【論文】深部松軟煤層巷道圍巖超前預加固優(yōu)化技術研究(參考版)
2025-06-27 06:17本頁面
【正文】 獲國家實用新型專利2項。研究成果獲國家科技進步二等獎1項、部級科技進步一等獎2項和三等獎1項。作為項目負責人承擔國家自然科學基金面上項目1項（50544009），目前作為主要研究人員承擔國家自然科學基金重大項目(50490270)和教育部科學技術研究重大項目(10405)各1項?，F(xiàn)在中國礦業(yè)大學(北京)力學與建筑工程學院巖土工程研究所工作，副教授。參考文獻[1] 何滿潮,謝和平,[J].巖石力學與工程學報,2005,24(16):2803～2813.[2] 許有俊,毛海東,李東奎. 超前支護措施在隧道施工中的應用及效果評價[J].中國科技信息,2006(6):155～156.[3] 張 乾,趙順法,[J].煤,2006,15(1):31～32.[4] 劉金林,王清華,[J]. 建井技術,2003,24(1):19～20.[5] 殷 忠,趙玄棟,[J].煤炭技術，2003,23(12).[6] 李鳳梅,蘆付松,[J].煤礦現(xiàn)代化，2004(5):29～30.第一作者簡介：孫曉明 男，1970年出生。④ 由于深部軟巖巷道工程的工程地質(zhì)條件千變?nèi)f化，因此超前錨桿的長度、直徑以及布設角度等參數(shù)必須針對具體情況來確定。② 超前錨桿的控制效果與其長度、剛度以及布設角度均有一定的關系，在一定范圍內(nèi)增大錨桿的直徑、減小布設角均能提高超前錨桿的預支護加固效果。此外，合理的錨桿剛度也是提高錨桿群超前預加固作用效果的保證。通過以上超前錨桿群預支護作用過程的動態(tài)分步模擬分析可以看出：沿著迎頭推進方向，由于先后布設的各錨桿之間的相互作用，錨桿的應力集中程度比單根錨桿超前預支護時有所降低；由于各錨桿之間的作用范圍局部相互疊加，在推進方向上形成動態(tài)支承拱，隨著迎頭的推進而推進，該支承拱與后續(xù)安設的錨、網(wǎng)+錨索支護共同作用，從而使超前錨桿群形成一個支護整體，增強了整個超前錨桿群對巷道圍巖的支承能力。第三根錨桿的應力分布特征與第二根錨桿布設初期的情況基本相同。隨掘進迎頭繼續(xù)向前推進，在第三根錨桿安設后（此時迎頭推進尺寸超過第一根錨桿在水平方向上的投影長度），在第一根錨桿的端部出現(xiàn)局部拉應力集中，而在錨桿尾部產(chǎn)生壓應力集中，但集中程度較低，且第一根錨桿端部的應力集中范圍向第二根錨桿方向擴展，如圖21所示。高應力集中區(qū)主要在錨桿的尾端，應力變化仍然遵循拉應力集中區(qū)逐步向錨桿的端部（深部）轉(zhuǎn)移，而壓應力集中區(qū)由端部向尾部轉(zhuǎn)移并逐漸減小的規(guī)律，如圖20所示。）從圖中可以看出：掘進迎頭推進前（循環(huán)進尺為0m），在迎頭前上方布設第一根超前錨桿的初期，錨桿及圍巖的應力分布特征與單根錨桿超前支護作用時相同，即圍巖內(nèi)部超前錨桿桿體產(chǎn)生壓應力集中，而在錨桿尾部產(chǎn)生局部拉應力集中，如圖19所示。）圖22 開挖3m后sy應力圖（f=42mm，a=70176。）圖20 開挖1m后sy應力圖（f=42mm，a=70176。圖19～23分別為巷道掘進迎頭推進不同進尺過程中，超前錨桿群支護作用下錨桿及其相鄰作用區(qū)域圍巖垂直方向上的應力分布圖。 超前錨桿群作用機理分析基于上述研究成果，選用直徑42mm、長2000mm的全長錨固錨桿，以70176。 結(jié)果分析從結(jié)果對比分析可以看出，單根超前錨桿的作用范圍是有限的，錨桿的超前控制效果與其長度、剛度以及布設角度均有一定的關系，如在一定范圍內(nèi)增加錨桿的剛度、減小布設角均能提高超前錨桿的預支護加固效果。這主要是因為在超前錨桿與圍巖的共同作用中，桿體不僅具有拉伸和壓縮的力學作用，而且具有抗彎、抗剪作用。比較方案三與方案二可以看出，錨桿剛度（直
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