玻璃钢锚杆在煤巷支护中的可靠性研究.pdf

中图分类号 旦3 3 鱼 学科分类号丝Q ≥Q 2 Q 论文编号 密级坌珏 安徽理工大学 硕士学位论文 玻璃钢锚杆在煤巷支护中的可靠性研究 作者姓名肖盟 专业名称爰芷王猩 研究方向堑出压力量蚩屋控剑 导师姓名奎墓明副熬援 导师单位塞邀堡王太堂 答辩委员会主席汪蚕麴援级直工 论文答辩日期2 0 1 5 年6 月6 日 安徽理工大学研究生处 2 0 1 5 年6 月6 日 万方数据 I I l l11III I I I l llb i l lI I I1 1 1 1 1 1 l Y 2 7 6 8 0 0 5 AD i s s e r t a t i o ni nM i n i n gE n g i n e e r i n g R e l i a b i l i t yo fg l a s sf i b e rr e i n f o r c e db o l ti nc o a lr o a d w a y s u p p o r t C a n d i d a t e X L ～OK u n S u p e r v i s o r L IY i n g m i n g S c h o o lo fM i n i n ga n dS a l t yE n g i n e e r i n g A n H u iU 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 ．1 6 8 ，S h u n g e n gR o a d ，H u a i n a n ，2 3 2 0 0 1 ，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l 币指导下迸行的研究工作 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 塞徵塑王盘．鲎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 璺期趁丛年j 月j 日 学位论文版权使用授权书 本学位论文作者完全了解宝邀理兰太堂有保留、使用学位论 文的规定，愿f 7 研究生在校攻读学位翔问论文工作的知识产权单位 属于蔓邀理至盔生。学校有权保留并向簦家有关部f 1 或机构送交 论文的复印件和磁盘，允许论文被套阅和借阌。本人授权安徽 理￡大学可以将学位论文的全部或部分内容编入有关数据库迸 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 尚砷 副雅名扬弋 签字目期诩多年易月‘E j 签字目期凶垆纱扣 万方数据 摘要 摘要 对于高瓦斯矿井，回采巷道采用锚杆支护条件，采煤机切割到钢锚杆易产生 火花，容易导致煤尘与瓦斯爆炸。而采用玻璃钢锚杆支护回采巷道，玻璃钢锚杆 易于切割不会产生火花，但却有玻璃钢锚杆支护失效情况的发生而影响支护效果。 研究玻璃钢锚杆支护系统失效及玻璃钢锚杆支护可靠性具有重大意义。 本文采用理论分析、数值计算、现场实测等方法，分析了玻璃钢锚杆失效机 理，进而分析了玻璃钢锚杆支护可靠性的影响因素，得出影响玻璃钢锚杆支护可 靠性的两大类因素即煤体力学参数和施工选材参数。 基于玻璃钢锚杆失效机理分析，建立了玻璃钢锚杆煤巷支护系统可靠性模型， 单一锚杆的可靠性模型为并串联模型。借助故障树分析法对玻璃钢锚杆支护系统 可靠性进行分析，利用蒙特卡罗法结合当量正态化法对煤帮玻璃钢锚杆支护系统 进行了可靠度计算。 以段王煤矿1 5 0 4 0 3 回风巷玻璃钢锚杆支护为研究背景，对巷道依据可靠性进 行了初始设计，可靠度设计值为0 ．9 5 ，根据现场统计及观测情况，玻璃钢锚杆系 统支护可靠度达到初始设计值。 对玻璃钢锚杆支护可靠性的影响因素进行了分析，判断其影响因子的敏感度。 结合动态支护设计方法流程，指出了提高支护可靠性的途径。 图【2 5 ] 表[ 3 ] 参[ 5 4 ] 关键词玻璃钢锚杆失效；支护可靠性影响因素；计算方法；故障树；敏感度； 万方数据 安徽理工大学硕士学位论文 A b s t r a c t F o rh i g hg a sc o a lm i n e ，t h er o a d w a yb yb o l t i n gs u p p o r t ，s h e a r e rc u t t i n gt os t e e l b o l ti se a s yt op r o d u c es p a r k s ，e a s i l yl e a dt oc o a ld u s ta n dg a se x p l o s i o n ．T h eu s eo f g l a s sf i b e rr e i n f o r c e db o l ts u p p o r t ，g l a s ss t e e la n c h o re a s yc u t t i n gw i l ln o tp r o d u c e s p a r k s ．b u tt h e r ea r eF R P b o l ts u p p o r t i n gt h ef a i l u r eo ft h eo c c u r r e n c eo ft h ee f f e c ta n d t h ee f f e c to fs u p p o r t ．T h er e s e a r c ho nt h ef a i l u r eo ft h eF R Pb o l ts u p p o r ts y s t e ma n dt h e r e l i a b i l i t yo fF R P b o l ts u p p o r ti so fg r e a ts i g n i f i c a n c e ． I nt h i sp a p e r , t h e o r e t i c a la n a l y s i s ，n u m e r i c a lc a l c u l a t i o na n df i e l dt e s tm e t h o d so f F R Pb o l tf a i l u r em e c h a n i s m ，a n dt h e na n a l y z e st h eg l a s ss t e e la n c h o rs u p p o r t i n gf a c t o r s a f f e c t i n gr e l i a b i l i t y , d r a wt h ei n f l u e n c eo fF R Pb o l ts u p p o r ts u p p o r tr e l i a b i l i t yo ft w o f a c t o r sn a m e l yc o a lb o d ym e c h a n i c sp a r a m e t e r sa n dc o n s t r u c t i o nm a t e r i a lp a r a m e t e r s B a s e do nt h ef a i l u r em e c h a n i s mo fF R Pb o l t ，t h er e l i a b i l i t ym o d e lo fb o l tc o a l r o a d w a ys u p p o r t i n gs y s t e mi se s t a b l i s h e d ，a n dt h er e l i a b i l i t ym o d e lo fs i n g l eb o l ti s c o n n e c t e di ns e r i e s ．