潘二煤矿顺槽巷道的支护技术研究.pdf

j I I III II I II III II I I II I Y 3 3 9 5 6 9 2 安旋理工大学 硕 分类号T D 3 5 3 单位代码10 361 论文题目潘二煤矿顺槽巷道的支护技术研究 作者姓名 撇称 导师姓名 完成时间 支 Ⅸ． 陈凯 土木工程 王晓健副教授 2 018 年5 月3 1 日 万方数据 中图分类号婴三5 3 学科分类号盟Q1 3 Q 2 Q 论文编号 密级垒五 安徽理工大学 硕士学位论文 潘二煤矿顺槽巷道的支护技术研究 作者姓名医塑 专业名称盔工程 研究方向缱掏工程 导师姓名王堕堡 导师单位塞邀理王太堂 答辩委员会主席王佳基 论文答辩日期2 0 1 8 年0 5 月3 1 日 安徽理工大学研究生处 2 0 1 8 年0 5 月3 1 日 ㈣2 一 舢9 ～洲6 ～ 删5 一 ㈣引～㈣3 ～ Ⅲ3 一 洲Y 一 万方数据 AD i s s e r t a t i o ni nC o n s t r u c t i o nE n g i n e e r i n g S t u d yo ns u p p o r t i n gt e c h n o l o g yo ft h eG r o o v e dr o a d w a yi n 一 一 。 一一n 一 一 一一● P a n ’e rC o a lM i n e C a n d i d a t e C h e nk a i S u p e r v i s o r W a n gX i a o ji a n S c h o o lo fC i v i lE n g i n e e r i n ga n dA r c h i t e c t u r e A n H u i U n i v e r s i t yo fS c i e n c ea n dT e c h n o l o g y N o ．16 8 ，T a i f e n gS t r e e t ，H u a i n a n ，2 3 2 0 01 ，P ．R ．C H I N A 万方数据 独创性声明 本人声明所呈交的学位论文是本人在导师指导下进行的研究工作及 取得的研究成果。据我所知，除了文中特别加以标注和致谢的地方以外， 论文中不包含其他人已经发表或撰写过的研究成果，也不包含为获得 塞筮堡王太堂 或其他教育机构的学位或证书而使用过的材料。与我一 同工作的同志对本研究所做的任何贡献均已在论文中作了明确的说明并 表示谢意。 学位论文作者签名 蕊勃丑 日期Ⅸ 盥年』月型曰 学位论文版权使用授权书 本学位论文作者完全了解塞皴堡兰太堂有保留、使用学位论文 的规定，即研究生在校攻读学位期间论文工作的知识产权单位属于 塞邀堡王太堂。学校有权保留并向国家有关部门或机构送交论文的 复印件和磁盘，允许论文被查阅和借阅。本人授权 安徽理工大学 可以将学位论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索，可以采 用影印、缩印或扫描等复制手段保存、汇编学位论文。 保密的学位 论文在解密后适用本授权书 学位论文作者签名砾物∥签字日期w s 年} 月≥／日 导师签名签字日期沙I 睁j 月三7 日 万方数据 摘要 捅要 由于我国经济技术的快速发展，煤矿开采的规模以及深度在不断增加，这就 需要更加经济有效的支护体对巷道进行支护，以保证煤矿开采的安全运营。世界 各国学者经研究发现，锚杆及锚索相互结合的支护方式对大断面巷道来说有着很 好的支护效果。 本文以潘二矿11 2 2 3 上顺槽巷道为研究背景，针对其采用的锚杆锚索联合支 护原始方案为研究对象，运用理论分析、A B A Q U S 计算以及工业支护试验相联合 的方式，佐证了原有实施方案的有效性。研究了工作面岩体的稳固性与其所在深 度及其侧向压力系数的关系，并针对巷道的原支护方案提出了三种优化方案，经 过对这几种设计方法的论述比较，确立了最佳的支护设计。综合以上结果，得出 的主要结论如下 1 两帮的最大相对位移值和顶底板的最大相对位移值随着巷 道埋深的增加，随之增加，且其近似呈线性增长。不论是水平应力还是垂直应力， 在巷道的深度增长时，其值都整体表现为增大的趋势。 2 侧压系数的加大对上 下板部和帮部的最大相对位移值有着相似的效果，都是随着压力系数的增长，相 对移动值逐渐增长。但因为侧压系数的加大，竖向应力在帮部的最大峰值逐渐减 弱，水平应力整体值紧跟压力系数的加大慢慢上升。 3 通过模拟巷道的原始支 护方案并对比无支护条件下巷道的状态，得出原支护方案的有效性。并针对原支 护方案提出三种优化方案，最后经过综合对比，确定优化方案三为最优支护方案。 4 通过对潘二矿1 1 2 2 3 上顺槽巷道两个监测断面的围岩表面收敛、顶板离层以 及锚索锚固力的监测数据进行研究，发现表面巷道变形、围岩压力和顶板离层变 化在允许变化范围内，说明工作面上顺槽巷道的支护方案比较合理。 图[ 5 1 ] 表[ 9 ] 参[ 5 6 】 关键词巷道支护；锚杆锚索联合支护数值模拟；监测 分类号T D 3 5 3 万方数据 安徽理工大学硕士学位论文 ．Ⅱ． 万方数据 A b s t r a c t A b s t r a c t D u et ot h er a p i dd e v e l o p m e n to fe c o n o m ya n dt e c h n o l o g yi nC h i n a ，c o a lm i n i n g s c a l ea n dd e p t hi si n c r e a s i n g ，w h i c hr e q u i r e sm o r ee c o n o m i ca n de f f e c t i v es u p p o r tt o t h er o a d w a y , t oe n s u r et h es a f eo p e r a t i o no fc o a lm i n i n g ．I th a sb e e nf o u n db yt h e s c h o l a r so ft h ew o r l dt h a tt h ec o m b i n a t i o no ft h eb o l ta n dt h ea n c h o rc a b l eh a sag o o d e f f e c to nt h el a r g es e c t i o no f t h et u n n e l ． T h i sp a p e ri sb a s e do nt h er e s e a r c hb a c k g r o u n do f112 2 3u p p e rr o a d w a yi n P a n ’e rC o a lM i n e ，a i ma tt h eo r i g i n a ls c h e m eo fb o l t i n ga n da n c h o rc o m b i n e ds u p p o r t f o rt h er e s e a r c ho b j e c t ，p r o v et h ev a l i d i t yo ft h eo r i g i n a li m p l e m e n t a t i o ns c h e m eb y m e a n so ft h e o r e t i c a la n a l y s i s ，A B A Q U Sc a l c u l a t i o na n di n d u s t r i a ls u p p o r tt e s t ．