巷道围岩承载结构弹塑性理论分析

为了分析巷道围岩承载结构与支护的相互作用,建立了圆形巷道围岩内、外承载结构弹塑性分析力学模型,应用广义Hoek-Brown破坏准则和弹塑性基本理论,得到了塑性区半径和围岩承载结构相关参数的表达式.通过实例分析了巷道围岩承载结构与围岩稳定的关系,以及支护力对巷道围岩承载结构相关参数的影响.结果表明:外承载结构位置、宽度以及塑性承载结构宽度与巷道围岩变形量及塑性区范围密切相关;随支护力增大,巷道围岩承载结构越靠近巷道周边.     

考虑锚固复合承载体效应的巷道安全支护参数分析

考虑锚固复合承载体对巷道支护力和变形量的影响,以锚固复合承载体为结构基础,依据岩石的极限拉压破坏准则并结合芬纳-卡斯特奈公式,对圆形巷道支护力和变形量进行分析研究,推导出锚杆支护巷道最小支护力和最大允许变形量的表达式。基于该表达式经算例分析得出：圆形巷道最小支护力和最大允许变形量与巷道埋深呈线性相关;随着锚固复合承载体厚度和内摩擦角增加,巷道最小支护力减小,巷道最大允许变形量增大;在计算锚杆支护的圆形巷道最小支护力和最大允许变形量时考虑锚固复合承载体的作用更合理。     

恒定载荷作用下巷道围岩承载特性数值模拟研究

不同锚杆支护参数条件下,围岩形成的锚固承载体的承载性能不同。采用数值模拟软件,研究了围岩在支护后,锚杆支护参数与锚固复合承载体的关系。研究得出:随着支护密度的增大,围岩承载体强度逐渐增大、围岩两帮塑性区范围逐渐变小、垂直应力峰值逐渐由深部向浅部转移、围岩变形量小;随着锚杆长度的增加,应力峰值越靠近两帮、应力值也越大。但是锚杆长度达到一定值时,承载体强度的增长幅值逐渐减小;随着锚杆直径的增大,巷道的围岩变形量逐渐减小。研究为巷道围岩的控制提供了借鉴。     

锚固巷道稳定性数值分析

针对某矿煤层巷道锚固支护特征,用有限差分方法进行了数值模拟研究.模拟结果表明,有限差分方法能够较好地模拟煤层巷道锚固煤(岩)体变形特征和锚杆(索)受力特征.为同类煤矿巷道锚固岩体数值模拟提供了技术参考.     

通过采空区巷道的围岩稳定性控制研究

基于大通煤业材料大巷掘进过程中,面临通过小窑采空巷道破坏区时围岩应力集中、稳定性差、巷道施工难度大、安全危胁大等现状。通过理论分析、现场取样实验室参数测定、方案设计、专家会诊,提出了一次支护采用锚网索喷支护方式,二次支护采用钢筋混凝土边墙+矿用工字钢顶梁组合二次支护,通过公式推导和实践验证,采用的锚固方式和支护参数能够有效地控制围岩变形。     

锚固位置对深部巷道围岩变形控制影响

以戛达煤矿1700运输巷为研究对象,基于FLAC^3D数值模拟软件,结合理论分析,研究不同锚固方式对巷道稳定性的影响,并针对性地提出控制巷道围岩变形的合理方案.研究结果表明：(1)巷道围岩的变形量与塑性区的大小呈正相关性,即巷道围岩的塑性区范围越大,巷道的形变量越大;(2)锚杆锚固端位于弹性区内比位于塑性区内更能有效控制巷道围岩塑性区的发展,也更能有效控制巷道的变形;(3)在大变形巷道中,巷道围岩的塑性区往往很大,锚杆长度难以满足要求,采用以“中空注浆锚索+锚杆”为主体,以“金属网+锚喷”为辅助的综合控制技术方案能有效控制巷道围岩的大变形.     

锚杆锚固力与巷道围岩变形关系研究

文中摒弃过去片面地通过增大预紧力和提高锚杆质量来提高支护效果的研究方法,从锚杆与围岩构成的"支架-围岩"体系入手,根据围岩不同变形阶段与锚固力的关系,结合围岩强度和位移的时间效应,提出锚杆初锚力要"恰当",工作锚固力要有"余量"的理论.     