B ym e a n so ff a u l tt r e ea n a l y s i sm e t h o do fF R Pb o l ts u p p o r ts y s t e m r e l i a b i l i t ya n a l y s i s ，u s i n gt h eM o n t eC a r l om e t h o dc o m b i n e dw i t h t h ee q u i v a l e n t n o r m a l i z a t i o nm e t h o do fc o a lf o rg l a s ss t e e la n c h o rb r a n c hs u p p o r ts y s t e mo fr e l i a b i l i t y c a l c u l a t i o n ． B yD u a nW a n gc o a lm i n e15 0 4 0 3r e t u r na i rl a n eg l a s ss t e e la n c h o rb r a c i n ga st h e r e s e a r c hb a c k g r o u n d ，o nr o a d w a ya c c o r d i n gt ot h er e l i a b i l i t yo ft h ei n i t i a ld e s i g na n d r e l i a b i l i t yd e s i g nv a l u eo fO ．9 5 ，a c c o r d i n gt ot h es i t es t a t i s t i c sa n do b s e r v a t i o n ，s y s t e m o fF R Pb o l ts u p p o r t i n gr e l i a b i l i t yr e a c h e st h ei n i t i a ld e s i g nv a l u e T h ei n f l u e n c ef a c t o ro ft h er e l i a b i l i t yo ft h eF R Pb o l ts u p p o r ti sa n a l y z e d ，a n dt h e s e n s i t i v i t yo ft h ei n f l u e n c ef a c t o ri sj u d g e d ．C o m b i n e dw i t ht h ep r o c e s so fd y n a m i c s u p p o r td e s i g n ，t h ew a y t oi m p r o v et h er e l i a b i l i t yo fs u p p o r ti sp o i n t e do u t ． F i g u r e [ 2 5 ] T a b l e [ 2 ] R e f e r e n c e 【5 5 ] K e yW o r d s F R Pb o l tf a i l u r e ，s u p p o r t i n gr e l i a b i l i t y , i n f l u e n c i n gf a c t o r s ，c a l c u l a t i o n m e t h o d ，f a u l tt r e e ，s e n s i t i v i t y I I 万方数据 目录 目录 摘要⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯．I A b s t r a c t ．．．⋯⋯．．⋯．．．．．．．⋯．．．．．⋯．．．．⋯⋯．．．．．．．．．．．．⋯．．．．．⋯．．⋯．．⋯．．．．．⋯．．⋯⋯．．．．．．．⋯．．⋯．．．．．．．．．．．．．．．．．．．I I l 绪{ 仑⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯一l 1 ．1 课题来源及背景⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯．．1 ． 1 ．2 问题的提出及研究意义⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯．．2 ． 1 ．3 相关研究概况⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯．一4 1 ．3 ．1 国外可靠性的发展史⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯一4 ． 1 ．3 ．2 我国可靠性的发展史⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯．5 ． 1 ．3 ．3 可靠性理论研究概况⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯．6 ． 1 ．3 ．4 相关理论⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯一6 ． 1 ．4 现存的主要问题⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯．一7 一 1 ．5 研究内容与技术路线⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯．一8 ． 2 玻璃钢锚杆支护可靠性的影响因素⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯．．1 1 2 ．1 支护可靠性的概念⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯．1 1 ． 2 ．1 ．1 支护可靠性的基本定义⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯．一11 2 ．1 ．2 支护可靠性模型建立⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯．一1 3 2 ．2 煤帮锚杆支护机理⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯一1 5 2 ．