层状岩体巷道顶板冒落拱高度计算方法研究

普氏理论广泛应用于煤矿巷道顶板冒落拱计算中,但煤矿巷道顶板岩体多为层状岩体与普氏理论的假设存在一定差别,文章基于普氏理论的基本思想,通过分层冒落和层状岩体全冒落两种假设推导出了层状顶板巷道冒落拱高度分层计算公式。利用推导出的水平和倾斜层状岩体冒落拱分层计算公式可以方便的计算层状岩体巷道冒落拱高度。通过工程实例对比分析,发现冒落拱高度分层计算公式的结果更符合实际情况,这也为层状岩体中修筑地下工程巷道支护设计提供了参考依据。

层状岩体中矩形巷道顶板破坏高度

为计算层状岩体中矩形巷道冒落高度,考虑到层状岩体中矩形巷道顶板各层物理力学性质的不同,对其进行分层研究,建立岩梁计算模型同时应用结构力学两端固支梁模型计算层状顶板整体受力,再用弹性力学对每层岩层进行内力计算。考虑到岩梁两端固支处集中力作用对岩梁整体内力分布的影响即岩梁端部效应,利用弹性力学中半平面体受集中力作用的内力解,推算出岩梁上侧受拉破坏点位置,从而得到各层破坏面与垂向夹角,进而可推算出冒落拱的高度。通过与实际巷道冒落拱高度测试结果的对比,验证此公式较为符合实际工程情况。

大断面巷道联合支护顶板控制及效果分析

以河曲磁窑沟矿巷道顶板控制为背景,通过对冒顶高度的理论分析和数值模拟计算,结合现场情况和施工经验,确定了"预应力锚杆+钢筋网+预应力锚索"联合支护方案;运用数值模拟软件FLAC3D,对锚杆、锚索联合支护引起的附加应力场进行了分析,对锚杆、锚索各自预应力大小进行了优化设计;通过监测支护后锚索拉力和巷道顶板位移,对支护效果进行了评价分析。实践表明"预应力锚杆+钢筋网+预应力锚索"联合支护有效控制了巷道顶板离层变形,取得了良好的支护效果。