深部巷道预应力锚固防冲作用机制研究
作者：
李青海, 张浩然, 纪永虎, 马小勇, 张存智
作者单位：
1.山东科技大学 能源与矿业工程学院, 山东 青岛 266590
2.山东李楼煤业有限公司, 山东 菏泽 274900
摘要
针对频繁动载冲击作用下围岩锚固预紧力易丧失现象, 以李楼煤矿1303工作面回风巷为工程背景, 采用理论分析和数值模拟相结合的方法开展了相关研究, 分析了动载冲击下锚固预紧力演化趋势, 研究了动载参数对锚固效果的影响规律。基于动载作用下锚固力学分析及数值模拟分析，确定1303 工作面回风巷锚固支护合理预紧力数值为70 kN；进一步模拟获得动载振幅、动载频率对锚固效果的影响规律，其中，动载振幅越大, 其对锚固体的损伤破坏越大。动载频率越小, 其对锚固体的损伤破坏越大，高振幅、低频率动载冲击比低振幅、高频率动载冲击对围岩的损伤破坏大。通过现场应用验证了动载冲击作用下合理预紧力对提高巷道围岩控制效果的有效性。研究成果可为类似条件矿井围岩控制提供借鉴。
图片
图 1 1303工作面地质柱状图
图 2 1303工作面巷道近场微震事件分布
图 3 动载作用下锚杆受力模型
图 4 动载作用下锚固微元体锚杆轴向受力分析
图 5 锚杆预紧力–轴向应力演化关系
图 6 锚固体受动载扰动数值模型
图 7 锚固体裂隙数量与预紧力演化关系
图 8 动载作用下70 kN预紧力锚固体裂隙扩展情况
图 9 1303工作面回风巷锚固支护数值模型
图 10 不同预紧力锚固支护巷道围岩宏观破坏状态
图 11 位移和应力测点布置示意图
图 12 不同动载峰值速度下锚固体裂隙扩展图
图 13 不同动载峰值速度下测点位移演化曲线
图 14 不同动载峰值速度下测点应力演化曲线
图 15 不同动载频率下锚固体裂隙扩展图
图 16 不同动载频率下测点位移演化曲线
图 17 不同动载频率下测点应力演化曲线
图 18 不同动载作用下裂隙数量演化规律
图 19 不同动载下锚固体裂隙扩展图
图 20 1303工作面测站布置
作者简介
本文引用格式
LI Qinghai, ZHANG Haoran, JI Yonghu, et al. Study on anti-impact mechanism of pre-stressed anchorage in deep roadway[J]. Journal of Mining and Strata Control Engineering, 2024, 6(6): 063544. DOI: 10.13532/j.jmsce.cn10-1638/td.2024-1176