3 煤帮破坏机理⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯．1 6 ． 2 ．4 玻璃钢锚杆支护失效机理⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯一1 8 2 ．5 影响玻璃钢锚杆支护可靠性的因素⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯一2 1 2 ．5 ．1 影响因素的不确定性⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯．一2 1 2 ．5 ．2 主要因素⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯．．．2 2 2 ．6 本章小结⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯一2 3 ． 3 玻璃钢锚杆支护可靠性分析⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯．一2 5 3 ．1 玻璃钢锚杆支护可靠性研究的必要性⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯一2 5 3 ．2 玻璃钢锚杆支护可靠性分析方法⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯一2 6 3 ．3 玻璃钢锚杆支护可靠性分析⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯．2 9 3 ．3 ．1 玻璃钢锚杆支护系统故障树构建⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯．．2 9 ． 3 ．3 ．2 玻璃钢锚杆支护系统故障树分析⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯．一3 0 3 ．4 可靠度的计算方法及其基本原理⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯一3l I I I 万方数据 安徽理工大学硕士学位论文 3 ．4 ．1 蒙特卡罗法⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯．．3 2 3 ．4 ．2 中心点法⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯．一3 5 3 ．4 ．3 设计验算点法⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯．一3 6 3 ．4 ．4 当量正态化法⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯．．3 7 ． 3 ．5 单一锚杆的系统可靠度计算⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯．4 2 ． 4 现场工业试验⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯．．4 3 ． 4 ．1 回风巷玻璃钢锚杆支护初始设计⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯．4 3 4 ．1 ．1 初始设计方案⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯．一4 3 ． 4 ．1 ．2 初始支护设计结果统计⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯．一4 4 4 ．2 煤帮深部位移观测⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯一4 5 ． 4 ．2 ．1 现场实测的目的、内容和方法⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯．一4 5 4 ．2 ．2 观测结果及分析⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯．一4 7 4 ．3 本章小结⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯．5 1 5 玻璃钢支护可靠性设计方法及提高⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯．．5 3 5 ．1 玻璃钢锚杆支护设计方法⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯．5 3 ． 5 ．1 ．1 支护动态信息设计方法⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯．一5 3 5 ．1 ．2 玻璃钢锚杆支护设计流程⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯．．5 3 ． 5 ．2 影响玻璃钢锚杆支护可靠性因素敏感度分析⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯一5 4 5 ．2 ．1 影响锚固力各因素分析⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯．．5 5 5 ．2 ．2 影响预紧力各因素敏感度分析⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯．一5 5 5 ．2 ．3 玻璃钢锚杆杆体参数敏感度分析⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯．．5 6 5 ．3 提高玻璃钢锚杆支护可靠性的途径⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯一5 8 5 ．3 ．1 玻璃钢锚杆支护可靠性的硬件、软件⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯．．5 8 ． 5 ．3 ．2 提高支护可靠性的具体途径⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯．一5 8 5 ．4 本章小结⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯．5 9 ． 6 主要结论与不足⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯．一6 卜 6 ．