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锚杆支护体与巷道围岩耦合后力学模型研究

2021-12-22王国普周宏范常雁

煤炭工程 2021年12期
关键词:锚杆围岩模型

王国普,周宏范,常雁,冯 明

(1.中煤新集能源股份有限公司,安徽 淮南 232001;2.北京安科兴业科技股份有限公司,北京 102200)

我国的煤炭产消量在世界煤炭产消量中占比重约有50%,同时也是世界上矿压灾害最为严重的国家,尤其是近几年随着浅部煤炭资源的枯竭,深部煤炭资源的开采强度增加,矿压事故呈现出“矿井数量快速增加,灾害程度越来越严重”的局面[1-4]。

矿山开采活动中,巷道支护是重要环节。针对煤矿深部高应力巷道支护困难问题,已经有不少理论和实践的研究,并取得了丰硕的研究成果[5-8]。韩连昌等[9]揭示了巷道变形破坏机制,提出了钢管混凝土支架支护方案并进行工业试验取得良好效果;冷光海[10]分析了围岩变形特征以及巷道失稳破坏原因,提出了“锚杆(索)+灌浆+双U型钢”的联合支护方案;罗生虎等[11]根据黏弹性理论建立围岩-锚固体的耦合作用模型,分析得出支护时间、原岩应力、巷道半径和锚固体厚度与围岩稳定性有密切关系。王海文等[12]利用FLAC3D软件对不同厚度矿体的支护参数进行模拟,对采场上盘围岩支护参数进行优化。陈国良等[13]在确定巷道失稳模式的情况下,利用PHASE 2有限元软件对不同级岩体的支护参数进行优选,确定最优支护方案。另外在深部高应力软岩巷道矿压显现规律,围岩流变和应力场演变,变形特征和支护参数及巷道底鼓等方面,也有不少的研究成果[14-18],但是近年来将单项的锚杆支护体预警模式融入矿压综合预警系统是大势所趋,因此探索锚杆支护体与围岩耦合后的力学机制及表达是非常重要的,可以大大提高矿压风险预警的准确率。……

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