不同锚固长度下巷道锚杆力学效应分析及应用

为研究不同锚固长度对巷道围岩的控制效果,从理论方面推导了锚杆应力分布规律,建立了不同锚固长度下巷道围岩力学分析模型,考虑分析了锚杆直径、围岩强度参数、锚固长度、预紧力、布设间距等影响因素,给出了巷道锚杆支护设计的工程建议措施,并通过开展现场试验验证了本文理论研究成果的正确性。研究表明：锚杆受力主要集中在锚固段端头1/3范围内,且沿长度方向杆体剪应力与轴力不断递减;在软岩中更利于锚杆锚固作用的发挥;施加高预紧力,并留设一定的自由段长度,有利于锚杆预紧力在围岩中扩散,可形成有效的锚固围岩承载结构,充分发挥杆体支护潜力;当锚杆布设间距较大时,可通过提高预紧力、适当减少锚固长度来增加预紧力对围岩的控制效果。     

巷道围岩渗水对树脂锚杆锚固力的影响性分析

在围岩渗水严重的巷道,进行树脂锚杆的锚固时,锚固力往往低于理论计算值,其可靠性难以保证.结合现场和实验室试验,对树脂锚杆锚固时,钻孔内有流水和钻孔内有积水条件下锚固力的影响进行了分析,并结合现场应用,提出了在此条件下提高锚固力的一些途径.     

水泥锚固剂卷全长锚固技术在深部巷道支护中的应用

本文介绍水泥锚固剂卷全长锚固技术在华丰煤矿深部巷道支护中的应用，并分析了由此取得的技术经济效益。     

巷道围岩稳定性埋深效应数值模拟研究

为分析不同埋深对巷道围岩稳定性的影响,采用CDEM数值模拟软件,建立了相同地质条件下的4个不同断面的模型,分析埋深对巷道围岩位移、塑性区、应力场分布的影响,揭示大埋深巷道围岩的维护特征。     

基于BP神经网络的巷道围岩塑性区半径预测

影响巷道围岩塑性区半径的因素很多,文章归纳总结了巷道围岩塑性区半径的7个主控因素,构建了基于BP神经网络的巷道围岩塑性区半径预测模型,并对赵固二矿11021回风巷和11030运输巷塑性区半径进行预测。结果表明,在11021回风巷和11030运输巷,模型预测值与实测值相对误差分别为7.7%和8.3%,远比理论计算获得的结果更加接近实测值,建立的基于BP神经网络的巷道塑性区半径预测模型取得了良好的效果。     

基于DP准则的巷道围岩塑性区影响因素分析

围岩塑性区的扩展是巷道事故频发的根本原因,确定塑性区影响因素及其发展规律对煤矿的安全生产至关重要。基于DP准则推导出非均匀场下的围岩塑性区边界方程,对非圆形截面巷道进行当量半径折算,分析不同侧压系数下塑性区形态,采用单因素法分析不同DP准则的塑性区影响因素。研究结果表明：当侧压系数在0.6～1.5范围时,塑性区呈椭圆形分布;当侧压系数小于0.6或大于1.5时,塑性区呈蝶形分布。巷道地压和围岩岩性显著影响了塑性区的形态及范围,根据工程实际合理选取巷道位置,能够有效降低巷道支护的难度及成本。中间主应力对巷道围岩塑性区范围的影响有着强烈的区间性。巷道支护可以通过注浆来改善岩体的黏聚力、内摩擦角,进而减小塑性区范围,但这一作用效果有限。塑性区半径随着支护阻力的增大而线性减小。根据不同DP准则计算出的塑性区半径有所差异,合理运用DP屈服准则既能够保证煤炭生产的安全性,又能够降低工程造价。     

高水平应力条件下某钨矿巷道围岩稳定性分析

某钨矿在开挖巷道过程中,受高水平应力影响,巷道两帮及顶底板出现不同程度的挤压变形与破坏,为对后期巷道维护方案提供理论依据,采用Phase2软件模拟分析在水平应力作用下各区域巷道围岩塑性区范围变化情况,研究表明:巷道顶板的稳定性很大程度上受水平构造应力影响,并存在极值λ,当高于此值时,围岩稳定性迅速下降;当岩石存有结构弱面时,塑性区范围大大增加,甚至可能超过巷道宽度,在一些关键部位和破碎带区域需要进一步支护。     

