水力膨胀锚杆加固巷道围岩力学效应研究.pdf

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1、煤炭工程第４９卷第２期ＣＯＡＬＥＮＧＩＮＥＥＲＩＮＧＶｏｌ?４９，Ｎｏ?２ｄｏｉ：１０?１１７９９／ｃｅ２０１７０２０１３水力膨胀锚杆加固巷道围岩力学效应研究１２王玉峰，魏红磊（１?中煤科工集团南京设计研究院有限公司，江苏南京２１００３１；２?南京业恒达智能系统股份有限公司，江苏南京２１００３１）摘要：针对鑫瑞煤矿５号煤层工作面及工作面巷道传统的树脂锚杆不能有效提高巷道破碎顶板整体稳定性，不能充分施加预紧力等问题，分析了极近距离煤层群开采时巷道破坏的主要原因，提出了“水力膨胀锚杆＋钢筋梯子梁＋锚网”联合支护技术

2、，并通过分析水力膨胀锚杆受不同拉拔力时锚杆轴向分布应力，建立水力膨胀锚杆作用的力学分析模型，简要介绍了水力膨胀锚杆的作用机理和应用条件。基于数值模拟和力学模型的力学效应分析情况，将适应性较强的水力膨胀锚杆应用于鑫瑞煤矿。实践表明：采用“水力膨胀锚杆＋钢筋梯子梁＋锚网”联合加固支护新技术，能够有效控制下分层巷道围岩强烈变形，并取得良好的支护效果。关键词：水力膨胀锚杆；巷道加固；托锚力；力学模型＋中图分类号：ＴＤ３５３?６文献标识码：Ａ文章编号：１６７１－０９５９（２０１７）０２⁃００３９⁃０４Ｍｅｃｈａｎｉｃａｌ

3、ｅｆｆｅｃｔｓｏｆｈｙｄｒａｕｌｉｃｅｘｐａｎｓｉｏｎｂｏｌｔｒｅｉｎｆｏｒｃｅｍｅｎｔｏｆｒｏａｄｗａｙｓｕｒｒｏｕｎｄｉｎｇｒｏｃｋ１２ＷＡＮＧＹｕ－Ｆｅｎｇ，ＷＥＩＨｏｎｇ－ｌｅｉ（１?ＣｈｉｎａＣｏａｌＴｅｃｈｎｏｌｏｇｙａｎｄＥｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇＧｒｏｕｐＮａｎｊｉｎｇＤｅｓｉｇｎａｎｄＲｅｓｅａｒｃｈＩｎｓｔｉｔｕｔｅＣｏ．，Ｌｔｄ，ＮａｎＪｉｎｇ２１００３１，Ｃｈｉｎａ；２?ＮａｎＪｉｎｇＹＨＤＩｎｔｅｌｌｉｇｅｎｔＳｏｌｕｔｉｏｎｓＣｏ．，Ｌｔｄ．，ＮａｎＪｉｎｇ２１００３１，Ｃｈｉｎａ）Ａｂ

4、ｓｔｒａｃｔ：ＡｓｉｎｗｏｒｋｉｎｇｆａｃｅａｎｄｔｈｅｒｏａｄｗａｙｏｆＸｉｎｒｕｉＣｏａｌＭｉｎｅＮｏ?５ｃｏａｌｓｅａｍ，ｃｏｎｖｅｎｔｉｏｎａｌｒｅｓｉｎｂｏｌｔｆａｉｌｅｄｔｏｉｍｐｒｏｖｅｔｈｅｏｖｅｒａｌｌｓｔａｂｉｌｉｔｙｏｆｔｈｅｒｏａｄｗａｙｂｒｏｋｅｎｒｏｏｆ，ｌｅａｄｉｎｇｔｏｉｎａｄｅｑｕａｔｅｐｒｅｌｏａｄｉｎｇ，ｔｈｅｍａｉｎｒｅａｓｏｎｓｆｏｒｒｏａｄｗａｙｄａｍａｇｅｏｆｕｌｔｒａ－ｃｌｏｓｅｓｅａｍｍｉｎｉｎｇｗａｓａｎａｌｙｚｅｄ，ａｃｏｍｂｉｎｅｄｓｕｐｐｏｒｔｔｅｃｈｎ

