【摘 要】
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顶板冒落是巷道掘进与回采期间常见的安全事故之一,每次事故的发生都会对井下正常生产造成影响。为了更好的保护井下一线作业人员及设备的安全与生产运营,减小不必要的损失,巷道塌方机理及预警技术的研究具有重要的意义。论文以某煤矿S1231辅运顺槽作为研究背景,以理论分析、数值模拟、现场试验相结合的手段进行科学研究,研究了单根锚杆及群锚杆破坏形式与力学分析;针对已有巷道和新掘进的巷道为计算基础,利用极限上限定
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顶板冒落是巷道掘进与回采期间常见的安全事故之一,每次事故的发生都会对井下正常生产造成影响。为了更好的保护井下一线作业人员及设备的安全与生产运营,减小不必要的损失,巷道塌方机理及预警技术的研究具有重要的意义。论文以某煤矿S1231辅运顺槽作为研究背景,以理论分析、数值模拟、现场试验相结合的手段进行科学研究,研究了单根锚杆及群锚杆破坏形式与力学分析;针对已有巷道和新掘进的巷道为计算基础,利用极限上限定理对巷道稳定性和锚杆支护设计进行研究。主要研究成果如下:（1）群锚作用对巷道围岩有约束作用,形成锚固承载环与分层承载作用,对松散的破碎岩体具有楔固作用。根据围岩的破坏特性,建立线性破坏机制:基于Mohr-Coulomb破坏准则计算巷道围岩破坏前后的内能损失功率及外力所做的功率,得到速度间断线函数;并通过能量守恒定理推导出单根锚杆和群锚杆的极限承载力计算公式,推导可得巷道极限支护力。（2）研究岩土结构体发生塑性流动破坏过程,根据极限上限分析方法,计算推导在此运动下的外力功率和内能功率,研究上限分析方法设计的围岩稳定性,及围岩洞壁位移和围岩的塑性区范围,得到围岩稳定系数。通过分析巷道围岩支护参数对支护效果进行评价,判定巷道是否稳定,讨论该方法评价巷道围岩稳定性的效果是否良好。（3）根据理论支护设计方案对某煤矿S1231工作面辅运顺槽进行群锚支护设计。运用模拟软件建模分析在不同支护参数下巷道围岩应力场、位移场以及塑性区的变形规律,以及锚杆各参数与围岩变形指标间的影响关系,验证论文理论推导的准确性,并根据巷道支护效果确定合理的支护参数。（4）以某煤矿S1231辅运顺槽现场实测分析为基础,结合实测数据,运用围岩稳定系数评价方法对传统支护理论和基于上限分析方法设计的支护效果进行评价。同时,将评价结果反馈到锚杆支护设计上,优化巷道围岩支护参数,从而提高巷道掘进速率和经济效益。
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