FLAC^(3D)可破断锚杆单元完善及深部煤巷应用

为进一步完善基于FLAC^(3D)的可破断锚杆单元,分析了以任意单元极限伸长量为破断判据的原可破断锚杆单元存在的缺陷;提出了基于锚杆自由段总体伸长量的锚杆破断判据,修正了原可破断锚杆单元;开展了锚杆杆体拉伸试验,结果表明修正后的可破断锚杆单元更加符合实际。以深部煤矿实际工程为背景,进行了数值模拟对比分析,结果表明:自带cable单元不具有破断属性,将会使支护设计偏于危险;原可破断锚杆单元方案中锚杆过早地全部发生破断,实际锚固效果被抑制;修正后的可破断锚杆单元能准确反映实际锚固效果,与工程实际更吻合。进一步开展了锚固参数正交试验,结果显示锚杆破断率随间排距增大而显著增大,随锚固长度和预紧力的增加先增加后减小,受预紧力影响相对最不显著;基于此提出了深部煤巷锚固参数优化原则,并得到现场验证。

浅埋石膏矿顶板破断机理及应用研究

采用弹性力学理论,将石膏矿采空区直接顶视为四边固支的弹性薄板,建立了直接顶破断的力学模型,分析其在法向和切向荷载作用下的临界荷载及影响因素,确定其破断判据及破断特征,并应用于衡山某石膏矿试验采场,分析其稳定性,得到了该矿最合适的采场结构参数。研究结果表明:直接顶承受的最大拉应力随采场埋深及矿房长度与矿房跨度比值的增加而增大,随直接顶厚度的增加而减少;当矿房长度和矿房跨度接近时,直接顶承受的最大拉应力较小;当直接顶承受的最大拉应力大于其抗拉强度时,直接顶下表面中部岩体开始产生裂隙,裂隙沿四周向直接顶边界发展;随后直接顶上表面中部靠近工作面处的岩体产生裂隙,裂隙沿倾向向直接顶边界发展;最后直接顶上表面中部靠近矿房进口处岩体产生裂隙,至此直接顶完全破断。矿房跨度小于10 m,直接顶厚度大于2 m,是衡山石膏矿最合适的采场结构参数。