【正文】 33 180090090017001800170035090090090090090035035703570900900900370100010001000200200 1000 1000 1000 3709009009002400730052002400圖 32 輔運(yùn)大巷支護(hù)參數(shù)圖 34 4009001800240062007300370100010001000200200 1000 1000 1000 37035703570900900900900900400130018001300900 9001800900900900900900900 圖 33 輔運(yùn)大巷出車線段支護(hù)參數(shù)圖 35 4 錨桿支護(hù)材料 本次試驗(yàn)所需錨桿支護(hù)材料如表 2 和 3 所列。 巷道支護(hù)布置如圖 33。 錨桿角度：錨桿全部垂直巖面打設(shè)。 網(wǎng)片規(guī)格：采用鋼筋網(wǎng)護(hù)幫，網(wǎng)孔規(guī)格 80 80mm，網(wǎng)片規(guī)格 3200 1000mm。 鋼筋托梁規(guī)格：采用 ?16mm 的鋼筋焊 接而成，寬度 80mm，長(zhǎng)度 3200m。 錨固方式：樹(shù)脂端部錨固，采用一支錨固劑，規(guī)格為 Z2360。錨索張拉要達(dá)到 20t。 錨索 ： 錨索形式和規(guī)格：錨索材料為 ?20mm， 1?7 股高強(qiáng)度低松弛預(yù)應(yīng)力鋼絞線，長(zhǎng)度7300mm，鉆孔直徑 30mm，采用一支 K2335 和兩支 Z2360 樹(shù)脂藥卷錨固； 錨索托盤：采用 300mm 300mm 16mm高強(qiáng)度可調(diào)心托板及配套鎖具。 錨桿布置：錨桿排距 900mm，每排 7 根錨桿，間距 900mm。 錨桿角度：錨桿全部垂直巖面打設(shè)。 鋼筋托梁規(guī)格：采用 ?16mm 的鋼筋焊接而成，寬度 80mm，長(zhǎng)度 5600m。 錨固方式：樹(shù)脂加長(zhǎng)錨固，采用兩支錨固劑，一支規(guī)格為 K2335，另一支規(guī)格為 Z2360。 31 巷道支護(hù)布置如圖 32。 錨桿角度：錨桿全部垂直巖面打設(shè)。 網(wǎng)片規(guī)格：采用鋼筋網(wǎng)護(hù)幫，網(wǎng)孔規(guī)格 80 80mm，網(wǎng)片規(guī)格 3200 1000mm。 鋼筋托梁規(guī)格：采用 ?16mm 的鋼筋焊接而成，寬度 80mm，長(zhǎng)度 3200m。 錨固方式：樹(shù)脂端部錨固，采用一支錨固劑，規(guī)格為 Z2360。錨索張拉要達(dá)到 20t。 錨索 ： 錨索形式和規(guī)格：錨索材料為 ?20mm， 1?7 股高強(qiáng)度低松弛預(yù)應(yīng)力鋼絞線，長(zhǎng)度7300mm，鉆孔直徑 30mm，采用一支 K2335 和兩支 Z2360 樹(shù)脂藥卷錨固； 錨索托盤：采用 300mm 300mm 16mm高強(qiáng)度可調(diào)心托板及配套鎖具。 錨桿布置：錨桿排距 900mm，每排 6 根錨桿，間距 900mm。 錨桿角度：錨桿全部垂直巖面打設(shè)。 鋼筋托梁規(guī)格：采用 ?16mm 的鋼筋焊接 而成，寬度 80mm，長(zhǎng)度 4700m。 錨固方式：樹(shù)脂加長(zhǎng)錨固，采用兩支錨固劑，一支規(guī)格為 K2335，另一支規(guī)格為 Z2360。 