【摘 要】
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本文针对目前冲击地压巷道的支护难题,以义马矿区常村煤矿为研究背景,采用实验室实验、数值模拟、理论分析与井下试验相结合的综合研究方法,对冲击地压巷道失稳破坏原因、煤
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本文针对目前冲击地压巷道的支护难题,以义马矿区常村煤矿为研究背景,采用实验室实验、数值模拟、理论分析与井下试验相结合的综合研究方法,对冲击地压巷道失稳破坏原因、煤岩体冲击载荷下的动态力学性质及高冲击韧性锚杆的抗冲击性能进行了研究,获得以下主要研究成果:(1)巷道开挖形成的煤岩体节理和裂隙,大大降低了煤岩体的完整性,使其应变率敏感性增强,进而增大了裂隙煤岩体的塑性变形能力;(2)高冲击韧性锚杆具有高强度、高冲击韧性及高延伸率,可以经受冲击地压所产生的冲击载荷,杆体可以在高强度下屈服吸能,具有良好的吸能减冲特性,且不易动载破断,高预应力可有效提高裂隙煤岩体的粘结力和抗滑力,使冲击载荷下裂隙煤岩体的塑性变形能力减弱,从而增强煤岩体的稳定性;(3)建立了高冲击韧性锚杆吸能减冲模型,分析了高冲击韧性锚杆防冲抗震的机理,提出了高抗冲击体的概念和高冲击韧性锚杆吸能减冲原理,高冲击韧性锚杆与巷道围岩组成了一个共同的高抗冲击体,采用高强度锚索,使高抗冲击体和深部岩体形成复合抗冲击体,增大围岩承载结构,增加锚固层厚度和强度,高强度锚索不但可以提供较大的承载载荷,且高强度锚索可以使高抗冲击体和深部岩体协调变形,避免冲击载荷作用下高抗冲击体的不协调变形而产生失稳破坏,复合抗冲击体随冲击波冲击方向整体高强度让压吸能,从而耗散冲击地压灾害释放的大量冲击能量;(4)基于高抗冲击体力学模型和能量耗散模型,确定了高抗冲击体防冲抗震的应力判据和能量准则,得出高冲击韧性锚杆与巷道围岩的协调变形(高抗冲击体)是耗散冲击地压能量的主要方式,通过提高锚杆的预紧力、强度、冲击韧性及支护密度等参数,可有效提高巷道围岩的抗冲击能力;(5)将研究成果进行了现场应用,解决了冲击地压巷道的支护难题,取得了良好支护效果,进一步验证了高冲击韧性锚杆吸能减冲原理的正确性。
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