大变形巷道锚杆护表构件支护效应研究

发布时间：2017-04-17 07:05

  本文关键词：大变形巷道锚杆护表构件支护效应研究，由笔耕文化传播整理发布。

【摘要】：锚杆是存在于“锚杆—围岩”相互作用体系中的一种“内支护”，其作用在于改善围岩的力学性质和受力状况，从而使被动的岩体转变为主动的承载结构，获得了广泛的应用。但是，单纯锚杆支护不能防止围岩的风化，不能有效控制杆间岩石的剥落，通常在围岩松动或大变形的情况下，而导致锚杆支护的失效。因此，锚杆应配合其他支护措施，形成“锚杆+护表构件”联合支护方式，如与钢带、金属网、桁架等配合使用，以扩大其应用范围和改善支护效果。在大变形巷道中，护表构件发挥着重要作用，它不仅能够保护巷道表面围岩，避免围岩松动破坏，而且能够充分发挥锚杆作用，有效控制大变形；高强护表构件与高强锚杆共同作用能减少锚杆的间排距，提高巷道的掘进速度。 锚杆支护的护表构件，包括锚杆托板、钢带、金属网、桁架等主要是为了克服锚杆支护的弱点、增强支护效果而采取的措施。护表构件的作用不容忽视，但是目前在国内外对锚杆护表构件的重视程度不高，对护表构件与锚杆及围岩的作用关系和支护机理的认识仍处于感性认识阶段。本文在传统锚杆支护理论研究的基础上，根据锚杆与围岩的作用关系，，以理论分析、数值模拟计算、现场资料实证等为手段，重点就锚杆护表构件中的托板和钢带的效应及其对发挥锚固力的作用进行了较为系统的研究，首先结合围岩松动圈理论，就锚杆护表构件的作用和应用现状做了分析，然后结合锚杆中性点理论，分析了托板对锚杆轴力和粘锚力分布的影响，并计算托板反力；接着详细分析了钢带与围岩的相互作用，运用FLAC~(2D)对钢带锚杆支护进行了数值模拟计算，并对钢带支护各个参数进行了研究；最后结合晋城煤业集团公司成庄煤矿五盘区掘锚机组施工煤巷强力锚杆支护设计方案，对锚梁网索支护设计方案整体支护效果进行计算分析，对比无支护和普通锚杆支护的支护效果，进一步证明了“锚杆+护表构件”联合支护的优越性。
【关键词】：大变形 护表构件 托板 锚带支护 锚梁网索联合支护
【学位授予单位】：西南交通大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2006
【分类号】：TD353.6
【目录】：

• 摘要4-5
• Abstract5-10
• 第1章 绪论10-20
• 1.1 研究背景10-12
• 1.2 目前锚杆支护研究现状和问题12-14
• 1.2.1 国外锚杆支护概况12-13
• 1.2.2 国内锚杆支护存在的问题13-14
• 1.3 岩土锚固原理和锚杆支护设计方法14-18
• 1.3.1 岩土锚固作用原理14-17
• 1.3.2 巷道锚杆支护设计方法17-18
• 1.4 本课题的研究内容和方法18-20
• 第2章 锚杆护表构件的效应20-33
• 2.1 “锚杆+护表构件”支护类型和研究现状20-24
• 2.1.1 锚杆支护的类型及原理20-22
• 2.1.2 锚杆支护护表构件研究现状22-24
• 2.2 锚杆护表构件的作用24-33
• 2.2.1 巷道围岩松动圈与支护设计建议24-28
• 2.2.2 护表构件的作用28-33
• 第3章 锚杆托板作用机理和应用研究33-52
• 3.1 锚杆托板作用机理33-36
• 3.1.1 托板在锚杆发挥锚固力中的作用33-35
• 3.1.2 托板和围岩的相互作用35-36
• 3.2 基于中性点理论托板对全长粘结锚杆力学影响分析36-42
• 3.2.1 全长锚固锚杆的中性点理论及基本假设36-38
• 3.2.2 软弱围岩的全长锚杆受力分析38-40
• 3.2.3 硬岩中的全长锚杆受力分析40-42
• 3.3 托板对锚固体及锚杆内力分布影响的数值模拟分析42-46
• 3.3.1 锚固体内应力影响分析43-44
• 3.3.2 托板对锚杆内力分布的影响44-46
• 3.4 托板的支护过程破坏分析46-48
• 3.5 影响托板作用的因素分析及合理选型48-51
• 3.6 本章结论51-52
• 第4章 钢带支护影响参数研究及结构效应研究52-75
• 4.1 锚杆钢带的结构及类型特点52-55
• 4.2 锚梁和钢带的支护机理研究55-59
• 4.2.1 钢带锚杆支护作用原理55-57
• 4.2.2 钢带锚杆的整体支护效应57-58
• 4.2.3 钢带和围岩的相互作用58-59
• 4.3 钢带参数对支护效果影响数值模拟分析59-64
• 4.4 钢带锚杆联合支护参数设计64-67
• 4.5 锚带支护结构效应的数值模拟分析67-74
• 4.6 本章结论74-75
• 第5章 锚杆联合支护效应实例分析75-96
• 5.1 晋城成庄煤矿煤巷锚梁网索联合初始设计75-83
• 5.1.1 工程概况和地质力学评估75-78
• 5.1.2 巷道断面与强力锚杆支护设计78-82
• 5.1.3 施工工艺过程和矿压监测82-83
• 5.2 锚杆联合支护效应数值计算模型的建立83-85
• 5.3 巷道轴线方向的改变对巷道应力应变影响分析85-89
• 5.4 锚梁网索联合支护效应研究89-94
• 5.5 本章结论94-96
• 结论96-99
• 致谢99-100
• 参考文献100-104
• 攻读硕士学位期间发表的学术论文104
• 攻读硕士学位期间参加的科研项目104

【引证文献】

中国期刊全文数据库 前1条

1 崔千里;;锚杆支护之主要组合构件性能浅析[J];采矿技术;2008年05期

中国博士学位论文全文数据库 前4条

1 胡学军;王庄矿大断面沿空掘巷围岩变形控制及快速成巷技术研究[D];中国矿业大学(北京);2012年

2 詹平;高应力破碎围岩巷道控制机理及技术研究[D];中国矿业大学(北京);2012年

3 薛道成;煤矿巷道锚杆无损检测技术及在西山矿区的应用研究[D];中国矿业大学;2013年

4 郑西贵;煤矿巷道锚杆锚索托锚力演化机理及围岩控制技术[D];中国矿业大学;2013年

中国硕士学位论文全文数据库 前4条

1 刘立顺;端锚预应力锚杆支护技术研究[D];中南大学;2011年

2 李志平;深部软岩巷道高凸钢带—锚网索复合支护耦合效应研究[D];河南理工大学;2009年

3 苏锋;煤巷复合顶板的变形破坏规律分析及合理支护技术研究[D];西安科技大学;2012年

4 刘俊超;抗大变形增阻锚杆的数值模拟研究[D];河南理工大学;2012年

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本文编号：312664