煤矿顺槽锚杆支护系统中梁带作用机理研究

摘要

网梁带支护做为煤矿顺槽巷道支护方式，已全面成熟。但在实践中发现，支护系统中钢带在巷道支护过程中普遍表现出与围岩变形不协调的现象，即钢带在支护围岩一段时间后发生凸起变形，脱离围岩。分析钢带表现出的不协调性，认为钢带在支护系统中的作用不明显。论文从分析巷道围岩变性特征出发，针对支护构件钢带在支护系统中的作用机理进行研究。总结分析了弹性状态下巷道围岩应力应变解析解，选择断面面积相同的五种不同断面形式的巷道，利用数值模拟方法对其进行围岩特征分析，对比分析得出减小巷道顶板宽度对围岩稳定性有利。系统分析钢带在锚网体系中的作用，通过几何分析钢带在井下变形问题，进一步反推分析顶板围岩在强制位移下的变形特征。利用ANSYS有限元数值模拟软件对钢带力学特性进行了分析。利用Midas GTS有限元数值模拟软件对锚杆组合构件的支护效果模拟分析，从支护构件的预应力场的分析中可以知道，单托盘锚杆的支护形式是能够达到支护要求的。钢带虽然对锚杆预紧力的扩散起到了积极作用，但对于控制围岩变形效果不明显。依托董东煤矿50130回风巷道进行工程实践，对其原有支护参数进行优化设计。现场应用结果表明，单托盘锚杆、锚索桁架的支护形式支护效果良好，控制了巷道变形和破坏，保证了巷道的安全，且简化了施工工艺，降低了支护成本。体现了该支护形式的合理性和经济性，为类似问题巷道支护提供参考。

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