【摘 要】
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坚硬顶板半煤岩巷广泛分布于我国的中西部矿区,研究此种地质条件下锚杆的作用机理可以较为合理地确定支护参数,并通过增大排距的方法以提高掘进速度,具有较好的工程实用价值和研究意义。本文以金谷矿10904工作面运输平巷8m灰岩直覆的地质环境作为工程背景,侧重研究其直接顶为1.2m以上石灰岩的地段。采用实验室实验、理论推导和FLAC3D数值模拟相结合的研究方法,分别研究不同支护方式下支护体对10904运输平
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坚硬顶板半煤岩巷广泛分布于我国的中西部矿区,研究此种地质条件下锚杆的作用机理可以较为合理地确定支护参数,并通过增大排距的方法以提高掘进速度,具有较好的工程实用价值和研究意义。本文以金谷矿10904工作面运输平巷8m灰岩直覆的地质环境作为工程背景,侧重研究其直接顶为1.2m以上石灰岩的地段。采用实验室实验、理论推导和FLAC3D数值模拟相结合的研究方法,分别研究不同支护方式下支护体对10904运输平巷的顶板及巷帮收敛的影响,分析其位移和应力场的空间分布规律,探讨坚硬顶板的支护理念和方法,取得了以下主要结论:（1）浅埋坚硬顶板条件下,巷道顶板与两帮支护应分别考虑并选择不同的支护密度。帮部支护强度的增加可以减少顶板变形量,但是在顶板坚硬及埋藏较浅的情况下,巷帮强度对顶板变形的影响较小。（2）巷道顶板锚杆排距应大于间距。相比巷道顶板锚杆间排距布置为1:1或者间距大于排距的情况,适当增加锚杆排距和减小锚杆间距可以减小巷道围岩变形量。在大排距支护地段,间排距为1.0×1.5 m的顶板下沉量要小于锚杆密度要大于它的间排距为1.4×0.8 m的情况。在中排距支护地段,间排距为1.0×1.2 m和1.4×0.8 m情况下的顶板最大下沉量相当,但是前者的每20 m锚杆数是75根而后者却是96根,即前者的支护效率更高。在顶板破碎处,锚杆间排距为1.0×1.5 m时密度小于间排距为1.0×1.2 m时但支护效果更好,与间排距为1.4×0.8 m时支护效果差不多但是锚杆密度少三分之一。（3）浅埋坚硬顶板巷道帮锚杆长度选择1.8 m为宜。巷帮锚杆长度由无支护增加到2.0m的过程中,巷道侧向变形减小速率大体相等;锚杆长度由2.0 m增加到2.4 m的过程中,巷道侧向变形减小速率减缓。相比巷帮无支护的情形,锚杆长度为1.5m时两帮收敛量减少了15%。综合考虑,浅埋坚硬顶板巷道巷帮锚杆长度以1.8m为宜。（4）增大顶板锚杆预紧力会显著减少顶板最大下沉量,且随着顶板强度的减弱,预紧力与顶板最大下沉量的关系也越来越接近向上凹的二次曲线。单位预紧力增量对顶板下沉所起的效果会随着预紧力值的增加而减少。在坚硬顶板巷道锚杆预紧力应达到60～80k N之间,在强度减弱处巷道顶板锚杆预紧力应该超过80k N,在顶板破碎段锚杆预紧力应该超过80k N且尽量提高预紧力。该论文有图63幅,表5个,参考文献91篇。
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