1 主要结论⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯．6 l _ 6 ．2 存在不足⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯一6 1 一 参考文献⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯．6 3 ． 致谢⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯．一6 7 一 作者简介及读研期间主要科研成果⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯一6 9 万方数据 C o n t e n t s Co n t e n t s C h i n e s eA b s t r a c t ．．⋯．⋯．．．．⋯．．．．．．．．．．．．⋯．⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．⋯．．．．．．．．．．I E n g l i s hA b s t r a c t ⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯．．．．．．．．．．，．．⋯．．．．．．．．．，．，．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．⋯．．．．．．．．．．．．．．⋯I I 1I n t r o d u c t i o n ．．．．．．．⋯．．．．．．⋯．．．．．．．．⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯．．．．．．．．．．．．．．．⋯．⋯．．．．．．．．⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯．．1 1 ．1T h es u b j e c ts o u r c ea n db a c k g r o u n d ⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯1 1 ．2P r o b l e mp o s e da n dr e s e a r c hs i g n i f i c a n c e ．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．⋯．．．．．．⋯⋯⋯．．．．．2 1 ．3T h er e l a t e dr e s e a r c hs i t u a t i o n ．．．．．．⋯⋯⋯⋯⋯．⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯．．．．．．．．．．．．．．．．．⋯．⋯．．．．．4 1 ．3 ．1T h ed e v e l o p m e n th i s t o r yo f f o r e i g nr e l i a b i l i t y ．⋯．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．⋯．．．．．．．．．4 1 ．3 ．2T h e d e v e l o p m e n th i s t o r yo f C h i n ar e l i a b i l i t y ．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．⋯ ⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯5 1 ．3 ．3R e s e a r c ho nr e l i a b i l i t yo f t h e o r ys u r v e y ．⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯．⋯⋯⋯⋯6 1 ．3 ．4T h er e l a t e dt h e o r y ．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．⋯⋯⋯⋯6 1 ．4T h em a i ne x i s t i n gp r o b l e m s ⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯．⋯⋯⋯⋯．．⋯⋯⋯一7 1 ．5R e s e a r c ht e c h n i c a lr o u t e ．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．8 2F R Pb o l ts u p p o r t i n gr e l i a b i l i t y ’Sf a c t o r s ⋯．．．．．．．⋯．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯11 2 ．1S u p p o r t i n gt h ec o n c e p to f r e l i a b i l i t y ．⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯一1 1 2 ．1 ．1T h e b a s i c d e f i n i t i o no f s u p p o r t i n gr e l i a b i l i t y ．⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯．1 1 2 ．1 ．2S e tu ps u p p o r t i n gr e l i a b i l i t ym o d e l ⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯．．1 3 2 ．2T h ec o a lb o l ts u p p o r t i n gm e c h a n i s m ．．．．．．．．．．⋯⋯⋯．⋯．⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯．．．．．．⋯．⋯⋯⋯⋯．．1 5 2 ．3T h ec o a lf a i l u r em e c h a n i s m ．．．．．．．．．⋯．．．．．．．．．．．．⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．1 6 2 ．4F a i l u r em e c h a n i s mo f F R Pb o l t ⋯⋯⋯⋯⋯⋯．．⋯⋯．⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯．⋯．．⋯⋯⋯⋯⋯⋯．．1 8 2 ．5T h ei n f l u e n c ef a c t o r so f s u p p o r t i n gr e l i a b i l i t yo f F R P b o l t ⋯．．