浅谈深埋巷道预应力让压锚杆支护技术及应用研究

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1、河海大学博士学位论文深埋巷道预应力让压锚杆支护技术及应用研究姓名：连传杰申请学位级别：博士专业：岩土工程指导教师：徐卫亚20071201洲海人学博Ij学位论文摘要随着煤矿开采深度的不断增加，巷道稳定支护F1益成为深部开采的一大难题。目前在众多煤矿的深埋巷道支护中，锚杆破断甚至支护体系失效等问题同渐突出。本文通过大量深埋巷道支护实例调查与分析，认为高地应力、大变形以及冲击矿震作用强烈是影响深埋巷道支护的关键科学问题。为此，本文提出了一种适用于深埋巷道支护的新型预应力让压锚杆支护技术，分别就预应力让压锚杆的结构特点和力学特性、预

2、应力让压锚杆支护下围岩应力和变形规律以及锚杆支护机理、预应力让压锚杆的锚固性能及其主要影响因素、动载作用下预应力让压锚杆的适应性等问题进行了深入探讨，并将预应力让压锚杆成功应用于一实际深埋巷道支护，主要研究工作如下：(1)将一种具有特殊结构的让压管与高强锚杆组合，研发出一种新型预应力让压锚杆。让压管具有恒阻变形特性，其让压变形功能可通过让压点、最大让压距离以及让压管稳定系数等特征参数予以控制。与普通锚杆相比，让压锚杆的性能得到大大改善。将拉拔试验得到的让压锚杆轴向力一轴向变形关系予以适当简化，给出了分段式轴向力一轴向变形本构

3、方程。(2)开展了预应力让压锚杆支护机理的理论研究，其支护作用可从三个方面解释：一是具有调整围岩应力分御的作用：二是对锚杆起到保护作用；三是让压管发挥作用后，围岩的变形能主要转化为锚杆系统的弹性应变能，让压锚杆具有显著的让压耗能作用。(3)提出一种让压锚杆预应力施加方法，基于ANSYS有限元软件建立了预应力让压锚杆一围岩共同作用体系的数值模型，建立了新型高预应力让压锚杆支护数值模拟分析方法，开展了预应力让压锚杆支护数值试验：深入探讨了让压锚杆设计参数、安装应力以及让压管特征参数对预应力让压锚杆锚固效果的影响，得到一些规律性认

4、识，指出让压锚杆应用于深埋巷道支护具有较普通锚杆更为显著的稳定性．(4)针对深埋巷道矿震显现强烈的特点，开展了动载作用下预应力让压锚杆锚固性能分析；深入探讨了矿震类型、矿震频率和强度特性对巷道不同部位处锚杆动力响应的影响，指出让压锚杆的塑性让压功能使其较普通锚杆具有更强的动载适应性。动载作用可能显著增大角部斜锚杆的轴力并导致其稳定性大大降低。(5)以一实际深埋高地应力巷道为例，提出适合于高地应力、大变形、冲击矿压显现强烈的巷道支护设计方案。通过对预应力让压锚杆支护下的围岩及巷道变形、锚杆受力状态等进行连续观测及分析，验证了设

5、计方案的可靠性和合理性。关键词：深埋巷道锚杆支护，让压锚杆，高地应力，预应力，矿震瓣海大学簿l：学盈连室攮委AbstractAtpresent,thesteadysupporthasbeenadifficultproblemfortheexploitationinthedeepmineroadwaybecausetheproblemsofboltsbrokenandsupportingsystemdisabledbecomeincreasinglyprominent。Throughinvestigationandanalys

6、isofmassivedeepmineroadwaysupportexamples，highgroundstress．1argedeformationandfrequentmine·inducedearthquakearethekeyscientificproblemsofdeepmineroadwaysupport．Itisonthisbasistllatanewpre-stressedyieldingboltsupporttechnology,suitedfordeepmineroadwayisputforward。Th

7、estructurecharacteristicsandmechanicalperformanceofthepre-stressedyieldingbolt，thestressdistributionanddeformationperformanceofsurroundingrocLsupportingmechanicsandanchoringperformanceofthepre-stressedyieldingboltandthedynamicresponseofthepre-stressedyieldingboltag

8、ediscussed。Finally,thepre·stressedyielding酗论辩usedtosupportadeepmineroadway．曩lemaincontentsandconclusionsofthepaperaredescribedasfollows：1．Thenewp