巷道动载显现规律及其控制对策

摘要

本课题以煤矿动压对巷道破坏为背景，建立动载传播数学模型，利用双启动让压管控制围岩初期变形及动压释放，取得如下成果：
　　（1）围岩变形过程中储存弹性能，根据格里菲斯强度理论，当应力达到围岩的抗拉强度时，围岩产生拉破坏，释放出储存在围岩中的弹性能。本课题基于连续介质弹性动力学，将围岩拉破坏看做点震源的集合，在此基础上建立点震源在弹性岩体中传播力学模型，并运用数学物理方法，对该数学模型进行求解，求出应力与位移表达式。
　　（2）基于有限元求解理论，利用ANSYS/LS-DYNA软件，建立巷道几何模型，施加相应的约束荷载及动力荷载，对地下岩体进行显式结构动力学分析，模拟结果显示该点震源以球面形式向外传播。
　　（3）对右旋等强锚杆螺纹和左旋滚丝锚杆螺纹进行螺纹对比分析，分析得出滚丝锚杆的扭矩效率远远高于右旋等强锚杆。分析左旋无纵肋滚丝预应力锚杆支护系统、右旋全螺纹等强锚杆，并对其锚固力进行了对比，通过实验得出左旋螺纹杆体锚固力比右旋高。针对巷道动载，设计双启动让压管，该构件有利于控制巷道开掘初期围岩变形，同时有利于吸收回采过程中的围岩能量释放，对冲击型巷道具有较好的控制作用。双启动让压管进行工程应用显示，动压条件下巷道支护效果良好。

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1 绪 论

1.1 课题的提出及研究意义

1.2 国内外研究现状

1.3 本课题技术路线、内容与预期成果

1.4 本章小结

2 弹性动力学方程及其解析解

2.1 地下工程动力来源

2.2 弹性动力学方程

2.3 弹性动力学方程的解析解

2.4 本章小结

3 巷道动载显现数值分析

3.1 有限单元法理论基础

3.2 ANSYS/LS-DYNA有限元软件简介

3.3 数值模拟分析

3.3 本章小结

4 动载防冲让压锚杆支护系统

4.1 锚杆螺纹对比分析

4.2 左旋无纵肋滚丝预应力杆体

4.3 右旋全螺纹等强锚杆杆体

4.4 左、右旋螺纹钢锚杆锚固力对比分析

4.5 动载防冲让压锚杆支护系统

4.6 本章小结

5 工程应用分析

5.1 地质采矿条件

5.2 锚杆支护设计

5.3 锚杆拉拔实验数据分析

5.4 巷道位移监测结果

5.5 锚杆位移观测与分析

5.6 本章小结

6 主要结论与研究展望

6.1 主要结论

6.2 研究展望

致谢

攻读硕士期间主要成果

参考文献