⋯．⋯⋯⋯⋯⋯．．．．．．．．．．．2 1 2 ．5 ．1T h ei n f l u e n c ef a c t o r so f u n c e r t a i n t y ．⋯。。。。。。．．。。。。⋯。。。。。。．．．．．．．．⋯．．．。．．．。．．．。⋯．．．．．．．。．。2 1 2 ．5 ．2T h em a i nf a c t o r s ．．．．．．．．．．．．．．．．．⋯．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯．2 2 2 ．6T h i sc h a p t e rs u m m a r y ．．．．．．．．．．．．．．．．．．⋯⋯⋯⋯⋯⋯．⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯．．．．．．．．．．．，．．．⋯．．．．．．．．．．2 3 3A n a l y s i so f F R Pb o l tr e l i a b i l i t y ．⋯⋯⋯⋯．．．．．．．．．．．．．，．．．．．．．．．．．．．⋯⋯．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．2 5 3 ．1F R Pb o l tr e l i a b i l i t ys t u d yo f t h en e c e s s i t y ．⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯2 5 3 ．2F R Pb o l tr e l i a b i l i t ya n a l y s i sm e t h o d ．．．．⋯．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．⋯2 6 3 ．3A n a l y s i so f F R Pb o l tr e l i a b i l i t y ．⋯．⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯．⋯⋯⋯．．2 9 3 ．3 ．1F R P b o l t i n gs y s t e mf a u l tt r e ec o n s t r u c t i o n ⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯．．2 9 3 ．3 ．2 A n a l y s i so f F R Pb o l t i n gs y s t e mf a u l tt r e e ．．．．．．．．．⋯．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．⋯⋯⋯⋯3 0 3 ．4T h em e t h o do f r e l i a b i l i t yc a l c u l a t i o na n di t sb a s i cp r i n c i p l e ．．．．．．．．．．．．．．．．．．．⋯．．．．．．．．．．3 1 V 万方数据 安徽理工大学硕士学位论文 3 ．4 ．1T h eM o n t eC a r l om e t h o d ⋯⋯．．．．．．．⋯．．．⋯．⋯．⋯．．．．．．．．．．⋯⋯⋯⋯．．．．．．．．．．．．．．⋯．⋯⋯．．3 2 3 ．4 ．2T h ec e n t e rp o i n tm e t h o d ⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯．⋯⋯．⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯．．3 5 3 ．4 ．3T h ed e s i g nc h e c k i n gp o i n tm e t h o d ．．．．⋯．⋯．．．．．．．．．．．．．．⋯．⋯．．．．．．．．．．．．⋯．．．．．．．．．．．．．．．．3 6 3 ．4 ．4E q u i v a l e n tn o r m a lm e t h o d ．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．⋯．．．．．．．⋯．．．．⋯．．．．．⋯．．．．⋯．．⋯⋯．．3 7 3 ．5C a l c u l a t i o no f s i n g l eb o l tr e l i a b i l i t y ．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．⋯．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．⋯．．．．．．．．．．．3 8 4T h ei n d u s t r i a lt e s t ．．．．．．．．．⋯⋯⋯．⋯．．．．．．．．．．．．．．．⋯⋯⋯⋯．．．．．．．⋯⋯⋯．．．．．⋯．⋯⋯⋯．．．．．．．．．．⋯⋯⋯⋯4 3 4 ．1R e t u r na i rI a n eF R Pb o l ti n i t i a ld e s i g n ⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯4 3 4 ．1 ．1T h ei n i t i a ld e s i g ns c h e m e ⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯．．4 3 4 ．1 ．2R e s u l t st h ei n i t i a ls t a t i s t i c a ls u p p o r t i n gd e s i g n ⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯4 4 4 ．2C o a ld e e pd i s p l a c e m e n to b s e r v a t i o n ⋯⋯⋯⋯．．．⋯⋯⋯⋯．．．．．．⋯．⋯⋯．．．．．．．．．．．．．- - - ．⋯4 4 4 ．2 ．1O b s e r v a t i o np u r p o s e ，c o n t e n ta n dm e t h o d ．⋯．．．．．．．．．．．．．．．．．．．⋯．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．⋯．4 5 4 ．2 ．2O b s e r v a t i o no u t c o m ea n di t sa n a l y s i s ⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯．．．．⋯．．．．．．．．⋯．4 7 4 ．3T h i sc h a p t e rs u m m a r y ．．．⋯．．．．．⋯．．．．．．．．．．．．．