不稳定围岩巷道支护及采场顶板控制技术研究

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1、东北大学工程硕士学位论文摘要摘诬石3丈本文以弹塑性力学为基础，假设水平应力与垂直应力相等，把巷道简化为一仅受体力作用的厚壁圆筒，分析了在次生应力作用下围岩所处的状态。在此基础上，导出了围岩中的塑性形变压力和塑性松动压力的计算公式。对于支护后巷道围岩的流变规律，依据锚杆与围岩共同作用的支护原理，通过计算锚杆的变形反演了围岩的变形。在上述理论指导下，结合邱集煤矿的生产条件，提出了锚杆设计方法，对现行的锚喷参数进行了优化。经计算机模拟和现场观测，证明了该锚喷支护参数的合理性。通过理论与实践相结合的方法，得出以下主要结论:1.巷道开挖以后，若次生应力小于岩石的

2、屈服极限，则围岩继续保持弹性状态。围岩次生应力的大小与泊松比u的大小有关，与岩体的弹性常数E无关，且与径向夹角8无关。随着距离r的增大，径向应力a,先增大，达到极值后逐渐减小，并在地面处减为。;a。随着r的增大而减小，在巷道周边，as最大;a,ta,是随着r的增大而线性减小的。若次生应力大于岩石的屈服极限，则在巷道周边一个有限的范围内出现塑性区。在该区内，随着r的增大，变形量逐渐减小，在巷道的周边围岩的变形量最大。塑性区半径R，的大小，就其变化特性和岩石的力学性质而言，与围岩压力、径向位移和时间成正比，与岩石的强度成反比。2.围岩压力是塑性形变压力和塑

3、性松动压力的组合，其大小随径向位移的增大先减小后增大。随着塑性区半径的增大，围岩中塑性形变压力减小，而塑性松动压力增大。围岩压力是影响岩体径向位移和塑性区半径大小的主要因素。3.围岩锚固区在流变时期的变形同锚杆的变形同步，其变形量的大小取决于锚杆的力学性质及围岩破坏区的大小。锚杆的变形(围岩锚固区的变形)同锚杆的切面面积、弹性模量均成反比，同破坏区的半径成正比。巷道周边位移量的大小同锚杆变形量成正比。4.根据松动圈理论和现场实测，邱集煤矿巷道围岩属于lu类，但在断层附近属于V类，在采用本文提供的锚喷支护参数后，有效地控制了围岩的变形。两东北大学工程硕士

4、学位论文摘要近属于V类，在采用本文提供的锚喷支护参数后，有效地控制了围岩的变形。两帮移近量和顶底移近量分别比采用原支护方式下降了43%和45%。采用锚杆支护与传统的矿工钢支架支护相比，每米巷道支护材料费用节省174,3元，材料费节约率达到34.1%05.经现场观测，初次来压步距为19m，动载系数2.11;周期来压步距为11.5m,动载系数为1.48，并据此确定了采场的支护密度为上面1.43榭m2，下面1.62棵/mzo关键词:塑性巷道围岩压力流变锚喷支护东北大学工程硕士学位论文ABSTRACTABSTRACTOnthebasisofelastic-pl

5、asticmechanics,supposedhorizontalstressisequaltoverticalstress,roadwayissimplifiedasathickwallcylinderborne妙physicalforce.Attheactionsecondarystressonthesurroundingrock,itsstateisanalyzed.Accordingtothesupportingprinciplethatboltingandsurroundingrockacttogether,thedeformationofr

6、ockiseducedbycalculatingthedeformationofbolting,therebythetheologylawisconcluded.InaccordancewiththeconditionsofgeologyandtechnologyofQiujicoalmine,combinedwithdesignmethod,supportingparametersareoptimized.Theseparametersareprovedreasonablebycomputersimulationandspotobservation.

7、Bycombinedpracticeandtheory,conclusionsasfollow:(1)Afterexcavated,thesurroundingrockkeeptheelasticstateifsecondarystresslessthanrock如eldlimit.Secondarystressofthesurroundingrockhavepertinencetoparameters"fit"，buthavenopertinencetoelasticconstant"E"andradialangle"B".Radialstress"

8、a,"willincreasewiththeincreaseofthedistanceY'be