软岩巷道扩孔锚固机理及支护控制数值模拟研究
2021-07-02尹延春赵同彬马静敏武文宾
山东科技大学学报(自然科学版) 2021年3期
王 志,尹延春,赵同彬,马静敏,武文宾
(1.山东科技大学 能源与矿业工程学院,山东 青岛 266590;2.山东科技大学 矿山灾害预防控制省部共建国家重点实验室培育基地,山东 青岛 266590;3.中煤科工集团重庆研究院有限公司,重庆 400039)
煤矿开采至今,锚杆支护技术在煤矿巷道中一直占主要地位[1-2]。锚杆的本质作用是控制围岩的不连续、不协调扩容变形,包括围岩张拉、剪切破裂,结构面离层、滑动,岩块转动等,减小围岩强度劣化,保持围岩完整性,充分发挥围岩自承能力[3]。
随着煤矿采深逐渐增大,深部地应力增大,围岩岩性偏软,巷道变形程度加剧,在动载及开采扰动作用下,围岩应力环境更为复杂,巷道支护面临的问题逐渐增多[4-5]。针对锚固支护面临的深部巷道围岩稳定性控制问题,众多学者进行了研究,一方面对深部特殊岩体结构环境下的锚固控制机理及其相关影响因素进行分析[6-7],另一方面针对锚固体或锚杆受静力、冲击荷载等作用下的应力分布规律及性能影响因素进行了分析[8-10]。在相关研究结果指导下,各种新型锚杆或特殊结构锚杆不断出现[11-12]。何满潮等[13]发明了一种恒阻大变形锚杆,包括杆体、托盘和螺母,直筒状恒阻装置,可保持恒定阻力。Li等[14]设计了一种大变形吸能锚杆,主要由一根钢筋和多个组合锚固单元组成,通过杆体屈服产生较大变形。吴拥政等[15]发明了预应力钢棒支护成套技术,提高了锚杆强度与预应力。上述技术主要通过改进锚杆结构形式、材质及锚固方式等提高锚杆锚固力。……
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