围岩自然承压环加固机理与支护参数研究.pdfVIP

12 煤矿支护 2014年第 4期 石 家 庄 中 煤 杯 参 评 论 文 围岩 自然承压环加固机理与支护参数研究 张卫东 邹永德 何 岗 [徐州矿务集团有限公司，江苏 徐州 221006] 摘 要 本文阐述 了 “围岩 自然承压环”形成机理及其加 固机理基本 内容，首次提 出预紧力场强度 的概念，指出巷道支护加固对象是塑性变形 围岩体，主动支护主要 有两大参数：围岩 自然承压环支护厚度和预紧力场强度。通过在夹河煤矿 7449运 输机道应用，验证 了所述理论 的正确性。 关键词 围岩 自然承压环 预紧力场强度 加 固机理 支护 参数设计 1 引 言 破碎环 塑性环 弹性环 捌 R 锚网索支护是当前煤矿巷道普遍采用的 毯 支护方式，但存在着支护设计不合理，该弱 八 原始应力 支护的不能弱支护 ，该强支护的不能强支护 等现象。针对深部 、软岩巷道支护强度 、支 护围岩厚度等问题 ，缺少定量 的理论指导 ， 故有必要对围岩破坏、加 固机理及支护参数 图 l 围岩 目然承压环组成各部分受力特征 圈 进行研究 。 护加固的对象。围岩所受应力大小 、岩体硬 度等是影响围岩 自然承压环大小 的主要 因 2 围岩 自然承压环破坏及其加固机理 素。其受力特征是各个方向都受力 ，环内岩 体在切 向受压应力 ，各 向所 受力不一定相 2．1 围岩 自然承压环 的概念 等，各 向不一定同性。形状为类圆形 ，根据 围岩 自然承压环是巷道开挖后 ，围岩在 水平应力和垂直应力的大小不同而不 同。图 地应力作用下从巷道边缘至深部围岩原始应 2 (a)为水平应力大时形成 的承压环形状 ； 力边界，自然形成一个封闭环状的力学结构 图 2 (b)为垂直应力大 时形成 的承压环 体。从巷道边缘向围岩深部依次为破碎环、 形状。 塑性环、弹性环 ，各个分环所受应力特点如 围岩承压环加固存在两个临界值 ：一是 图1所示 。当围岩没有发生破坏时，破碎环 临界加固厚度 ；二是临界预紧力场强度。当 不存在，塑性环承受的应力值范围为从零到 加 固参数超过临界值时，支护 比较容易成 第一次达原始应力的区域 ，弹性环承受的应 功，反之支护较为困难。 力值范围为应力增高区，弹性环外为原始应 2．2 预紧力场强度 力区。弹性区的围岩发生弹性形变 围岩不会 预紧力场强度是锚杆 、锚索等支护材料 发生破坏 ，而塑性区围岩形变较大 ，当达到 在安装时加在单位岩体上的力的大小，一般 极限形变时围岩发生破坏 。 用平均值表示 (单位 kN／m。)。预紧力场强 根据 以上分析 ，塑性环以内的岩体是支 度与锚杆 、锚索的间排距 、杆体的直径等有 2014年第 4期 煤矿支护 13