T h e r e l a t i o n s h i pb e t w e e nt h es t a b i l i t yo fr o c km a s sa tw o r k f a c ea n di t sd e p t ha n di t sl a t e r a l p r e s s u r ec o e f f i c i e n ti ss t u d i e d ．T h r e eo p t i m i z a t i o ns c h e m e sa r ep u tf o r w a r df o rt h e o r i g i n a ls u p p o r tp l a no fr o a d w a y ．A f t e rt h ec o m p a r i s o no ft h e s es u p p o r tm e t h o d s ，t h e o p t i m a ls u p p o r td e s i g ni se s t a b l i s h e d ．B a s e do n t h ea b o v er e s u l t s ，t h em a i nc o n c l u s i o n s a r ea sf o l l o w s 1 t h em a x i m u mr e l a t i v ed i s p l a c e m e n to ft h et w os i d e sa n dt h e m a x i m u mr e l a t i v ed i s p l a c e m e n to ft h et o pa n db o t t o mp l a t ei n c r e a s ew i t ht h ei n c r e a s e o fr o a d w a yb u r y i n gd e p t h ，a n di t sa p p r o x i m a t el i n e a rg r o w t h ．B o t hh o r i z o n t a la n d v e r t i c a ls t r e s s ，w h e nt h ed e p t ho f t h er o a d w a yi n c r e a s e s ，t h eo v e r a l lv a l u eo f t h eo v e r a l l p e r f o r m a n c ei si n c r e a s i n g ． 2 t h ei n c r e a s eo fl a t e r a lp r e s s u r ec o e f f i c i e n th a sa s i m i l a r e f f e c to nt h em a x i m u mr e l a t i v ed i s p l a c e m e n to ft h eu p p e ra n dl o w e rp l a t e sa n dt h e s i d e s ．W i t ht h ei n c r e a s eo fp r e s s u r ec o e f f i c i e n t ，t h er e l a t i v em o v i n gv a l u ei si n c r e a s i n g ． H o w e v e r , b e c a u s eo ft h ei n c r e a s eo ft h el a t e r a lp r e s s u r ec o e f f i c i e n t ，t h em a x i m u mp e a k v a l u eo ft h ev e r t i c a ls t r e s sg r a d u a l l yd e c r e a s e s ，a n dt h eo v e r a l ll e v e lo ft h eh o r i z o n t a l s t r e s si n c r e a s e ss l o w l yk e e pi ns t e p 诵也t h ei n c r e a s eo ft h ep r e s s u r ec o e f f i c i e n t ． 3 t h e e f f e c t i v e n e s so ft h eo r i g i n a ls u p p o r ts c h e m ei so b t a i n e db ys i m u l a t i n gt h eo r i g i n a l s u p p o r ts c h e m eo ft h er o a d w a ya n dc o m p a r i n gt h e s t a t eo ft h er o a d w a yu n d e r u n s u p p o r t e dc o n d i t i o n s ．T h r e eo p t i m i z a t i o ns c h e m e sa r ep r o p o s e df o rt h eo r i g i n a l s u p p o r ts c h e m e ，a n dt h eo p t i m a l s c h e m et h r e ei sd e t e r m i n e db yc o m p r e h e n s i v e c o m p a r i s o n ． 4 T h r o u g ht h es t u d yo ft h em o n i t o r i n gd a t ao ft h es u r r o u n d i n gr o c k s u r f a c ec o n v e r g e n c e ，t h er o o fa b s c i s s i o na n da n c h o rc a b l e ’Sa n c h o r i n gf o r c eo ft h et w o m o n i t o r i n gs e c t i o n so f112 2 3u p p e rr o a d w a yi n P a n ’e rC o a lM i n e ，f o u n dt h a tt h e 万方数据 安徽理工大学硕士学位论文 s u r f a c ed e f o r m a t i o n ，s t r e s so fs u r r o u n d i n gr o c ko fr o a d w a ya n dt