深部软岩巷道高预应力增阻大变形锚杆研究及工程应用

作     者：张红军 李海燕 张太平 王强 王薇 王新 赵慧 常涛 郭天婵 ZHANG Hongjun;LI Haiyan;ZHANG Taiping;WANG Qiang;WANG Wei;WANG Xin;ZHAO Hui;CHANG Tao;GUO Tianchan

作者机构：山东省地质科学研究院山东济南250013 山东大学岩土与结构工程中心山东济南250061 山东电力工程咨询院有限公司山东济南250013 吉林大学地球科学学院吉林长春130061 

出 版 物：《煤炭学报》 (Journal of China Coal Society)

年 卷 期：2019年第44卷第2期

页      面：409-418页

核心收录：

学科分类：081901[工学-采矿工程] 0819[工学-矿业工程] 08[工学] 

基　　金：国土资源部金矿成矿过程与资源利用重点实验室和山东省金属矿产成矿地质过程与综合利用重点实验室联合开放课题资助项目(kfkt201803) 国家自然科学基金面上资助项目(51379114) 

主　　题：软岩巷道 高预应力 大变形锚杆 变形机制 

摘      要：为解决深部软岩巷道大变形、返修率高等问题,在前人研究基础上研发了一种新型高预应力增阻大变形锚杆,该新型锚杆主要由托盘、夹片、杆体1、杆体2、连接套、锥形套、滑移套管等组成,可以施加不低于120 kN的高预应力,让压点可控为180～240 kN,变形量可在150～1 000 mm内灵活调节,锚杆的破断力可达到350 kN左右,且在变形的过程当中能保持较高的渐增支护阻力;室内静力拉伸特性试验结果表明,该新型锚杆与传统锚杆相比,具有先抗后让再抗,防断增阻的优良特性;为进一步研究新型锚杆的力学支护机理,在建立该锚杆杆体轴向力学特性曲线的基础上,采用Fish语言编程对FLAC3D数值模拟软件CABLE单元进行了相应二次开发,数值试验获得的试验结果与室内试验结果基本完全一致,高精度模拟了大变形锚杆的轴向拉伸力学行为;典型深部大变形软岩巷道-金阳煤矿-500 m疏水巷变形机制研究表明,围岩强度低、地应力高以及锚杆初始预应力低是导致其变形的主要因素,采用传统等强螺纹钢锚杆支护已经无法解决三者之间的突出矛盾,必须设法加强支护强度降低围岩的变形速率,同时提高支护构件适应围岩大变形的能力,才能保持巷道围岩的稳定;为验证该新型锚杆的支护效果,提出了以该新型高预应力增阻大变形锚杆为核心的新锚网喷支护技术,数值模拟及现场监测结果表明,该支护方案可有效提高锚杆受力状态,降低围岩变形量,与原支护方案相比,围岩最终变形量减少了近60%,取得了良好的支护效果,具有重要的推广应用价值。