深部软岩巷道高强预应力锚杆支护技术研究

摘要

随着煤炭浅部资源日趋枯竭，煤炭开采的逐步向深部延伸，在深部开采过程中，伴随着高地应力、地质条件恶化、高温等不利条件，软岩的支护和稳定性控制将是十分艰巨的任务。大变形软岩是指含有大量粘土矿物的一类岩石，挤压大变形软岩的力学性质会随其所含粘土矿物的种类和含量而差别较大，这就是本文工程实践中遇到的这类岩石。由于其高负荷条件下很高的形变特性，普通锚杆已经不能满足此类工程的支护要求;而以树脂药卷做锚固剂的高强预应力锚杆，在同类工程应用中取得了良好的效果。但在实践方面的应用往往借鉴于工程经验，缺乏统一的理论研究，因此对高强预应力锚杆支护的理论和效果研究有着重要的实际意义。
　　本文以龙口矿业集团梁家煤矿软岩巷道支护项目为依托，通过预应力锚杆的理论分析、数值模拟、数理统计的方法检测巷道围岩的稳定性等手段，进行了深部巷道软岩的支护研究。
　　在理论研究方面，将高强预应力锚杆支护简化为作用于洞室周围径向的压应力和锚固区围岩体力学参数的提高，利用弹塑性理论分析高强预应力锚杆支护对于围岩体应力状态的改善。
　　采用FLAC3D模拟巷道围岩在不同预紧力条件下，加锚岩体力学性能的改善状况，并针对原支护设计中存在的缺陷及矿压显现情况，根据耦合支护理论，提出了新的优化支护方案。
　　采用统计手段对巷道软岩长期形变进行了监测，将巷道软岩位移速率和最终变形量控制在合理的范围内，定量地说明了支护效果。

目录

声明

摘要

1 绪论

1．1 研究目的与意义

1．2 研究现状概述

1．3 本文研究的内容和方法

2 深部围岩特性及预应力锚杆作用机理

2．1 岩石特性随深度的变化规律

2．2 临界深度以下软岩巷道支护原则

2．3 高强预应力锚杆支护体系承载机理分析

2．4 小结

3 四煤层六采区下山巷道稳定性分析

3．1 地质概况

3．2 粘土矿物对围岩的不稳定影响分析

3．3 四煤层六采区皮带下山变形破坏分析

3．4 小结

4 数值模拟研究

4．1 边界条件及网格划分

4．2 模拟方案设计

4．3 小结

5 支护参数设计与应用效果

5．1 预应力锚杆-锚索支护优化设计方法

5．2 优化方案参数设计

5．3 巷道稳定性监测

5．4 小结

6 结论与展望

6．1 结论

6．2 展望

致谢

参考文献

论文情况及参与项目介绍