高应力软岩回采巷道预应力锚杆——锚索支护技术研究.pdf.

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1、武汉理工大学博士学位论文高应力软岩回采巷道预应力锚杆(申请工学博士学位论文)高应力软岩回采巷道预应力锚杆——锚索支护技术研究锚索支护技术研究培养单位：土木工程与建筑学院学科专业：岩土工程白启树研究生：白启树武汉理工大学指导老师：夏元友研究员2014年3月 分类号密级UDC学校代码10497学位论文题目高应力软岩回采巷道预应力锚杆——锚索支护技术研究英文Researchonthesupporttechnologyofpre-stressedcable题目anchorinhighstresssoftrockcoalroadway研究生姓名姓名职

2、称学位指导教师单位名称姓名武汉理工大学邮编430070学位职称副指导教师单位名称邮编申请学位级别论文提交日期博士学科专业名称2014.3论文答辩日期2014.5学位授予单位武汉理工大学学位授予日期答辩委员会主席评阅人 武汉理工大学博士学位论文 武汉理工大学博士学位论文 武汉理工大学博士学位论文独创性声明本人声明，所呈交的论文是本人在导师指导下进行的研究工作及取得的研究成果。尽我所知，除了文中特别加以标注和致谢的地方外，论文中不包含其他人已经发表或撰写过的研究成果，也不包含为获得武汉理工大学或其他教育机构的学位或证书而使用过的材料。与我一同

3、工作的同志对本研究所做的任何贡献均已在论文中作了明确的说明并表示了谢意。签名：日期：学位论文使用授权书本人完全了解武汉理工大学有关保留、使用学位论文的规定，即学校有权保留并向国家有关部门或机构送交论文的复印件和电子版，允许论文被查阅和借阅。本人授权武汉理工大学可以将本学位论文的全部内容编入有关数据库进行检索，可以采用影印、缩印或其他复制手段保存或汇编本学位论文。同时授权经武汉理工大学认可的国家有关机构或论文数据库使用或收录本学位论文，并向社会公众提供信息服务。（保密的论文在解密后应遵守此规定）研究生（签名）：导师（签名）：日期(注：此页内容

4、装订在论文扉页) 中文摘要煤炭作为我国主要能源在国民经济中占据主足轻重的地位。煤矿回采巷道支护技术作为煤矿生产中的关键一环，如何降低成本、提高工效、减少维护是摆在我们面前的主要课题，目前大型矿井中80%以上都是煤巷，随着我国煤矿开采强度与规模的不断增大和现代化综合机械化程度的大幅度提高，厚煤层综采放顶煤开采、综采一次性采全高等要求巷道的断面要求越来越大。随着煤矿开采水平的不断加深，高应力软岩巷道支护问题越来越突出，近些年来，锚网索支护技术己成为大断面回采巷道的主要方式。它具有支护强度大、成本低等许多优点，锚网索应用为解决大断面煤层回采巷道支

5、护问题提供了一种有效方法。然而，预应力锚网索支护理论研究远落后于工程实践，特别是对于预应力锚杆与锚索联合支护高应力软岩回采巷道的变形特性还未见报道，为此，论文以马临煤矿C8煤层回采巷道支护问题为背景，针对高应力软岩回采巷道的流变问题，开展回采巷道围岩变形特征和破坏机理研究，通过流变试验，建立回采巷道锚杆与围岩支护流变本构模型，利用FLAC3D数值模拟，研究不同预紧力锚杆与锚索支护高应力软岩回采巷道的变形机理。并将研究成果应用于高应力软岩支护巷道中。通过研究取得了以下成果：1）基于泥质粉砂岩常规三轴压缩试验，通过建立不同围压对软岩峰后软化的力

6、学模型，研究不同围压下泥质粉砂岩的峰后应变软化特征。以广义粘聚力c和广义内摩擦角j来表征的软岩后继屈服面模型，并利用莫尔应力圆确定不同等效塑性剪切应变e和不同围压s3条件下广义粘聚力c和广义内摩擦角j。ps2）依据软岩三轴压缩的分级加载蠕变试验曲线的规律与时效特征，建立了高应力下泥质粉砂岩Burgers粘弹性流变模型，并依据粘弹塑性力学的基本理论，推导了该模型的一维蠕变本构方程，进而借助非线性回归分析辨识了模型参数。对巷道围岩流变分析，得出了巷道围岩位移的粘弹性解，分析了围岩变形与应力、巷道半径、岩性及支护体之间的关系。3）运用Monte-

7、Carlo随机数生成方法对回采巷道结构面进行网络模拟，从而对岩体质量进行评价，在此基础上提出回采巷道岩体力学参数估算方法。给出了回采巷道岩体力学参数建议值。4）通过建立高应力软岩回采巷道锚杆——锚索与围岩联合支护三维流变本构模型，分析预应力锚杆——锚索与围岩的作用机理。采用有限差分数值计算I 软件FLAC3D对高应力软岩回采巷道应力场和位移场进行数值模拟，系统研究高垂直应力和高水平应力作用下软岩巷道锚杆(索)施加不同预紧力组合时围岩产生的应力场分布特征；不同锚杆间距回采巷道围岩应力场分布特征。给出了围岩变形、应力随着时间推移的变化规律。5)

8、研究了不同支护强度、预紧力对高应力软岩巷道围岩的控制作用，揭示了高应力软岩巷道围岩初期变形破坏具有不可克服性，建立了支护体让压支护的力学模型，分析了不同自由让压距离和不同极限变形