深井巷道围岩锚固体稳定原理及应用

1 绪论

1.1 锚固体的概念及研究锚固体稳定的意义

1.2 深井巷道锚杆支护理论研究现状

1.2.1 国内外锚杆支护理论研究现状

1.2.2 小孔径预应力锚索作用机理

1.2.3 巷道锚杆支护围岩强度强化理论

1.3 研究内容及研究方法

1.3.1 研究内容

1.3.2 研究方法

2 深井巷道临界深度的确定

2.1 突变理论

2.2 巷道围岩应力分析

2.3 巷道围岩系统尖点突变模型

2.3.1 势函数的确定

2.3.2 尖点突变模型的建立

2.3.3 分析与讨论

2.4 现场应用

2.5 小结

3 锚杆预紧力对锚固体强度强化的试验研究

3.1 锚杆预紧力的概念

3.1.1 预应力锚杆预紧力

3.1.2 扭矩与锚杆预紧力的关系

3.1.3 提高扭矩转化预紧力效率的途径

3.1.4 锚杆预紧力施加的方法及评价

3.2 锚杆预紧力作用机理的数值模拟分析

3.2.1 锚杆作用力学特性

3.2.2 锚固机理的数值模拟分析

3.3 锚杆预紧力对锚固体强度强化的相似模拟试验

3.3.1 试验设计

3.3.2 试验结果

3.4 锚固体强度强化后的力学行为分析

3.4.1 计算模型

3.4.2 理论分析

3.4.3 应用示例

4 巷道围岩锚固体变形破坏特征的试验研究

4.1 变形破坏特征的相似材料模拟试验

4.1.1 试验设计

4.1.2 试验结果

4.2 不同锚杆支护强度下巷道围岩破坏特征的物理模拟试验

4.2.1 试验设计

4.2.2 试验过程

4.2.3 试验结果

4.3 不同支护强度下巷道围岩破坏特征的数值模拟试验

4.3.1 模拟参数

4.3.2 模拟结果

4.4 小结

5 深井巷道顶板锚固体破坏特征及稳定性分析

5.1 回采巷道围岩锚固体破坏特征

5.2 巷道顶板稳定性力学模型

5.2.1 锚固体失稳机理分析

5.2.2 锚杆支护稳定性分析

5.2.3 锚索支护稳定性分析

5.3 现场验证性试验

5.3.1 工程条件

5.3.2 锚杆、锚索支护设计

5.3.3 顶板稳定性力学分析

5.3.4 稳定性数据监测

5.4 小结

6 深井巷道两帮锚固体作用机理及稳定性分析

6.1 巷道两帮锚固体破坏特征及作用机理

6.1.1 工程概况

6.1.2 巷道两帮锚固体破坏特征

6.1.3 巷道两帮锚杆支护作用机理

6.2 深井巷道两帮锚固体稳定性力学分析

6.2.1 失稳形态

6.2.2 稳定性力学分析

6.3 试验巷道两帮稳定性分析

6.3.1 试验方案

6.3.2 稳定性计算

6.3.3 结果分析

6.4 小结

7 基于强力支护的锚杆—锚索协调支护原理

7.1 开采深度与巷道围岩破裂范围的关系

7.2 深井巷道锚杆—锚索协调支护原理

7.2.1 深井巷道强力支护理念的提出

7.2.2 锚杆支护系统各物件协调分析

7.2.3 深井煤巷锚杆—锚索协调作用原理分析

7.2.4 锚杆—锚索协调支护方法

7.3 小结

8 深井回采巷道锚杆—锚索支护技术

8.1 工作面概况

8.2 支护设计原则

8.3 支护设计方案

8.4 支护设计数值模拟分析

8.5 结果分析

8.5.1 应力分析

8.5.2 位移分析

8.5.3 围岩塑性区分析

8.5.4 锚杆受力分析

8.6 施工工艺

8.7 施工器具

8.8 矿压监测

8.8.1 测站布置

8.8.2 矿压观测结果

8.9 小结

参考文献2100433B

深井巷道围岩锚固体稳定原理及应用内容简介

《深井巷道围岩锚固体稳定原理及应用》可供从事采矿、岩土工程的科研、生产、教学、设计单位工程技术人员、科研工作者和师生参考，也可作为采矿工程专业研究生的参考教材。

深井巷道围岩锚固体稳定原理及应用作者简介

勾攀峰 男，1966年7月生，河南商水县人，教授，博士生导师。现任河南理工大学能源科学与工程学院院长，兼任教育部矿业工程类教学指导委员会委员，中国煤炭学会岩石力学与支护专业委员会委员，中国煤炭工业协会煤矿支护专业委员会专家组成员，中国岩石力学与工程学会软岩专业委员会委员。中国煤炭工业技术委员会煤矿井工开采专家委员会委员，河南省安全生产专家，河南省省级学术带头人。