5、ｏｌｏｇｙｗａｓｐｒｏｐｏｓｅｄｕｓｉｎｇｈｙｄｒａｕｌｉｃｅｘｐａｎｓｉｏｎａｎｃｈｏｒ，ｒｅｉｎｆｏｒｃｅｄｌａｄｄｅｒｂｅａｍｓａｎｄａｎｃｈｏｒｍｅｓｈ．Ｂｙａｎａｌｙｚｉｎｇｈｙｄｒａｕｌｉｃｅｘｐａｎｓｉｏｎａｎｃｈｏｒｂｏｌｔｄｒａｗｉｎｇｆｏｒｃｅｕｎｄｅｒｄｉｆｆｅｒｅｎｔａｘｉａｌｓｔｒｅｓｓｄｉｓｔｒｉｂｕｔｉｏｎｓ，ａｍｅｃｈａｎｉｃａｌｍｏｄｅｌｗａｓｅｓｔａｂｌｉｓｈｅｄｆｏｒｈｙｄｒａｕｌｉｃｅｘｐａｎｓｉｏｎｂｏｌｔａｃｔｉｏｎ，ａｎｄｔｈｅｈｙｄｒａｕｌｉｃｅｘｐａｎｓｉｏｎｂ

6、ｏｌｔｍｅｃｈａｎｉｓｍａｎｄａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎｃｏｎｄｉｔｉｏｎｓｗｅｒｅｂｒｉｅｆｌｙｉｎｔｒｏｄｕｃｅｄ．Ｂａｓｅｄｏｎｔｈｅｍｅｃｈａｎｉｃａｌｅｆｆｅｃｔｓｏｆｎｕｍｅｒｉｃａｌｓｉｍｕｌａｔｉｏｎａｎｄｍｅｃｈａｎｉｃｓａｎａｌｙｓｉｓｏｆｔｈｅｍｏｄｅｌｃａｓｅ，ｈｙｄｒａｕｌｉｃｅｘｐａｎｓｉｏｎｂｏｌｔｗａｓａｐｐｌｉｅｄｉｎＸｉｎｒｕｉＣｏａｌＭｉｎｅ．Ｔｈｅｐｒａｃｔｉｃｅｓｓｈｏｗｅｄｔｈａｔｔｈｅｖｉｏｌｅｎｔｓｕｒｒｏｕｎｄｉｎｇｒｏｃｋｄｉｓｐｌａｃｅｍｅｎｔｓｏｆｌｏｗｅｒｓ

7、ｌｉｃｉｎｇｒｏａｄｗａｙｗａｓｅｆｆｅｃｔｉｖｅｌｙｃｏｎｔｒｏｌｌｅｄｕｓｉｎｇｔｈｅｃｏｍｂｉｎｅｄｓｕｐｐｏｒｔｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ，ｆａｖｏｒａｂｌｅｓｕｐｐｏｒｔｉｎｇｅｆｆｅｃｔｗａｓａｃｈｉｅｖｅｄ．Ｋｅｙｗｏｒｄｓ：ｈｙｄｒａｕｌｉｃｅｘｐａｎｓｉｏｎｂｏｌｔ；ｒｏａｄｗａｙｒｅｉｎｆｏｒｃｅｍｅｎｔ；ｓｕｐｐｏｒｔｉｎｇａｎｃｈｏｒｆｏｒｃｅ；ｍｅｃｈａｎｉｃａｌｍｏｄｅｌ自２０世纪４０年代锚杆在煤矿支护中使用以来，锚杆系统，并在井下得到成功应用，有效控制了巷道围岩变形［５－７］支护由于其安

8、全、高效、低成本等特点，发展非常迅速，与破坏。然而水力膨胀锚杆支护作用机理研究尚不成［１－３］成为煤矿巷道首选的主要支护方式。但是，对于极近距熟，本文根据水力膨胀锚杆全长锚固的支护方式建立合理离煤层群开采时，下位煤层开采前顶板的完整程度已受上的数值计算和力学模型，研究其加固围岩的作用机理，并位煤层开采损伤影响，下位煤层顶板为上位煤层开采垮落把研究成果在鑫瑞煤矿用于工程实践。［４］的矸石