Breaking mechanism of inclined bolts in deep mine roadway with high horizontal stress and the timing of strengthening support
LIU Xuesheng,WU Yunhao1,TAN Yunliang1,2,YANG Mingjie3,LI Guoqing1,XIE Chengcheng
针对深部高水平应力下巷道倾斜锚杆承受弯曲、拉伸为主的复合荷载作用,易发生破断失 效导致巷道局部失稳问题,以山东能源集团孙村煤矿 2424 工作面下平巷为工程背景,调研得到了 倾斜锚杆破断特征,推导了内力与内力矩分布、破断危险断面位置及相当应力表达式,建立了以危 险断面最大相当应力为指标的破断力学判据,揭示了不同锚固参数与侧压系数对最大相当应力的 影响规律,即最大相当应力随侧压系数、锚固长度和预紧扭矩增大而增大,而随锚杆安装角度增大 呈现先减小后增大再减小的趋势。 在此基础上,利用 FLAC 软件内置 Fish 语言实现了对锚杆危险 断面最大相当应力的表征,定义了以危险断面最大相当应力与许用应力比值表示的危险系数指标 K,并以此为指标提出了加强支护时机确定方法,获得了不同加强支护时机下围岩变形破坏规律。 随着加强支护时的危险系数 K 增大,锚杆危险断面最大相当应力、围岩整体变形量与集中应力先 减小后增大,危险系数 K 较小时,浅部围岩弹性能积聚较大,自承载能力发挥不足;危险系数 K 过 大时,围岩变形量大、破坏严重,整体稳定性差。 确定了 2424 工作面下平巷合理加强支护时机为危 险系数 K 取 0.8,现场加强支护实践表明,在危险系数为 0.8( 超前工作面 60 m) 时进行加强支护,锚 杆破断率减小了 87.9%,围岩变形得到有效控制,稳定性明显提高。
breaking mechanism;strengthening support;inclined bolt;high horizontal stress;surrounding rock control
主办单位:煤炭科学研究总院有限公司 中国煤炭学会学术期刊工作委员会