巷道支護(hù)布置如圖 31。 錨桿角度：錨桿全部垂直巖面打設(shè)。 30 網(wǎng)片規(guī)格：采用鋼筋網(wǎng)護(hù)幫，網(wǎng)孔規(guī)格 80 80mm，網(wǎng)片規(guī)格 3200 1100mm。 鋼筋托梁規(guī)格：采用 ?16mm 的鋼筋焊接而成，寬度 80mm，長(zhǎng)度 3200m。 錨固方式：樹(shù)脂端部錨固，采用一支錨固劑，規(guī)格為 Z2360。錨索張拉要達(dá)到 20t。 錨索 ： 錨索形式和規(guī)格：錨索材料為 ?20mm， 1?7 股高強(qiáng)度低松弛預(yù)應(yīng)力鋼絞線，長(zhǎng)度7300mm，鉆孔直徑 30mm，采用一支 K2335 和兩支 Z2360 樹(shù)脂藥卷錨固； 錨索托盤：采用 300mm 300mm 16mm高強(qiáng)度可調(diào)心托板及配套鎖具 。 錨桿布置：錨桿排距 1000mm，每排 6 根錨桿，間距 900mm。 錨桿角度：錨桿全部垂直巖面打設(shè)。 鋼筋托梁規(guī)格：采用 ?16mm 的鋼筋焊接而成，寬度 80mm，長(zhǎng)度 4700m。 錨固方式：樹(shù)脂加長(zhǎng)錨固，采用兩支錨固劑，一支規(guī)格為 K2335，另一支規(guī)格為 Z2360。 支護(hù)方案 經(jīng)過(guò)數(shù)值模擬分析，確定 XX 煤礦回風(fēng)大巷及輔運(yùn)大巷均采用 樹(shù)脂加長(zhǎng)錨固強(qiáng)力錨桿錨索組合支護(hù)系統(tǒng)。因?yàn)槿绻锏涝谥ёo(hù)初期能夠減少幾個(gè)毫米的變形，其裂隙的發(fā)展和弱化速度將被大大的減緩，在巷道以后服務(wù)期內(nèi)，幾個(gè)毫米的差別可能發(fā)展為幾百個(gè)毫米。 （ 4）在不同錨桿參數(shù)模擬過(guò)程中可以發(fā)現(xiàn)，各個(gè)方案模擬得到的變形量差別一 29 般只有 2~20mm。因此不應(yīng)該用現(xiàn)場(chǎng)實(shí)測(cè)的變形量等同于模擬的變形量。目前還沒(méi)有軟件能夠詳細(xì)研究巖體破壞后的行為。 （ 2）數(shù)值模擬研究結(jié)果表明錨索對(duì)巷道的穩(wěn)定性有重要的影響，能明顯減少巷道圍巖的變形。 模擬結(jié)果表明，錨索支護(hù)對(duì)巷道穩(wěn)定性有明顯的影響，采用錨索作為補(bǔ)充支護(hù)方式可以明顯減少巷道變形。 圖 29 有錨索巷道變形圖 28 圖 30 無(wú)錨索巷道變形圖 圖 2 30 分別給出了有錨索和無(wú)錨索巷道位移分布圖。 （ 5）錨索對(duì)巷道穩(wěn)定性的影響 錨索是錨桿支護(hù)系統(tǒng)的重要補(bǔ)強(qiáng)構(gòu)件，錨索不僅具有很高的承載能力，能夠有效改善支護(hù)效果，而且能夠降低錨桿支護(hù)密度，提高掘進(jìn)速度，因此研究錨索對(duì)巷道穩(wěn)定性的影響非常必要。 模擬結(jié)果表明隨著排距的增加，巷道變形明顯增大，隨著排距的減少，變形有所減少。從3 個(gè)位移分布圖可以看出，位移分布特征基本相同，但位移量有比較明顯的變化。 