高應(yīng)力軟巖巷道全長(zhǎng)錨固預(yù)應(yīng)力錨桿受力特征研究.pdf

1、隨著礦山開(kāi)采深度逐漸增大，許多礦山巷道支護(hù)都面臨著高地壓環(huán)境帶來(lái)的嚴(yán)峻挑戰(zhàn)。較大開(kāi)采深度伴隨的高應(yīng)力環(huán)境，使得許多開(kāi)挖巷道圍巖進(jìn)入大變形軟巖狀態(tài)，造成開(kāi)挖巷道在服務(wù)年限內(nèi)表現(xiàn)出變形量大、變形速度快和長(zhǎng)時(shí)間蠕變的特性。高應(yīng)力軟巖巷道圍巖發(fā)生大變形的特性，增大了錨桿支護(hù)難度，出現(xiàn)了較高的錨桿破斷失效現(xiàn)象。而錨桿作為巷道支護(hù)體系中的重要組成部分，如果發(fā)生巷道局部區(qū)域錨桿破斷失效，則會(huì)降低整個(gè)錨桿支護(hù)巷道的穩(wěn)定性。因此，研究高應(yīng)力軟巖巷道中支護(hù)

2、錨桿受力特征，對(duì)保障礦山安全開(kāi)采具有重要的工程意義。
　　首先，論文通過(guò)理論解析和數(shù)值計(jì)算的方式分析了高應(yīng)力軟巖巷道應(yīng)力場(chǎng)分布特征、塑性區(qū)擴(kuò)展形態(tài)和圍巖變形特點(diǎn)，發(fā)現(xiàn)巷道中支護(hù)錨桿不僅需要承載軸向拉伸作用，還需要承載橫向剪切和彎曲作用。然后，基于Winkler地基梁原理建立了軟巖巷道錨桿橫向彎曲受力計(jì)算模型，并結(jié)合現(xiàn)有錨桿軸向承載力學(xué)模型，綜合分析了高應(yīng)力軟巖巷道中全長(zhǎng)錨固預(yù)應(yīng)力錨桿軸向和橫向兩個(gè)方向的受力特征。結(jié)果表明:在高應(yīng)力

3、軟巖巷道中錨桿主要承載軸向拉伸和橫向彎曲的綜合作用力;其中，錨桿軸力在靠近托盤(pán)的尾部部分基本保持不變，在深入巖體內(nèi)部的端頭部分錨桿軸力快速降低，而錨桿彎矩沿桿體長(zhǎng)度在軸線正負(fù)兩個(gè)方向呈“波浪形”分布，且錨桿受到軸向拉伸和橫向彎曲的彎拉綜合作用隨應(yīng)力集中程度的增大而增大。
　　接著，根據(jù)金山店鐵礦支護(hù)條件，利用FLAC3D數(shù)值計(jì)算軟件分析了高應(yīng)力軟巖巷道中全長(zhǎng)錨固預(yù)應(yīng)力錨桿的受力特征。結(jié)果表明:同斷面巷道不同安裝位置處錨桿受力具有較

4、大差異，在巷道拱頂和兩幫處錨桿主要受軸向拉伸作用，在拱肩和底角處錨桿受到軸向拉伸和橫向彎曲共同作用，且巷道拱肩和底角處錨桿彎矩主要集中在靠近托盤(pán)位置的錨桿尾部部分;巷道拱肩和底角處錨桿彎矩主要出現(xiàn)在支護(hù)初期，而隨著支護(hù)時(shí)間的增加逐漸降低。數(shù)值計(jì)算結(jié)果較好地驗(yàn)證了理論分析結(jié)果，表明建立的高應(yīng)力軟巖巷道錨桿受力計(jì)算模型能夠反映錨桿受力特征。
　　最后，根據(jù)上述研究結(jié)果，對(duì)金山店鐵礦松軟破碎礦巖巷道錨桿支護(hù)提出了金屬-非金屬錨桿聯(lián)合支護(hù)