h er o o fa b s c i s s i o n l a y e rc h a n g ew i t h i nt h ea l l o w e dr a n g e ，e x p l a i na l o n g t h eg r o o v eo nt h ew o r k i n gp l a n e o fr o a d w a ys u p p o r tp l a ni sr e a s o n a b l e ． F i g u r e [ 51 】t a b l e [ 9 ] r e f e r e n c e [ 5 6 ] K e y W o r d s r o a d w a ys u p p o r t ；C o m b i n e dS u p p o r t w i t hB o l ta n dC a b l e ；n u m e r i c a l s i m u l a t i o n ；m o n i t o r i n g C h i n e s eb o o k sc a t a l o g T D 3 5 3 ．Ⅳ． 万方数据 目录 目录 摘要⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯一I A b s 仃a c t ⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯．I I I 1 绪{ 仑⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯1 1 ．1研究背景⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯1 1 ．2国内外锚杆支护技术的进展⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯1 1 ．2 ．1 国外锚杆支护体系的进展⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯．2 1 ．2 ．2 我国锚杆支护体系的进展⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯．3 1 - 3国内外锚杆支护理论研究现状⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯3 1 ．4 论文主要研究内容与方法⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯6 1 ．5 技术路线⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯7 2 工程项目概况⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯．9 2 ．1 工作面地质构造情况⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯9 2 ．2 工作面水文地质概况⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯．11 2 ．3 工作面巷道岩石力学试验⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯．1 1 2 ．3 ．1 仪器和设备⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯1 2 2 ．3 ．2 试件规格⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯1 2 2 ．3 ．3试验步骤⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯1 2 2 ．3 ．4 试验结果⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯1 2 2 ．4 工作面巷道支护设计原则⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯．1 3 3 锚联网支护作用原理⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯15 3 ．1 锚杆支护作用原理⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯．1 5 3 ．1 ．1 锚杆受力分析⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯。1 5 3 ．1 ．2 锚杆对不连续面的支护作用⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯1 7 3 ．1 - 3 锚杆支护的加固作用分析⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯1 9 3 ．2 锚索支护作用分析⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯．2 3 3 ．2 ．1 单根锚索对岩体作用的应力分析⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯2 4 3 ．2 ．2 锚索群对岩体作用的应力分析⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯2 6 3 - 3 锚杆锚索联合支护作用机理⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯。2 7 ．V ． 万方数据 安徽理工大学硕士学位论文 3 ．3 ．1 锚杆锚索联合支护作用原理⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯2 7 3 ．3 ．2 锚杆锚索耦合支护的基本特点及作用⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯2 8 3 ．4 小结⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯．2 9 4 梯形巷道数值模拟分析⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯31 4 ．1 数值分析软件a b a q u s 介绍⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯．3 1 4 ．2 计算模型概况⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯．31 4 ．2 ．1 模型尺寸⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯3 1 4 ．