⋯⋯⋯．．．．．．．．．．．．．．⋯．．．．⋯．．．．⋯．．．．．⋯．．．．．．．．．．．．⋯．5 0 5F R Pb o l ts u p p o r t i n gr e l i a b i l i t yd e s i g nm e t h o da n di m p r o v e ．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．⋯．．．．．．⋯5 3 5 ．1F R Pb o l ts u p p o r t i n gd e s i g nm e t h o d ⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯．5 3 5 ．1 ．1 S u p p o r t i n g d y n a m i c i n f o r m a t i o n d e s i g n m e t h o d ⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯5 3 5 ．1 ．2T h ed e s i g np r o c e s so fs t e e lb o l t i n gg r a s s ⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯一5 3 5 ．2S e n s i t i v i t ya n a l y s i so f f a c t o r so f s u p p o r t i n gr e l i a b i l i t yo f F R P b o l t ．⋯．．．．．- ．．．．．．⋯5 4 5 ．2 。1A n a l y s i so f t h ei n f l u e n c i n gf a c t o r so fa n c h o r i n gf o r c e 。．。。⋯。．。．．⋯。．。。。⋯t 。。。⋯．。5 5 5 ．2 ．2S e n s i t i v i t ya n a l y s i so f t h ef a c t o r sa f f e c t i n gt h ep r e t i g h t e n i n gf o r c e ．．．．．．．⋯．．5 5 5 ．2 ．3F R Pb o l tb o d yp a r a m e t e rs e n s i t i v i t ya n a l y s i s ．．．．．．．．．．．．．．．．．．⋯．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．⋯．．5 6 5 ．3T h ew a y st oi m p r o v et h er e l i a b i l i t yo f F R Pb o l t ⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．⋯．- 5 8 5 ．3 ．1F R Pb o l ts u p p o r t i n gr e l i a b i l i t y h a r d w a r e ，s o f t w a r e ．．．．．，．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．⋯．．⋯．．5 8 5 ．3 ．2S p e c i f i cw a y st oi m p r o v et h ep r o t e c t i o nr e l i a b i l i t y o f b r a n c h ⋯⋯⋯⋯⋯⋯5 8 5 ．4T h i sc h a p t e rs u m m a r y ．⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯．．⋯⋯⋯⋯⋯．5 9 6M a i nc o n c l u s i o n sa n dd e f i c i e n c y ．．⋯⋯．⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯．⋯⋯⋯．．6 1 6 ．1M a i nc o n c l u s i o n s ⋯．⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯．．⋯⋯⋯．．6 1 6 ．2E x i s t e n td e f i c i e n c y ．．．．．．．．．．．．．．．⋯．．．．．．．．．⋯⋯．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．⋯．．．．．⋯．．．．．．．．．．．．．．．．．6 1 R e f e r e r i c e s ⋯⋯⋯⋯⋯．⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯．6 3 A c k n o w l e d g e ⋯⋯⋯⋯．．．．．．⋯．．．．⋯．．．．．．．．．．．．．．．⋯．．．．．．．．．．⋯．．．．．⋯．．．．．．．．．．．．．．．．．．．⋯．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．6 7 A u t h o ri n t r o d u c t i o na n dp r i n c i p a la c h i e v e m e n t si ns c i e n t i f i cr e s e a r c h s ⋯⋯⋯．．⋯⋯⋯⋯．．6 9 V I 万方数据 1 ．绪论 1 绪论 1 ．1 课题来源及背景 自四十年代美国和前苏联率先在井下使用锚杆支护技术以来，锚杆支护发展 很快。锚杆的材料、结构、性能在原来的基础上都有所创新；锚杆在支护理论和 支护技术也有较大的进步，世界主要产煤国家现在都采用锚杆来支护矿山井下巷 道，且以这种方式为主[ 1 ’’1 。自1 9 5 6 年，我国开始使用和探究锚杆支护技术，刚开 始只在围岩条件比较好的巷道中应使用，在采准巷道中使用，是在6 0 7 0 年代才 开始的，不过也是在顶板极为完整的情况下用来代替工字钢、U 型钢和混凝土支护。 但是应用范围比较小，对顶板条件较为苛刻，而且技术不够成熟，因此没有得到 大面积的推广，在国内也没有获得更多的关注。随着开采煤层深度的加大，工字 钢、U 型钢、梯形棚等棚式支护都越来越达不到支护要求，主要是不适合支护高地 压深井采准巷道[ 3 】。针对这一状况，我国越来越多的专家、学者以及矿井技术人员 开始探索采准巷道的新的支护形式锚杆支护。现场实践证明了锚杆支护更加 适合采准巷道，它是一种经济、安全、快速的井下支护形式。具有适应围岩变形、 重量轻、成本低、运输施工简单方便、安装快速、实现机械化快速掘进、安全可 靠性高等优点，并能保持巷道宽敞通榭4 ‘5 ] 。 由于对锚杆支护机理的不断认识和深化，使得锚杆支护的技术得到创新，锚 杆支护范围也在扩大。原本只是支护围岩条件好的硬岩巷道，现在也支护软岩巷 道从原先的稳定完整的岩层到不稳定破碎岩层