預(yù)緊力錨桿作用下巷道頂板錨固體壓曲模型

6．5 預(yù)緊力錨桿作用下巷幫錨固體穩(wěn)定性分析

6．6 實(shí)例

7 工程實(shí)例

7．1 工程地質(zhì)條件

7．2 支護(hù)設(shè)計(jì)

7．3 巷道圍巖錨固體穩(wěn)定性分析

7．4 不同預(yù)緊力錨桿對(duì)巷道圍巖控制的數(shù)值模擬

7．5 動(dòng)壓巷道礦壓顯現(xiàn)規(guī)律的數(shù)值模擬

7．6 施工工藝

7．7 礦壓監(jiān)測和支護(hù)效果分析

參考文獻(xiàn)2100433B

《預(yù)緊力作用下巷道圍巖錨固體穩(wěn)定機(jī)理及應(yīng)用》系統(tǒng)介紹了作者在錨桿預(yù)緊力在深部巷道圍巖控制理論與實(shí)踐方面的研究成果，內(nèi)容主要包括錨桿預(yù)緊力對(duì)錨固體的強(qiáng)化特征、組合載荷作用下巷道圍巖錨固體的破壞特征及錨桿受力特征、錨固體失穩(wěn)模式、巷道圍巖錨固體簡支梁和固定梁壓曲模型及穩(wěn)定判據(jù)、深部回采巷道穩(wěn)定性的工程實(shí)例等。

《預(yù)緊力作用下巷道圍巖錨固體穩(wěn)定機(jī)理及應(yīng)用》可供采礦、地下工程、冶金、水電、交通、土木工程等行業(yè)的工程技術(shù)人員和高等院校師生參考。

1 緒論

1.1 錨固體的概念及研究錨固體穩(wěn)定的意義

1.2 深井巷道錨桿支護(hù)理論研究現(xiàn)狀

1.2.1 國內(nèi)外錨桿支護(hù)理論研究現(xiàn)狀

1.2.2 小孔徑預(yù)應(yīng)力錨索作用機(jī)理

1.2.3 巷道錨桿支護(hù)圍巖強(qiáng)度強(qiáng)化理論

1.3 研究內(nèi)容及研究方法

1.3.1 研究內(nèi)容

1.3.2 研究方法

2 深井巷道臨界深度的確定

2.1 突變理論

2.2 巷道圍巖應(yīng)力分析

2.3 巷道圍巖系統(tǒng)尖點(diǎn)突變模型

2.3.1 勢函數(shù)的確定

2.3.2 尖點(diǎn)突變模型的建立

2.3.3 分析與討論

2.4 現(xiàn)場應(yīng)用

2.5 小結(jié)

3 錨桿預(yù)緊力對(duì)錨固體強(qiáng)度強(qiáng)化的試驗(yàn)研究

3.1 錨桿預(yù)緊力的概念

3.1.1 預(yù)應(yīng)力錨桿預(yù)緊力

3.1.2 扭矩與錨桿預(yù)緊力的關(guān)系

3.1.3 提高扭矩轉(zhuǎn)化預(yù)緊力效率的途徑

3.1.4 錨桿預(yù)緊力施加的方法及評(píng)價(jià)

3.2 錨桿預(yù)緊力作用機(jī)理的數(shù)值模擬分析

3.2.1 錨桿作用力學(xué)特性

3.2.2 錨固機(jī)理的數(shù)值模擬分析

3.3 錨桿預(yù)緊力對(duì)錨固體強(qiáng)度強(qiáng)化的相似模擬試驗(yàn)

3.3.1 試驗(yàn)設(shè)計(jì)

3.3.2 試驗(yàn)結(jié)果

3.4 錨固體強(qiáng)度強(qiáng)化后的力學(xué)行為分析

3.4.1 計(jì)算模型

3.4.2 理論分析

3.4.3 應(yīng)用示例

4 巷道圍巖錨固體變形破壞特征的試驗(yàn)研究

4.1 變形破壞特征的相似材料模擬試驗(yàn)

4.1.1 試驗(yàn)設(shè)計(jì)

4.1.2 試驗(yàn)結(jié)果

4.2 不同錨桿支護(hù)強(qiáng)度下巷道圍巖破壞特征的物理模擬試驗(yàn)

4.2.1 試驗(yàn)設(shè)計(jì)

