开巷初期临时支护岩石力学机理研究.pdfVIP

煤矿现代化 2015 年第 5 期 总第 128 期 开巷初期临时支护岩石力学机理研究 * 田 野 （中煤国际工程集团沈阳设计研究院， 辽宁 沈阳 110000） 摘 要 目前针对综掘巷道迎头临时支护设备的研究成果较多，提出了很多临时支护设备方案，提高 了综掘效率。 然而对临时支护与围岩相互作用机理及临时支护设备控制围岩有害变形机理的研究成 果鲜见报道。本文试图从开巷这个时间点开始，对从开巷到支护设备与围岩共同作用的这段时间内围 岩的力学变化过程进行研究，讨论支护设备的岩石力学作用，总结出临时支护设备的主要岩石力学作 用为：提供围压、与永久支护相耦合、对空顶区提供虚拟支护力、立即支护。 基于支架类临???支护设备 自身的支护特点提出区别于锚杆支护的支护曲线并给出新的围岩 - 支护曲线。 研究结果可作为综掘 面临时支护设备设计的基础理论依据。 关键词 临时支护；力学机理；围岩 - 支护关系 中图分类号：TD350.1 文献标志码：B 文章编号：1009-0797（2015）05-0068-05 基本方法 - 加固和支护进行深入探讨， 认为锚杆支 1 引 言 护具有加固岩体的作用。 将锚杆打入岩体内部加固 在人类进行采矿活动之前， 地下岩体中就已经 岩体，达到使岩体自稳的目的。 对于煤巷围岩这种不 客观存在着复杂的应力场，即原岩应力场。 这个应力 连续岩体，锚杆支护使非连续面上的位移得到控制， 场主要包括自重应力场及构造应力场， 自重应力场 此时岩体表现出连续性岩体的特点。 张绍千[3]提出支 必然存在，而构造应力场可能存在。 原岩应力场是造 护控制围岩稳定性应根据顶板岩层状况及力学环境 成巷道开挖后各种岩石力学现象的动力根源。 巷道 来确定支护的作用机理，即顶板岩层状况不同，锚杆 开挖主要引发三种效应[1]，即：开挖面附近岩体产生 支护的作用机理也不同。 对于大变形煤巷，锚杆支护 位移并运动(由卸荷引起)、无支护开挖面上没有正应 作用机理是与大变形相适应、 耦合以防止支护系统 力和剪应力， 巷道面是主应力面且其中一个主应力 失效；对于大松动煤巷，锚杆支护作用机理是高强度 为零、 开挖边界上水压力和气体压力均降为大气压 加固。 通过对松动破碎煤岩体进行加固提高围岩自 力。 显然，根据巷道开挖效应，如果开挖不稳定岩体 承能力；通过锚杆支护系统形成整体承载结构，将近 后不进行支护， 就会造成巷道围岩位移过大以及岩 区围岩联系成一个整体， 可充分调动深部围岩承载 体的破坏。 煤矿永久支护形式多样，其中锚杆支护因 能力。 马刚[4]等人采用细观模拟分析方法研究锚杆加 其支护效果好、经济性强、能充分调动岩石自承能力 固作用机制， 认为锚杆加固的作用机制为颗粒体与 等特点成为了煤矿支护的最主要形式。 锚固体紧密接触、相互咬合形成摩擦阻力，承托结构 学界对锚杆支护机理进行了大量的研究， 取得 提供对颗粒体的径向力，