基于预应力衰减的桁架锚索联合支护技术.pdf

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1、煤炭工程第４８卷第６期ＣＯＡＬＥＮＧＩＮＥＥＲＩＮＧＶｏｌ?４８，Ｎｏ?６ｄｏｉ：１０?１１７９９／ｃｅ２０１６０６０１４基于预应力衰减的桁架锚索联合支护技术１２１３１１１张守宝，王志留，任超，孙金龙，张振波，王宇，王刚（１?中国矿业大学（北京）资源与安全工程学院，北京１０００８３；２?中国矿业大学（北京）力学与建筑工程学院，北京１０００８３；３?山西锦兴能源有限公司肖家洼煤矿，山西吕梁０３３６００）摘要：为了研究大断面煤巷在桁架锚索作用下锚固区的受力情况，建立力学模型分析了预应力衰减对锚固区中性轴位置的影响，得出桁架锚索支护条件下顶

2、板岩梁内中性轴的分布规律；同时，采用ＦＬＡＣ数值模拟软件对新元煤矿西三中间巷三种不同支护效果进行计算，得出桁架锚索支护具有明显优越性。结果表明，水平预应力Ｆ随着桁架锚索与锚索水平弯曲点距离ｘ的增大而逐渐衰减。同时，与普通锚杆索支护相比，预应力桁架锚索联合支护的中性轴下移，引起拉应力区的范围减小，煤巷顶板下沉量和两帮移近量也相应的减小８％。关键词：桁架；特大断面开切眼；数值模拟；预应力；联合支护中图分类号：ＴＤ３５３文献标识码：Ａ文章编号：１６７１－０９５９（２０１６）０６⁃００４４⁃０４Ｔｒｕｓｓ－ｃａｂｌｅｃｏｍｐｏｕｎｄｓｕｐｐｏ

3、ｒｔｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙｂａｓｅｄｏｎｐｒｅ－ｓｔｒｅｓｓａｔｔｅｎｕａｔｉｏｎｔｈｅｏｒｙ１２１３ＺＨＡＮＧＳｈｏｕ－ｂａｏ，ＷＡＮＧＺｈｉ－ｌｉｕ，ＲＥＮＣｈａｏ，ＳＵＮＪｕｎ－ｌｏｎｇ，１１１ＺＨＡＮＧＺｈｅｎ－ｂｏ，ＷＡＮＧＹｕ，ＷＡＮＧＧａｎｇ（１?ＳｃｈｏｏｌｏｆＲｅｓｏｕｒｃｅａｎｄＳａｆｅｔｙＥｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ，ＣｈｉｎａＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙｏｆＭｉｎｉｎｇａｎｄＴｅｃｈｎｏｌｏｇｙ（Ｂｅｉｊｉｎｇ），Ｂｅｉｊｉｎｇ１０００８３，Ｃｈｉｎａ；２?ＳｃｈｏｏｌｏｆＭｅｃｈａｎｉｃｓａｎｄＣｉｖｉｌＥｎｇｉｎｅｅｒｉｎ

4、ｇ，ＣｈｉｎａＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙｏｆＭｉｎｉｎｇａｎｄＴｅｃｈｎｏｌｏｇｙ（Ｂｅｉｊｉｎｇ），Ｂｅｉｊｉｎｇ１０００８３，Ｃｈｉｎａ；３?ＸｉａｏｊｉａｗａｃｏａｌｍｉｎｅｏｆＳｈａｎｘｉＪｉｎｘｉｎｇＥｎｅｒｇｙＣｏ．Ｌｔｄ，０３３６００，Ｃｈｉｎａ）Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｔｏｓｔｕｄｙｔｈｅｆｏｒｃｅｓｉｎａｎｃｈｏｒａｇｅｚｏｎｅｏｆｔｈｅｌａｒｇｅ－ｓｅｃｔｉｏｎｃｏａｌｒｏａｄｗａｙｕｎｄｅｒｔｈｅｅｆｆｅｃｔｏｆｔｒｕｓｓ－ｃａｂｌｅｃｏｍｐｏｕｎｄｓｕｐｐｏｒｔ，ａｍｅｃｈａｎｉｃａｌｍｏｄｅｌｉｓｅｓｔａｂｌｉｓｈｅｄｔ