2 ．2 模型边界条件⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯3 2 4 ．2 ．3 物理模型的选取⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯3 2 4 ．2 ．4 模型的力学参数⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯3 2 4 ．3 模型数值分析⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯．3 2 4 ．3 ．1 巷道围岩的稳定性与巷道深度与侧向压力系数的关系⋯⋯⋯3 3 4 ．3 ．2 巷道支护优化数值分析⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯4 1 4 ．4 章节小结⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯．5 0 5 工作面巷道变形与受力监测⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯5 1 5 ．1 监测的目的与内容⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯一5 1 5 ．1 ．1 监测的目的⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯5 1 5 ．1 ．2 监测的内容⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯51 5 ．2 煤巷围压收敛与矿压监测结果分析⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯．5 3 5 ．3 小结⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯．5 7 6 总结与展望⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯5 9 6 ．1 主要结论⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯．5 9 6 ．2 展望⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯．6 0 参考文献⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯．6 1 致谢⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯．6 5 作者简介及读研期间主要科研成果⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯．6 7 ．V I ． 万方数据 C o n t e n t s A b 蚰r a c t ⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯I I I 1 I n t r o d u c t i o n ⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯1 1 ．1R e s e a r c hb a c k g r o u n d ⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯”1 1 ．2 D e v e l o p m e n to f b o l ts u p p o r t i n gt e c h n o l o g y a th o m ea n da b r o a d ⋯⋯⋯⋯l 1 ．2 ．1 D e v e l o p m e n to f a n c h o rs u p p o r ts y s t e mi nf o r e i g nc o u n t r i e s ⋯⋯⋯2 1 ．2 ．2 D e v e l o p m e n to f b o r i n gs u p p o r ts y s t e m i nC h i n a ⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯3 1 ．3 P r e s e n ts i t l l a t i o no ft h e o r e t i c a lr e s e a r c ho nb o l ts u p p o r ta th o m ea n d a b r o a d ⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯3 1 ．4T 1 1 em a i nr e s e a r c hc o n t e n to f t h i sp a p e r ⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯6 1 ．5 T e c h n i c a lr o u t e ⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯7 2 E n g i n e e r i n gp r o j e c ts u r v e y ⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯9 2 ．1 G e o l o g i c a ls t n l c t u r eo f w o r k i n g f a c e ⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯”9 2 ．2 H y d r o g e o l o g i c a ls u r v e yo f w o r k i n g f a c e ⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯11 2 ．3R o c km e c h a n i c st e s to f r o a d w a yi nw o r k i n g f a c e ⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯11 2 ．3 ．1I n s t r u m e n t sa n de q u i p m e n t ⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯“1 2 2 ．3 ．2 S p e c i m e ns p e c i f i c a t i o n ．．⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯1 2 2 ．