4.2.2 試驗(yàn)過程

4.2.3 試驗(yàn)結(jié)果

4.3 不同支護(hù)強(qiáng)度下巷道圍巖破壞特征的數(shù)值模擬試驗(yàn)

4.3.1 模擬參數(shù)

4.3.2 模擬結(jié)果

4.4 小結(jié)

5 深井巷道頂板錨固體破壞特征及穩(wěn)定性分析

5.1 回采巷道圍巖錨固體破壞特征

5.2 巷道頂板穩(wěn)定性力學(xué)模型

5.2.1 錨固體失穩(wěn)機(jī)理分析

5.2.2 錨桿支護(hù)穩(wěn)定性分析

5.2.3 錨索支護(hù)穩(wěn)定性分析

5.3 現(xiàn)場驗(yàn)證性試驗(yàn)

5.3.1 工程條件

5.3.2 錨桿、錨索支護(hù)設(shè)計(jì)

5.3.3 頂板穩(wěn)定性力學(xué)分析

5.3.4 穩(wěn)定性數(shù)據(jù)監(jiān)測

5.4 小結(jié)

6 深井巷道兩幫錨固體作用機(jī)理及穩(wěn)定性分析

6.1 巷道兩幫錨固體破壞特征及作用機(jī)理

6.1.1 工程概況

6.1.2 巷道兩幫錨固體破壞特征

6.1.3 巷道兩幫錨桿支護(hù)作用機(jī)理

6.2 深井巷道兩幫錨固體穩(wěn)定性力學(xué)分析

6.2.1 失穩(wěn)形態(tài)

6.2.2 穩(wěn)定性力學(xué)分析

6.3 試驗(yàn)巷道兩幫穩(wěn)定性分析

6.3.1 試驗(yàn)方案

6.3.2 穩(wěn)定性計(jì)算

6.3.3 結(jié)果分析

6.4 小結(jié)

7 基于強(qiáng)力支護(hù)的錨桿—錨索協(xié)調(diào)支護(hù)原理

7.1 開采深度與巷道圍巖破裂范圍的關(guān)系

7.2 深井巷道錨桿—錨索協(xié)調(diào)支護(hù)原理

7.2.1 深井巷道強(qiáng)力支護(hù)理念的提出

7.2.2 錨桿支護(hù)系統(tǒng)各物件協(xié)調(diào)分析

7.2.3 深井煤巷錨桿—錨索協(xié)調(diào)作用原理分析

7.2.4 錨桿—錨索協(xié)調(diào)支護(hù)方法

7.3 小結(jié)

8 深井回采巷道錨桿—錨索支護(hù)技術(shù)

8.1 工作面概況

8.2 支護(hù)設(shè)計(jì)原則

8.3 支護(hù)設(shè)計(jì)方案

8.4 支護(hù)設(shè)計(jì)數(shù)值模擬分析

8.5 結(jié)果分析

8.5.1 應(yīng)力分析

8.5.2 位移分析

8.5.3 圍巖塑性區(qū)分析

8.5.4 錨桿受力分析

8.6 施工工藝

8.7 施工器具

8.8 礦壓監(jiān)測

8.8.1 測站布置

8.8.2 礦壓觀測結(jié)果

8.9 小結(jié)

參考文獻(xiàn)2100433B

深井巷道圍巖錨固體穩(wěn)定原理及應(yīng)用內(nèi)容簡介

《深井巷道圍巖錨固體穩(wěn)定原理及應(yīng)用》可供從事采礦、巖土工程的科研、生產(chǎn)、教學(xué)、設(shè)計(jì)單位工程技術(shù)人員、科研工作者和師生參考，也可作為采礦工程專業(yè)研究生的參考教材。

深井巷道圍巖錨固體穩(wěn)定原理及應(yīng)用作者簡介

勾攀峰 男，1966年7月生，河南商水縣人，教授，博士生導(dǎo)師?，F(xiàn)任河南理工大學(xué)能源科學(xué)與工程學(xué)院院長，兼任教育部礦業(yè)工程類教學(xué)指導(dǎo)委員會(huì)委員，中國煤炭學(xué)會(huì)巖石力學(xué)與支護(hù)專業(yè)委員會(huì)委員，中國煤炭工業(yè)協(xié)會(huì)煤礦支護(hù)專業(yè)委員會(huì)專家組成員，中國巖石力學(xué)與工程學(xué)會(huì)軟巖專業(yè)委員會(huì)委員。中國煤炭工業(yè)技術(shù)委員會(huì)煤礦井工開采專家委員會(huì)委員，河南省安全生產(chǎn)專家，河南省省級(jí)學(xué)術(shù)帶頭人。

