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矿用锚索周边剪应力分布规律及新型高强锚索束研发

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1 绪论

1.1选题背景与研究意义(Research Background and Significance)

1.2国内外研究现状(Present Research Situation of Home and Abroad)

1.3存在的主要问题(Main Problems)

1.4研究内容及研究方法(Research Contents and Approaches)

2 矿用锚索锚固失稳类型及关键影响因素

2.1拉力集中型锚索概念与矿用锚索分类(Conception of Tension Concentrated Anchor Cable and Classification of Mine Anchor Cable)

2.2矿用锚索锚固失稳主要类型(Anchoring Instable Main Type of Mine Anchor Cable)

2.3矿用锚索锚固失稳关键影响因素(Anchoring Instable Key Influencing Factors of Mine Anchor Cable)

2.4本章小结(Brief Summary)

3 拉拔载荷作用下锚索周边剪应力分布规律

3.1拉拔载荷作用下锚索的力学分析(Mechanical Analysis of Anchor Cable under Drawing Load)

3.2锚索周边剪应力分布的数值计算(Numerical Computation of Distribution of Peripheral Shear Stress of Anchor Cable)

3.3本章小结(Brief Summary)

4 矿用新型高强锚索束结构及施工工艺

4.1基于剪应力分布规律确定锚固段长度(Confirming Length of Anchoring Section Based on Distribution of Shear Stress)

4.2矿用新型高强锚索束结构(Structure of New Mine High-strength Anchor Cable Bundle)

4.3矿用新型高强锚索束施工工艺(Construction Technology of New Mine High-strength Anchor Cable Bundle)

4.4本章小结(Brief Summary)

5 工程实践

5.1Ⅱ82运输上山工程概况(Engineering Conditions ofⅡ82 Transport Rise)

5.2巷道围岩控制技术及加固方案(Control and Strengthening Project of Surrounding Rock of Roadway)

5.3巷道围岩加固效果分析(Analysis of Strengthening Effect of Surrounding Rock of Roadway)

5.4 矿用新型高强锚索束施工技术要求及结构优化(Construction Technical Requirements and Structure Optimization of Mine New High-strength Anchor Cable Bundle)

5.5本章小结(Brief Summary)

6 主要结论

6.1主要结论(Main Conclusions)

6.2创新点(Innovation Points)

6.3 不足之处(Inadequate)

参考文献

作者简历

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摘要

在拉拔荷载作用下锚索锚固剂与孔壁围岩间剪应力分布的不均匀性已经得到普遍认同,但对于其具体分布形式,国内外众多学者尚存在不同观点。同时在深井复杂条件下,巷道变形破坏严重,普通矿用锚索难以控制围岩的长期稳定,而具有针对性且支护效果好的新型锚索结构相对较少。
  论文采用理论分析、数值计算和工程实践相结合的研究方法,系统划分了深井复杂条件下矿用锚索锚固失稳类型并分析了其关键影响因素,揭示了矿用锚索锚固剂与孔壁围岩间剪应力的分布规律,研发了新型高强锚索束及施工工艺,并在工程实践中得到了成功应用,取得创新成果如下:
  (1)通过深入细致的现场工程调研,系统划分了深井复杂条件下矿用锚索锚固失稳类型,归纳出六种主要破坏模式,并重点分析了锚固剂失效、被锚固岩体弱化和锚固构件破损等三类关键影响因素。
  (2)基于弹性理论,利用Kelvin问题、Boussinesq问题建立了拉拔载荷作用下自由式锚索、全长粘结式锚索的力学模型,推导了两类锚索锚固剂与孔壁围岩间剪应力分布的数学解析式。
  (3)通过力学理论结合数值计算,综合分析了拉拔载荷作用下锚索锚固剂与孔壁围岩间剪应力的分布规律。在弹性范围内剪应力分布范围较小,主要分布在锚固段沿轴向0~1.0m,且在0.10~0.25m内迅速增大到极值,之后沿轴向缓缓减小至趋近0。
  (4)通过理论设计与现场试验,研发了适用于煤矿深井复杂条件的锚索束结构及施工工艺,并在芦岭煤矿Ⅱ82运输上山修复工程中得到了成功应用,实现了围岩变形的稳定控制,为该类条件巷道支护提供了技术支持。

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