锚索长度对回采巷道支护效果的影响研究

论文摘要

为探索预应力锚索的锚固段长度和自由段长度在巷道支护中的影响规律,并利用研究结果对巷道支护优化,本文采用不同的手段对锚固段长度和自由段长度在巷道支护中的影响规律进行了系统的分析和研究。主要工作有以下几点：(1)利用弹性力学的空间半无限体理论以及弹性力学的叠加原理,推导出在预应力锚索的作用下岩体的应力、应变和位移解,为分析预应力锚索自由段长度的变化对周围岩体的影响规律提供理论基础；(2)采用有限元分析软件FLAC3D对预应力锚索的自由段长度和锚固段长度进行数值模拟分析,得到的结果与理论分析结果进行相互验证,并总结发现预应力锚索锚固段长度对锚索及锚索周围岩体的影响规律；(3)以白集煤矿3412工作面运输顺槽的地质条件及支护现状为背景,结合数值模拟方法,分析预应力锚索自由段长度和锚固段长度在巷道支护中对锚索及锚索周围岩体的影响规律,并确定在白集矿的特定条件下预应力锚索的最优自由段长度和最优锚固段长度；(4)根据锚索锚固段长度和锚索自由段长度的变化在巷道支护中的影响规律,与锚索应力分界点规律进行比较,发现两者有相似之处。(5)通过现场实测数据,分析比较现场中使用的锚索长度与论文得到的锚索长度对巷道围岩稳定的影响,验证了上述分析所得最优锚索长度的正确性。本文研究成果可对锚索支护参数的设计提供指导意义和参考价值。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 1 绪论
• 1.1 问题的提出与背景
• 1.2 锚杆（索）支护研究发展现状
• 1.2.1 锚杆（索）支护理论研究发展现状
• 1.2.2 锚索支护技术发展现状
• 1.2.3 锚索长度确定的研究现状
• 1.3 存在的问题
• 1.4 课题研究的主要内容及意义
• 1.5 课题研究所采用的研究方法及技术路线
• 1.5.1 研究方法
• 1.5.2 技术路线
• 2 预应力锚索对周围岩体的影响分析
• 2.1 预应力锚索对周围岩体影响的理论分析
• 2.1.1 模型建立
• 2.1.2 预应力锚索周围岩体应力应变的计算结果
• 2.1.3 分析预应力锚索周围岩体的应力应变影响
• 2.2 预应力锚索长度对周围岩体影响的数值模拟分析
• 2.2.1 建立数值模拟实验方案
• 2.2.2 建立数值模拟模型
• 2.2.3 不同的锚固长度对锚索及周围岩体的影响
• 2.2.4 不同的自由段长度对锚索及周围岩体的影响
• 2.3 本章小结
• 3 预应力锚索的长度对巷道加固的影响
• 3.1 预应力锚索的长度对巷道支护影响的数值模拟分析
• 3.1.1 建立数值模拟实验方案
• 3.1.2 建立数值模拟模型
• 3.1.3 不同的锚固长度对锚索及岩体的影响
• 3.1.4 不同的自由段长度对锚索及岩体的影响
• 3.2 不同锚索长度对巷道支护的影响分析
• 3.3 与锚索应力分界点对比
• 3.4 本章小结
• 4 现场应用
• 4.1 现场概况
• 4.2 观测内容及观测方案
• 4.2.1 观测内容
• 4.2.2 顶板离层监测原理
• 4.3 观测结果分析
• 4.4 支护效果评价
• 4.5 本章小结
• 5 主要结论与展望
• 5.1 主要结论
• 5.2 论文不足与展望
• 参考文献
• 致谢
• 作者简介及读研期间主要参与的课题