【摘 要】
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金山店铁矿属于典型复杂高应力矽卡岩矿床,具有高地压、大变形、低强度的特点。巷道开挖后,原岩应力平衡被打破,极易发生大变形,若不及时进行合理支护,加上爆破、落矿、凿岩钻孔等干扰,就会发生片帮、冒顶等巷道失稳现象,需要两次甚至多次维护,不仅会增加生产成本,也会对矿山安全生产经营带来极大阻碍。随着开采深度增加,现有巷道支护参数已经无法满足安全生产需要,井下巷道的合理支护对矿山安全生产具有重要的研究意义,
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金山店铁矿属于典型复杂高应力矽卡岩矿床,具有高地压、大变形、低强度的特点。巷道开挖后,原岩应力平衡被打破,极易发生大变形,若不及时进行合理支护,加上爆破、落矿、凿岩钻孔等干扰,就会发生片帮、冒顶等巷道失稳现象,需要两次甚至多次维护,不仅会增加生产成本,也会对矿山安全生产经营带来极大阻碍。随着开采深度增加,现有巷道支护参数已经无法满足安全生产需要,井下巷道的合理支护对矿山安全生产具有重要的研究意义,因此非常有必要对金山店铁矿采准巷道喷锚网支护参数进行优化,为此本文开展了以下工作:（1）根据已有数据及前人的实验资料,采用美国爱荷华州州立大学研制的适应于软-中等硬度岩体的岩石钻孔原位剪切仪对矽卡岩岩体进行原位剪切实验,对地质参数进行补充,试验结果表明:金山店铁矿矽卡岩地段岩体平均粘聚力为0.202MPa,平均内摩擦角为35.36°,平均残余粘聚力为0.101MPa,平均残余内摩擦角为29.20°,属于极不稳定岩体。（2）通过钢筋喷射混凝土双向板结构试验,分析不同钢筋网尺寸下双向板的受力、变形、破坏特征,试验结果表明:钢筋网喷射混凝土板极限承载力与喷射混凝土板整体强度正相关,钢筋尺寸对极限承载力的影响较小;在裂缝出现之前,挠度随载荷呈线性增长关系,一旦开裂,喷射混凝土板的刚度明显下降,表现出明显的非线性,弹性理论不再适用;相同载荷下,双层钢筋网喷射混凝土板挠度比单层钢筋网喷射混凝土板小,抗弯强度较单层网大;喷射混凝土板的裂缝呈十字形分布,以载荷加载位置为中心,向支座方向发散,裂缝少且深。（3）基于ANSYS对钢筋网喷射混凝土板进行数值模拟,模拟结果表明:钢筋网喷射混凝土板整体呈现出以载荷加载位置为中心,向四周均匀发散的环形变形,变形最大位置位于板的中心;喷射混凝土板处于底部双向受拉,顶部受压状态,底部变形大于顶部变形,数值模拟结果与试验结果基本相同,表明室内钢筋混凝土双向板结构试验结果可信。（4）基于试验结果,结合金山店铁矿矽卡岩矿床采准巷道变形特征,通过理论计算对采准巷道喷锚网支护参数进行优化,并通过数值模拟验证其支护效果,模拟结果表明优化后采准巷道顶板下沉量较优化前减少18.8%,两帮移近量减少5.6%,巷道变形得到有效控制。
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