高强让压锚杆支护特性及让压卸压耦合支护作用研究

摘要

高地应力、大变形是深埋巷道支护过程中必须解决的两个重要问题。在我国煤炭行业蓬勃发展的大环境下，加深对深埋巷道支护的研究具有重要的现实意义。此文通过让压管压缩实验、高强让压锚杆拉拔实验、ADINA数值模拟并结合现有的支护理论，研究了钻孔卸压与新型让压锚杆进行耦合支护的巷道支护技术。
　　该文首先通过让压管压缩实验和让压锚杆拉拔实验，分析了让压锚杆的功能特性及其应力-应变规律，并推导了与实验结果相吻合的让压锚杆本构关系；通过理论分析和数值模拟，分析了钻孔卸压对巷道围岩应力场和应变场的影响关系，阐述了卸压孔径、地应力和煤层强度对卸压半径的影响关系；在分析巷道围岩应力分布、让压锚杆支护机理和支护体系强度与围岩锚固体强度关系的基础上，通过对钻孔卸压与让压锚杆耦合支护的数值模拟分析，研究了让压点、让压距离、卸压孔径与让压锚杆长度、卸压孔长度与让压锚杆长度、卸压孔与让压锚杆间排距、让压锚杆直径等不同影响因素的变化对耦合支护效果的影响规律。并结合实际工程案例证明该耦合支护方法在一定程度上是适用于深埋巷道支护的。主要结论如下：(1)让压锚杆具有的独特的让压变形功能，既可以保护锚杆杆体又可以主动控制巷道的变形，有利于巷道围岩的稳定发展；(2)钻孔卸压区半径与钻孔半径、地应力成正比关系，与煤层的粘聚力成反比关系，而与围岩的摩擦角关系不大；(3)让压锚杆的弹性让压距离越大、让压点越高，让压锚杆的让压效率系数就越大，巷道就越稳定，锚固体具有更多的让压储备空间以抵御动压或岩体震动等外力扰动作用，但锚杆让压效率系数应控制在 2.5~4.0 之间；(4)卸压孔与让压锚杆设计参数对深埋巷道支护效果的影响具有一定的规律性。随着卸压孔直径、长度的增大，巷道围岩应力、变形量呈先减小后增大的规律变化。巷道围岩应力及位移量随锚杆长度的增加而减小并且影响效果逐渐减弱，适当的锚杆长度是应该能够使其锚固端的一定长度锚固于围岩弹性区。锚杆直径对巷道支护效果具有一定的影响，但效果不明显。卸压孔与锚杆间的排距对巷道支护效果存在一定的范围，过分的增大或减小间排距均不利于巷道的支护效果。

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1 绪论

1.1 引言

1.2 国内外研究现状

1.3 主要研究内容及方法

2 新型高预应力让压锚杆性能实验及力学特性分析

2.1 新型预应力让压锚杆简介

2.2 让压管压缩试验

2.3 新型高预应力让压锚杆拉拔实验

2.4 新型高预应力让压锚杆的应力-应变关系

2.5 本章小结

3 巷道钻孔卸压原理及力学特性分析

3.1 巷道钻孔卸压原理

3.2 巷道卸压钻孔卸压力学特性分析

3.3 影响钻孔卸压效果的因素分析

3.4 本章小结

4 钻孔卸压与让压锚杆支护耦合作用机理分析

4.1 巷道围岩应力分布及巷道变形

4.2 深埋巷道让压锚杆支护机理

4.3 钻孔卸压技术与让压锚杆耦合支护性能数值模拟

4.4 钻孔卸压与让压锚杆耦合支护技术在工程中的应用

4.5 本章小结

5 结论与展望

5.1 主要结论

5.2 展望

参考文献

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