可回收机械锚固锚杆对巷道支护作用的数值模拟.pdfVIP

总第 131期 doi：10．3969／j．issn．1005—2798．2010．08．033 可 回收机械锚 固锚杆对巷道支护作用的数值模拟 吴彩霞 (潞安职业技术学院，山西 长治 046204) 摘 要：借助通用结构分析软件ANSYS软件，就不同锚固长度对巷道围岩的应力与变形进行数值模拟，比 较可回收机械锚固锚杆与树脂锚杆支护作用的异同。 关键词：：机械式；可回收；支护作用；数值模拟 中图分类号：TD353 文献标识码：B 文章编号：1005．2798(2010)08—0076．02 1 数值计算模型与计算方法 应变方式给锚杆施加初锚力。 2 锚杆支护对巷道围岩应力分布的影响 根据煤矿巷道锚杆支护的设计要求和特点，取 数值计算模型的尺寸为 110in×75In，支护煤巷的 巷道围岩 的稳定性主要取决于围岩的应力状 几何尺寸为5m×3．5m(神东矿区大柳塔矿)，并布 态。这里给出不同锚固长度下巷道 围岩的垂直应力 置于计算模型的中部。根据计算模型与巷道的相对 与水平应力 的分布，分析其变化规律，比较可 几何关系，视模型左右边界为无穷远处的固定边界； 回收机械锚固锚杆与树脂锚杆对巷道围岩应力状态 模型的下部边界也设置固定边界；上部设置为 自由 影响的异同。 边界并作用有上覆岩层施加的均布力 g，g的值 由下 1) 巷道 围岩 的垂直应力 。图 1给 出了不 式确定 ： 同锚固长度巷道围岩最大垂直应力随锚固长度的变 g=Vno (1) 化规律。从图1可以看到：①随着锚固长度的加大， 式中：y为模型上部岩层介质的平均容重； 巷道围岩中垂直方向的应力(拉应力)or呈变大的 为模 型上部岩层 的高度。这里，近似 取 = 趋势。②当锚 固长度达 600mm后，锚 固长度对垂 25kN／m ，no取200m，得 q=5MPa。模型各岩层 直应力or影响很小。但是，全长锚固对破碎围岩而 的几何及力学参数见表 1。 言，其锚固的可靠性得I!I~II强。③从本文数值模拟 表 1 模型的几何及岩性参数 结果得到，可 回收机械锚 固锚杆支护与树脂全长锚 固相比较，垂直应力减少约 10．5％。 8．5 皇8．0 b7．5 7．o 删 6．5 1甫16 ． 00 300 600 900 l200l500 l800 计算 中取锚杆的长度为 1．8nl，锚杆直径 D= 锚固长度 ，mm 16mm，锚杆钢材等级为Grade40，其弹性模量约为