為了研究錨桿排距對(duì)巷道穩(wěn)定性的影響，采用如下三種不同排距的支護(hù)參數(shù)進(jìn)行模擬： 直徑 排距 頂錨桿長(zhǎng)度 幫錨桿長(zhǎng)度 錨索 頂錨桿數(shù) 幫錨桿數(shù) φ 22mm 800mm 2400mm 2400mm 隔排 2 根 6 4 φ 22mm 1000mm 2400mm 2400mm 隔排 2 根 6 4 φ 22mm 1200mm 2400mm 2400mm 隔排 2 根 6 4 圖 2 2 28 分別給出了三種支護(hù)方案的模擬結(jié)果。 （ 4）錨桿排距對(duì)巷道穩(wěn)定性的影響 錨桿排距的大小決定了錨桿支護(hù)密度，即支護(hù)強(qiáng)度 的高低，并且能影響錨桿支護(hù)的剛度。 模擬結(jié)果表明隨著錨桿數(shù)目的增加，巷道變形有所減少，隨著錨桿數(shù)目減少，巷道變形顯著增加。從 3 個(gè)位移分布圖可以看出，位移分布特征基本相同，但位移量有比較明顯的變化。 為了研究錨桿數(shù)目對(duì)巷道穩(wěn)定性的影響， 采用如下三種不同頂板錨桿數(shù)目的支護(hù)參數(shù)進(jìn)行模擬： 直徑 排距 頂錨桿長(zhǎng)度 幫錨桿長(zhǎng)度 錨索 頂錨桿數(shù) 幫錨桿數(shù) φ 22mm 1000mm 2400mm 2400mm 隔排 2 根 5 4 φ 22mm 1000mm 2400mm 2400mm 隔排 2 根 6 4 φ 22mm 1000mm 2400mm 2400mm 隔排 2 根 7 4 圖 2 2 25 分別給出了三種支護(hù)方案的模擬結(jié)果。 圖 20 錨桿支護(hù)條件下巷道圍巖變形 22 圖 21 錨桿支護(hù)條件下巷道垂直應(yīng)力分布 圖 22 錨桿支護(hù)條件下巷道水平應(yīng)力分布 23 （ 3）頂板錨桿數(shù)目對(duì)巷道穩(wěn)定性的影響 頂板錨桿數(shù)目的多少不僅決定了錨桿支護(hù)強(qiáng)度的高低，而且能影響錨桿的支護(hù)剛度。 圖 22 給出了錨桿支護(hù)條件下巷道水平應(yīng)力分布，與無(wú)支護(hù)條件下水平應(yīng)力分布 21 圖 19 相比，應(yīng)力分布特征類似，但是巷道兩幫淺部圍巖中的水平低應(yīng)力區(qū)范圍有一定的的 減少。在本模型中，錨桿支護(hù)條件下頂板位移顯著減少，最大減少幅度達(dá)到 14mm 左右；錨桿支護(hù)顯著減少了巷道兩幫變形量，錨桿支護(hù)后單側(cè)幫位移減少 14mm 左右。巷道頂板和兩幫局部最大變形達(dá)到 。 直徑 排距 頂錨桿長(zhǎng)度 幫錨桿長(zhǎng)度 錨索 頂錨桿數(shù) 幫錨桿數(shù) φ 22mm 1000mm 2400mm 2400mm 隔排 2 根 6 4 圖 20 給出了錨桿支護(hù)條件下巷道圍巖變形分布。 19 圖 17 無(wú)支護(hù)巷道圍巖變形 圖 18 無(wú)支護(hù)巷道垂直應(yīng)力分布 20 圖 19 無(wú)支護(hù)巷道水平應(yīng)力分布 （ 2）錨桿支護(hù)條件下巷道變形 錨桿支 護(hù)可以顯著改善圍巖的應(yīng)力分布狀態(tài)，保持圍巖的完整性，提高圍巖自身的承載能力，減少巷道的變形和位移。 圖 19 給出了無(wú)支護(hù)條件下巷道水平應(yīng)力分布。 圖 18 給出了無(wú)支護(hù)條件下巷道垂直應(yīng)力分布。從圖 17 可以看出巷道頂板和兩幫變形較大：其中頂板中間部分變形最大，達(dá)到 7581mm，巷道兩幫中部變形較大，變形范圍為 45~75mm。 （ 5）改變錨索，分別模擬了有錨索和無(wú)錨索兩種情況。 （ 3）改變頂板錨桿數(shù)目，分別模擬了頂板錨桿為 5， 6， 7 根三種。 模擬方案如下： （ 1）無(wú)支護(hù)條件下的巷道變形和應(yīng)力分布。 回風(fēng)大巷模擬方案 回風(fēng)大巷埋深 420m 左右，地 應(yīng)力較高，煤層強(qiáng)度較低，巷道服務(wù)時(shí)間長(zhǎng)，因此需要采用強(qiáng)力錨桿 +錨索支護(hù)系統(tǒng)進(jìn)行支護(hù)。因?yàn)槿绻锏涝谥ёo(hù)初期能夠減少幾個(gè)毫米的變形，其裂隙的發(fā)展和弱化速度將被大大的減緩，在巷道以后服務(wù)期內(nèi)，幾個(gè)毫米的差別可能發(fā)展為幾百個(gè)毫米。 （ 4）在不同錨桿參數(shù)模擬過(guò)程中可以發(fā)現(xiàn)，各個(gè)方案模擬得到的變 形量差別一 18 般只有 2~20mm。因此不應(yīng)該用現(xiàn)場(chǎng)實(shí)測(cè)的變形量等同于模擬的變形量。目前還沒(méi)有軟件能夠詳細(xì)研究巖體破壞后的行為。 （ 2）數(shù)值模擬研究結(jié)果表明錨索對(duì)巷 道的穩(wěn)定性有重要的影響，能明顯減少巷道圍巖的變形。 模擬結(jié)果表明，錨索支護(hù)對(duì)巷道穩(wěn)定性有明顯的影響，采用錨索作為補(bǔ)充支護(hù)方式可以明顯減少巷道變形。 圖 15 有錨索巷道變形圖 17 圖 16 無(wú)錨索巷道變形圖 圖 1 16 分別給出了有錨索和無(wú)錨索巷道位移分布圖。 （ 5）錨索對(duì)巷道穩(wěn)定性的影響 錨索是錨桿支護(hù)系統(tǒng)的重要補(bǔ)強(qiáng)構(gòu)件，錨索不僅具有很高的承載能力，能夠有效改善支護(hù)效果，而且能夠降低錨桿支護(hù)密度，提高掘進(jìn)速度，因此研究錨索對(duì)巷道穩(wěn)定性的影響非常必要。 模擬結(jié)果表明隨著排距的增加，巷道變形明顯增大，隨著排距的減少，變形有所減少。從3 個(gè)位移分布圖可以看出，位移分布特征基本相同，但位移量有比較明顯的變化。 為了研究錨桿排距對(duì)巷道穩(wěn)定性的影響，采用如下三種不同排距的支護(hù)參數(shù)進(jìn)行模擬： 直徑 排距 頂錨桿長(zhǎng)度 幫錨桿長(zhǎng)度 錨索 頂錨桿數(shù) 幫錨桿數(shù) φ 22mm 800mm 2400mm 2400mm 隔排 3 根 7 4 φ 22mm 1000mm 2400mm 2400mm 隔排 3 根 7 4 φ 22mm 1200mm 2400mm 2400mm 隔排 3 根 7 4 圖 1 1 14 分別給出了三種支護(hù)方案的模擬結(jié)果。 （ 4）錨桿排距對(duì)巷道穩(wěn)定性的影響 錨桿排距的大小決定了錨桿支護(hù)密度，即支護(hù)強(qiáng)度的高低，并且能影響錨桿支護(hù)的剛度。 模擬結(jié)果表明隨著錨桿數(shù)目的增加，巷道變形有所減少，隨著錨桿數(shù)目減少，巷道變形顯著增加。從 3 個(gè)位移分布圖可以看出，位移分布特征基本相同，但位移量有比較明顯的變化。 為了研究錨桿數(shù)目對(duì)巷道穩(wěn)定性的影響，采用如下三種不同頂板錨桿數(shù)目的支護(hù)參數(shù)進(jìn)行模擬： 直 徑 排距 頂錨桿長(zhǎng)度 幫錨桿長(zhǎng)度 錨索 頂錨桿數(shù) 幫錨桿數(shù) φ 22mm 1000mm 2400mm 2400m