巷道过特大断层破碎带预应力中空注浆锚索支护技术研究

摘要

本文以星村煤矿-1196水平西区特大断层破碎带区域内开拓巷道围岩稳定性控制问题为工程背景。围绕巷道裂隙围岩体“预应力中空注浆锚索支护技术”这一主题，从“裂隙岩体注浆材料优化配比”、“预应力中空注浆锚索锚固系统载荷传递规律”、“巷道裂隙围岩预应力锚注加固机理”等三个方面开展系统地研究工作。
　　针对P·O42.5单液水泥浆具有较差的工程特性，以室内试验研究为主要手段，重点从浆液粘度、结石率、结石体无侧限抗压强度三个方面研究ACZ-1添加剂的改性机理，优化改性水泥浆液的浆材配比，认为ACZ-1添加剂掺入量8％是合理的。利用FLAC3D软件模拟锚索拉拔试验，并与全长粘结无预应力锚索、端部锚固预应力锚索锚固段载荷传递规律对比分析，明确了预应力中空注浆锚索锚固段载荷传递规律。理论分析裂隙岩体力学损伤特性，指出结构面对裂隙岩体的强度具有弱化效应，对巷道裂隙围岩的稳定起控制作用，建立结构面剪切力学模型，从注浆加固与加锚抗剪两方面对裂隙岩体结构面的预应力锚注加固机理进行深入研究。FLAC3D模拟结果表明:在锚杆、索形成的压应力圈之间存在环状的弱应力区，这对处于断层破碎带内的巷道围岩稳定性非常不利。预应力中空注浆锚索具有特殊的结构特点与明显的技术优势，端部预应力锚固可及时限制围岩的早期变形，利用中空注浆管实现深孔注浆加固裂隙围岩体，与锚网喷进行联合支护，在巷道围岩内部形成多层有效组合拱。
　　对星村矿西区回风下山试验段巷道进行工业性试验表明，预应力中空注浆锚索与锚网喷联合支护技术对大松动圈尤其对位于断层破碎带内的巷道围岩控制效果显著，为解决类似条件下的巷道围岩控制问题提供了新的技术方案。

目录

声明

摘要

1 绪论

1．1 课题的提出

1．2 国内外研究现状

1．3 研究内容和技术路线

2 裂隙岩体注浆材料优化配比试验研究

2．1 普通水泥浆液固结机理

2．2 浆液性能的评价指标与试验方法

2．3 ACZ-1改性水泥注浆材料优化配比试验研究

2．4 水泥浆液在岩体裂隙中的沉积充填机理

2．5 本章小结

3 预应力中空注浆锚索锚固系统载荷传递机理研究

3．1 预应力中空注浆锚索简介

3．2 拉拔载荷作用下锚索锚固系统力学特性分析

3．3 预应力中空注浆锚索锚同系统载荷传递机理数值模拟研究

3．4 本章小结

4 巷道裂隙围岩预应力锚注加固机理研究

4．1 裂隙岩体力学损伤特性

4．2 裂隙岩体注浆加固机理

4．3 预应力锚注结构面抗剪强度分析

4．4 巷道裂隙围岩预应力中空注浆锚索控制机理研究

4．5 本章小结

5 工程实例

5．1 工程地质条件

5．2 工程岩体性质

5．3 星村煤矿西翼回风下山预应力中空注浆锚索围岩控制方案

5．4 试验巷道围岩控制效果监测评价

5．5 本章小结

6 结论与展望

6．1 主要结论

6．2 展望

参考文献

致谢

攻读硕士期间主要成果