3 ．3 T e s tp r o c e d u r e ⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯．⋯⋯⋯⋯1 2 2 ．3 ．4T e s tr e s u l t ⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯“1 2 2 ．4 D e s i g np r i n c i p l eo fr o a d w a ys u p p o r t i nw o r k i n gf a c e ⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯13 3T h ep r i n c i p l eo fa n c h o rn e t w o r ks u p p o r t ⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯”1 5 3 ．1T h ep r i n c i p l eo f b o l ts u p p o r t ⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯1 5 3 ．1 ．1S t r e s sa n a l y s i so f b o l t ⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯1 5 3 ．1 ．2 S u p p o r t i n ge f f e c to f b o l to nd i s c o n t i n u i t i e s ⋯．．⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯”1 7 3 ．1 ．3 A n a l y s i so f r e i n f o r c e m e n te f f e c to f b o l ts u p p o r t ⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯．．1 9 3 ．2 A n a l y s i so f a n c h o r a g ec a b l es u p p o r t ⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯2 3 3 ．2 ．1 S t r e s sa n a l y s i so nt h ee f f e c to fs i n g l ea n c h o r a g ec a b l eo nr o c k m a s s ⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯2 4 万方数据 安徽理工大学硕士学位论文 3 ．2 ．2S t r e s sa n a l y s i so fa n c h o r a g eg r o u po nr o c km a s sa c t i o n ⋯⋯⋯⋯⋯2 6 3 ．3M e c h a n i s mo f c o m b i n e ds u p p o r to f b o l ta n da n c h o rc a b l e ⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯2 7 3 ．3 ．1 P r i n c i p l eo f c o m b i n e ds u p p o r to f b o l ta n da n c h o rc a b l e ⋯⋯⋯⋯⋯2 7 3 ．3 ．2B a s i cc h a r a c t e r i s t i C Sa n df u n c t i o n so fb o ka n da n c h o rc a b l e c o u p l i n gs u p p o r t ．．．．．．．．．．．．．．．．．⋯．．．．．⋯．．．．．．．．⋯．．．⋯．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．⋯⋯．．．2 8 ；．4 S u m m a r y ⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯．⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯．⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯．．2 9 4N u m e r i c a ls i m u l a t i o na n a l y s i so f t r a p e z o i dt u n n e l ⋯⋯．⋯⋯⋯⋯．⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯．．31 4 ．11 1 1 ei n t r o d u c t i o no f t h en u m e r i c a la n a l y s i ss o f t w a r eA B A Q U S ⋯⋯⋯⋯．31 4 ．2n l eg e n e r a ls i t u a t i o no f t h ec a l c u l a t i o nm o d e l ⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯31 4 ．2 ．1M o d e ls i z e ⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯．3 1 4 ．2 ．2M o d e lb o u n d a r yc o n d i t i o n ⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯3 2 4 ．2 ．3S e l e c t i o no f p h y ’s i c a lm o d e l s ⋯⋯⋯⋯．⋯⋯⋯．⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯．⋯⋯⋯3 2 4 ．2 ．4T h em e c h a n i c a lp a r a m e t e r so f t h em o d e l ⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯．．3 2 4 ．3M o d e ln u m e r i c a la n a l y s i s ．．⋯．．⋯．．．．．⋯⋯．．⋯．．⋯．．．．．．．．．．⋯．．．．．．．．．．．．．．⋯⋯⋯．．．．．3 2 4 _ 3 ．