巷道围岩软化力学模型研究

本文在前人研究的基础上，提出了巷道围岩塑性软化阶段的“直线－曲线－直线”办化模型，引入内聚办软模量和内磨擦角软化模，并认为内聚力和内磨擦角是控制巷道岩软化的参变量。     

高应力巷道锚固复合承载体及其承载效应研究

采用锚杆支护的巷道,锚杆和其巷道锚固范围内的浅层破碎围岩共同作用形成的具有一定承载能力的结构称为锚固复合承载体,锚杆支护主要改善了承载体内围岩应力分布状态.采用理论分析对锚固复合承载体进行研究,建立围岩-支护相互作用机制的基础.考虑高应力岩体不可压缩性,采用Levy-Mises增量型本构关系对围岩塑性进行表述,并考虑中...     

巷道支护中锚固段位置对深部围岩塑性区的影响

本文以江西曲江矿区212工作面风巷为研究对象,基于3DEC数值模拟软件,结合理论分析,研究了不同支护方式对巷道稳定性的影响.研究结果表明:(1)锚杆锚固段位置能够影响巷道围岩塑性区范围.当锚杆(锚索)锚固段处于弹性区时,锚杆(锚索)对巷道围岩塑性区扩展的控制效果良好;而锚杆(锚索)锚固段处于塑性区内时,锚杆(锚索)不能有效的控制围岩塑性区扩展.(2)围岩塑性区范围与巷道变形量存在相对一致性,塑性区范围越大巷道断面的变形量越大.(3)在巷道支护中单纯使用锚杆支护无法有效控制围岩变形,为达到控制巷道围岩稳定的目的须使锚杆(锚索)充分发挥锚固作用,将锚固段置于弹性区内,应采用锚杆锚索耦合支护.     

巷道锚固体内离层对树脂锚杆承载特性影响分析

针对回采巷道锚固体内出现的离层现象,基于荷载传递规律、界面剪切滑移模型和锚固体离层面两侧轴力及剪应力布等研究成果,研究了锚固体上任意处发生离层前后不同锚固方式树脂锚杆的承载特性。结果表明：受锚固方式、锚杆预紧力和锚固体离层的影响,锚杆承载特性呈明显的不均匀分布特征。离层发生前,尽管端头锚固、加长锚固和全长锚固锚杆的界面剪应力和锚杆极限承载力峰值相同,但其界面剪应力和锚杆极限承载力分布形态各异。离层发生时,三种锚固方式锚杆不仅界面剪应力和锚杆极限承载力分布形态都发生了明显变化,而且其界面剪应力和锚杆极限承载力峰值也各不相同。全长预应力锚固锚杆承载特性要优于端头、加长锚固和全长锚固锚杆,对围岩变形和离层有更好的约束和抑制作用,在容易发生围岩离层的回采巷道应优先采用全长预应力锚固锚杆。     

基于FLAC3D的深部巷道支护围岩稳定性研究

为了验证某煤矿巷道支护设计是否满足矿井支护要求,采用FLAC^3D数值模拟软件,研究了巷道周围煤岩体应力分布、巷道周围煤岩体塑性区分布、巷道周围围岩体变形规律以及巷道支护中锚杆、锚索轴向力分布。研究得出:巷道顶底板围岩变形为31 mm,巷道两帮变形量为22 mm,巷道右侧锚杆受力明显大于巷道左侧锚杆受力,巷道围岩出现失稳破坏。因此,在进行最终巷道设计时,应增加锚杆、锚索的抗拉强度及减少锚杆、锚索的间排距,从而达到巷道围岩的稳定性,保证矿井安全生产。     

锚固巷道流变性数值分析

针对某矿煤层巷道锚固支护特点和流变特征,用FLAC3D软件进行了数值模拟分析.模拟结果表明,FLAC3D能够较好地模拟煤巷锚固煤(岩)体变形特征和锚杆(索)受力特征,可为煤巷锚固岩体支护方案的决策提供技术参考.