主持国家自然科学基金、河南省杰出青年基金、河南省创新人才基金等项目30余项，发表论文70篇，出版著作3部。研究成果获省部级科技进步一等奖2项，二等奖3项，三等奖2项，获省部级教学成果一等奖1项。

《预紧力作用下巷道围岩锚固体稳定机理及应用》系统介绍了作者在锚杆预紧力在深部巷道围岩控制理论与实践方面的研究成果，内容主要包括锚杆预紧力对锚固体的强化特征、组合载荷作用下巷道围岩锚固体的破坏特征及锚杆受力特征、锚固体失稳模式、巷道围岩锚固体简支梁和固定梁压曲模型及稳定判据、深部回采巷道稳定性的工程实例等。

《预紧力作用下巷道围岩锚固体稳定机理及应用》可供采矿、地下工程、冶金、水电、交通、土木工程等行业的工程技术人员和高等院校师生参考。

1 绪论

1．1 研究意义

1．2 国内外研究现状及分析

1．3 研究内容

1．4 研究方法

2 锚杆预紧力对锚固体强度强化作用的研究

2．1 石蜡胶结材料配比试验

2．2 锚杆预紧力对锚固体强度强化的相似模拟试验

2．3 试验结果分析

3巷道围岩锚固体变形破坏特征的试验研究

3．1 引言

3．2 试验过程

3．3 无支护巷道围岩的变形破坏特征

3．4 巷道围岩顶板锚固体变形破坏特征

3．5 巷道围岩两帮锚固体变形破坏特征

3．6 锚固巷道围岩变形破坏特征

4 预紧力锚杆作用下锚固体的形成与失稳

4．1 锚固系统

4．2 锚固体的形成及影响因素

4．3 锚固体的失稳及影响因素

4．4 提高巷道围岩锚固体稳定性的技术措施

5 预紧力锚杆锚固体稳定性关键因素分析

5．1 锚固体稳定的关键因素

5．2 钻孔壁和树脂界面稳定性分析

5．3 锚杆杆体的破坏

5．4 护表构件的失效

6 预紧力锚杆支护巷道围岩锚固体稳定性判据

6．1 引言

6．2 基于关键层理论的巷道顶板压曲模型

6．3 无支护时巷道顶板压曲模型

6．4 预紧力锚杆作用下巷道顶板锚固体压曲模型

6．5 预紧力锚杆作用下巷帮锚固体稳定性分析

6．6 实例

7 工程实例

7．1 工程地质条件

7．2 支护设计

7．3 巷道围岩锚固体稳定性分析

7．4 不同预紧力锚杆对巷道围岩控制的数值模拟

7．5 动压巷道矿压显现规律的数值模拟

7．6 施工工艺

7．7 矿压监测和支护效果分析

参考文献2100433B

从现场发现，深井煤巷（600~800 m以下）的矿山压力显现有以下特点：（1）巷道围岩初始变形速度大，掘进后第1天两帮移近量达儿十毫米。（2）围岩变形持续时间长，一般都要持续几个月甚至巷道全封闭。（3）在巷道开挖时发生高应力劈裂现象。巷道经常突然来压，造成锚杆破断，两帮和顶板可听到岩体破裂声音。（4）与一般软岩巷道不同，深井煤层巷道围岩变形具有明显的分层性，一般情况下首先是两帮煤体被迅速挤出，紧接着是强烈底鼓，然后是顶板下沉。

从深井煤巷的矿山压力显现可知，巷道开挖后集中应力峰值迅速向两帮煤体内部移动，由于两帮煤体强度较低，巷道围岩大范围松散破碎，围岩应力场难以在短时间内通过自身的调节达到平衡。而浅部煤巷掘出后，围岩应力也有一个调整过程，应力峰值同样向两帮煤体内移动，但应力场很快达到新的平衡。这是深部煤巷和一般煤巷的矿压相比而言显现出的不同特点。