主持國家自然科學(xué)基金、河南省杰出青年基金、河南省創(chuàng)新人才基金等項(xiàng)目30余項(xiàng)，發(fā)表論文70篇，出版著作3部。研究成果獲省部級(jí)科技進(jìn)步一等獎(jiǎng)2項(xiàng)，二等獎(jiǎng)3項(xiàng)，三等獎(jiǎng)2項(xiàng)，獲省部級(jí)教學(xué)成果一等獎(jiǎng)1項(xiàng)。

本項(xiàng)目以巨野礦區(qū)典型的深井煤礦-趙樓煤礦為工程背景，針對(duì)深部高地應(yīng)力作用下厚頂煤巷道支護(hù)難題，通過現(xiàn)場實(shí)測、理論分析、材料研發(fā)、數(shù)值分析、模型試驗(yàn)及現(xiàn)場試驗(yàn)等手段相結(jié)合的方法，對(duì)深部厚頂煤巷道的變形破壞及圍巖控制機(jī)理進(jìn)行研究。 項(xiàng)目主要對(duì)通過深部厚頂煤巷道變形破壞規(guī)律現(xiàn)場實(shí)測研究，得到了趙樓煤礦深部厚頂煤巷道頂板圍巖不可控的主要原因及機(jī)制?；谒苄粤W(xué)的極限分析理論，采用廣義Hoek-Brown經(jīng)驗(yàn)強(qiáng)度準(zhǔn)則，推導(dǎo)出了巷道頂板冒落的跡線方程，討論了不同巖體力學(xué)參數(shù)、圍巖應(yīng)力水平與支護(hù)荷載大小對(duì)頂板冒落范圍的影響。提出了深部厚頂煤巷道“先控后讓再抗”的耦合讓壓強(qiáng)力支護(hù)理念，改進(jìn)了自主研發(fā)的讓壓型錨索箱梁支護(hù)系統(tǒng)。研制了新型柔性均布?jí)毫虞d裝置，基于趙樓煤礦3302工作面順槽地質(zhì)條件，針對(duì)讓壓型錨索箱梁支護(hù)系統(tǒng)兩種典型支護(hù)方案（縱梁支護(hù)方案和橫梁支護(hù)方案）下的開挖支護(hù)過程進(jìn)行了地質(zhì)力學(xué)模型試驗(yàn)研究，得到了不同支護(hù)方案的巷道圍巖應(yīng)力演化規(guī)律、圍巖變形規(guī)律及支護(hù)構(gòu)件的受力特性。建立了錨索梁支護(hù)系統(tǒng)對(duì)頂板圍巖作用的三維力學(xué)模型，對(duì)錨索梁支護(hù)系統(tǒng)不同布置方式作用下的頂板圍巖應(yīng)力狀態(tài)進(jìn)行了分析，結(jié)果顯示：縱橫組合方案在頂板圍巖中形成的圍壓狀態(tài)最佳，其次為縱向單梁方案。在典型工程趙樓煤礦設(shè)計(jì)并實(shí)施了讓壓型錨索箱梁支護(hù)系統(tǒng)、工字鋼錨索梁支護(hù)系統(tǒng)及T型鋼帶錨索梁支護(hù)系統(tǒng)、U型鋼帶錨索梁支護(hù)系統(tǒng)4大類14種數(shù)值試驗(yàn)和3大類11種方案的現(xiàn)場試驗(yàn)。研究表明：讓壓型錨索箱梁支護(hù)系統(tǒng)各方案比原支護(hù)方案效果顯著提高；讓壓型錨索箱梁支護(hù)系統(tǒng)圍巖控制效果整體優(yōu)于工字鋼錨索梁支護(hù)系統(tǒng)且經(jīng)濟(jì)性高；讓壓型錨索箱梁4種支護(hù)方案中，巷道圍巖控制效果最好的為縱橫組合方案，其次為縱向單梁方案，再次為縱向雙梁方案，最后為橫梁方案。 通過理論計(jì)算、數(shù)值試驗(yàn)與現(xiàn)場試驗(yàn)結(jié)果綜合分析，最終得到了深部厚頂煤巷道圍巖變形破壞機(jī)理及讓壓型錨索箱梁控制機(jī)制。 2100433B