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软岩巷道高预紧力大变形锚杆支护技术研究

【摘要】:为实现软岩巷道高效高产、安全可持续开采,解决软岩巷道大变形、返修率高、支护成本高等问题,本文以金阳煤矿为研究依托,深入研究了该矿区的工程地质条件,通过围岩钻孔探测等探测手段对软岩进行系统分析,研发了适用于软岩巷道的高预紧力大变形锚杆,有效的控制了围岩的变形。通过本文的相关研究以及新产品的研发,对高预紧力大变形锚杆支护技术在软岩巷道中的应用具有重要的指导和实践意义。主要的研究成果如下:(1)确定了金阳煤矿软岩巷道最大松动破坏范围在2.6m,平均可以达到2.1m左右。并通过数值模拟计算,得出适合于金阳煤矿地质条件合适的间排距为900×900mm,锚杆预紧力为120kN。(2)研发了高预紧力大变形锚杆,本产品可以提供不低于100kN不高于让压点的高预紧力,让压点180-240kN,变形量一般150~1000mm,锚杆的破断力可以达到350kN左右,并且在变形的过程当中能保持较高的恒定或渐增的支护阻力。(3)对高预紧力大变形锚杆进行了基于FLAC3D的数值模拟,进行了二次开发,建立了锚杆杆体轴向拉伸力学模型,并对锚杆拉伸过程进行数值试验,高精度模拟了大变形锚杆的轴向拉伸力学行为。(4)以金阳煤矿为研究依托,提出了相对应的设计方案,并通过数值计算对比分析设计方案与原支护方案,同时通过现场监测发现,在软岩巷道中应用高预紧力大变形锚杆可以有效的控制巷道围岩变形,验证了高预紧力大变形锚杆的使用价值。

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