5、ｏａｎａｌｙｚｅｔｈｅｐｒｅ－ｓｔｒｅｓｓａｔｔｅｎｕａｔｉｏｎｅｆｆｅｃｔｏｎｔｈｅｐｏｓｉｔｉｏｎｏｆｔｈｅｎｅｕｔｒａｌａｘｉｓｉｎａｎｃｈｏｒａｇｅｚｏｎｅ，ｏｂｔａｉｎｉｎｇｔｈｅｎｅｕｔｒａｌａｘｉｓｄｉｓｔｒｉｂｕｔｉｏｎｉｎｒｏｏｆｒｏｃｋｂｅａｍｕｎｄｅｒｔｒｕｓｓ－ｃａｂｌｅｓｕｐｐｏｒｔ．ＦＬＡＣｉｓａｐｐｌｉｅｄｔｏａｎａｌｙｚｅｔｈｅｅｆｆｅｃｔｏｆｔｈｒｅｅｄｉｆｆｅｒｅｎｔｓｕｐｐｏｒｔｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ，ａｎｄｔｒｕｓｓ－ｃａｂｌｅｓｕｐｐｏｒｔｓｈｏｗｓｏｂｖｉｏｕｓａｄｖａｎｔａｇｅｓ．Ｔｈｅｒｅ

6、ｓｕｌｔｓｓｈｏｗｔｈａｔ，ｔｈｅｈｏｒｉｚｏｎｔａｌｐｒｅ－ｓｔｒｅｓｓＦｇｒａｄｕａｌｌｙｄｅｃｒｅａｓｅｓｗｈｅｎｔｈｅｄｉｓｔａｎｃｅｂｅｔｗｅｅｎｔｒｕｓｓ－ｃａｂｌｅａｎｄａｎｃｈｏｒａｇｅｐｏｉｎｔｘｉｎｃｒｅａｓｅｓ．Ｃｏｍｐａｒｅｄｗｉｔｈｏｒｄｉｎａｒｙｂｏｌｔ－ｃａｂｌｅｓｕｐｐｏｒｔ，ｔｈｅｎｅｕｔｒａｌａｘｉｓｏｆｓｕｐｐｏｒｔｓｙｓｔｅｍｗｉｔｈｐｒｅ－ｓｔｒｅｓｓｃｏｍｐｏｕｎｄｔｒｕｓｓｃａｂｌｅｓｕｐｐｏｒｔｍｏｖｅｓｄｏｗｎ，ｔｈｅｓｃｏｐｅｏｆｔｈｅｔｅｎｓｉｏｎｚｏｎｅｄｅｃｒｅａｓｅｓ，ａｎｄ

7、ｔｈｅｒｏｏｆｄｉｓｐｌａｃｅｍｅｎｔａｎｄｔｗｏ－ｓｉｄｅｃｏｎｖｅｒｇｅｎｃｅｒｅｄｕｃｅｄａｂｏｕｔ８％．Ｋｅｙｗｏｒｄｓ：ｔｒｕｓｓ；ｕｌｔｒａ－ｌａｒｇｅｓｅｃｔｉｏｎｏｐｅｎ－ｏｆｆｃｕｔ；ｎｕｍｅｒｉｃａｌｓｉｍｕｌａｔｉｏｎ；ｐｒｅ－ｓｔｒｅｓｓ；ｃｏｍｐｏｕｎｄｓｕｐｐｏｒｔ进入２１世纪以来，煤矿开采进入大型化、集约化阶护技术：层状顶板预应力支护结构；高性能（预拉力）锚杆段，开采强度大幅度的增加，巷道断面的宽度随之不断增支护；预拉力锚索支护等等。锚杆和锚索联合支护技术解加，引起巷道顶板应力和变形急剧增长。决了大量煤巷

8、支护技术难题，得到了广泛的推广应用。但传统的煤巷支护形式已经无法满足巷道支护要求，我现场实践表明，普通锚杆（索）支护对锚固煤岩体只提供径国科研人员经过深入的研究，又出现了许多新型预应力支向作用力，无法提供切向作用力。因此