1 R e l a t i o n s h i pb e t w e e nt h es t a b i l i t yo ft h es u r r o u n d i n gr o c ko ft h e r o a d w a y a n dt h ed e p t ho ft h er o a d w a ya n dt h el a t e r a lp r e s s u r ec o e f f i c i e n t ⋯⋯3 3 4 ．3 ．2N u m e r i c a la n a l y s i so f r o a d w a ys u p p o r to p t i m i z a t i o n ⋯⋯⋯⋯⋯⋯．4 1 4 ．4 C h a p t e rs u m m a r y ．．⋯⋯⋯．．⋯．．．．．．．．．．．⋯．．．⋯．．⋯．．⋯⋯．．．．．⋯⋯．．．⋯．⋯⋯．．．．．．⋯．．5 0 5 D e f o r m a t i o na n ds t r e s s m o n i t o r i n go f r o a d w a y i n w o r k i n g f a c e ．⋯．．⋯⋯．．．．．⋯．．5 1 5 ．1n l ep u r p o s ea n dc o n t e n to f m o n i t o r i n g ⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯．．5 1 5 ．1 ．1T h ep u r p o s eo f m o n i t o r i n g ⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯5 1 5 ．1 ．2C o n t e n to f m o n i t o r i n g ⋯⋯⋯．⋯⋯⋯⋯．⋯⋯⋯⋯⋯．⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯．⋯⋯5 1 5 ．2 C o n v e r g e n c eo fc o a lr o a d w a yc o n f m i n gp r e s s u r ea n da n a l y s i s o f m o n i t o r i n gr e s u l t so f o r ep r e s s u r e ．．．．．．⋯⋯．．⋯．．．⋯⋯．．⋯．．⋯．．．．．．．．．．⋯．．．．．．．．⋯．．．．．．．．．．．．．．．．5 3 1 ；．3 S u m m a r y ⋯⋯．⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯．⋯⋯⋯⋯⋯⋯．⋯⋯⋯⋯．⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯．⋯⋯⋯．．5 7 6 S u m m a r ya n dP r o s p e c t ⋯⋯⋯．⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯．⋯⋯⋯⋯⋯．⋯⋯⋯⋯⋯⋯．⋯⋯⋯⋯⋯⋯．5 9 6 ．1M a i nc o n c l u s i o n s ．⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯．⋯⋯⋯⋯⋯．⋯⋯⋯⋯⋯⋯．⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯5 9 6 ．2 P r o s p e c t s ⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯．⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯．⋯⋯⋯⋯．⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯．⋯⋯⋯⋯⋯．6 0 R e f e r e n c e ．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．6 1 万方数据 T h a n k s ⋯⋯．⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯．⋯⋯⋯⋯．6 5 A b o u tt h ea u t h o ra n dm a i nr e s e a r c hr e s u l t sd u r i n gg r a d u a t es c h o o l ⋯．⋯．．．．．．．⋯．⋯．6 7 ．Ⅸ． 万方数据 安徽理工大学硕士学位论文 ．X ． 万方数据 1 绪论 1 绪论 1 ．1 研究背景 随着我国经济的高速发展，以及技术的不断突破和理论与实践的相互贯通结 合，促使巷道支护理论得到了大力的发展。当今比较先进的支护方式之一是锚杆 结合锚索的共同支护形式。锚网锚索联合支护形式相对于传统的支护形式而言具 有很多的优点，例如更加经济、安全等，锚网锚索联合支护的模式使得巷道的掘 进速度加快的同时又保证了巷道工作的安全性。这种支护模式己开始在我国得到 大量的使用，并在提高支护强度的同时保证了施工的安全，是当今世界比较先进 的一种支护形式。 因为我们国家对科技的重视不断加大，相应的生产技术也在快速拓展，生产 技术的快速发展，提升了煤矿的开采效率。我国在上世纪中后期逐渐开始探索锚 杆支护的应用，并经过多年的发展，支护形式也在慢慢发生转变，由最初的单纯 的锚杆支护成长到如今的锚网喷相结合的支护样式，共有6 0 多年的成长进程[ 1 - 2 ] 。 纵使国家锚杆支护体系发展已经获得了骄人的成果，可依旧有不少问题需要解决， 如相应的技术理论仍未完善，产生理论的指导还是滞后于现场的实践的结果。特 别是像那种宽度比较大、巷道开采工作面所在的深度较深、周围的岩体整体性不 高等艰难状况下对岩体支护的保护情况还未得到很好的解决【3 。6 1 。 潘二矿1 1 2 2 3 上顺槽工作面是潘二矿的开采面，根据实测的相关数据进行分 析可知，该条件下的巷道开挖相对困难，较多断层发展，施工时期会揭发揭1 7 条断层，其中F X l 2 、F X l 5 逆断层和F X l 、F X 2 、F X 3 、F X 4 、F X l 4 、F 1 3 正断 层，对巷道的开挖有比较大的阻碍，在过这些断层时应该较早采用一定的举措， 以保证工作的安全性。由于巷道断面形状为梯形巷道，两巷的应力集中情况差别 明显，因此采用合理的支护方式显得尤为重要，为保证工作面开采工作的正常进 行，提出采用锚杆锚索相互结合的支护形式对此巷道进行保护。 1 ．2 国内外锚杆支护技术的进展 针对工作面采用合适的支护方法，这样在保证开采工作安全的情况下，又可 以拥有较为明显的经济回报。伴随国家对煤炭需求的逐年升高，导致各地在采煤 的范围不停加大，这就对待开挖巷道的有效保护有了更深层次的标准。随着时代 的发展，对工作面巷道的保护形式经历了几个不同的阶段。但事实证明，采用锚 万方数据 安徽理工大学硕士学位论文 杆支护相对于其它的保护形式来说拥有更完美的保护成效，不仅能大大增加安全 性、减少花费、一定程度