预紧力锚杆支护效果及机理数值对比研究
王子越
姜鹏飞
孟宪志
张占涛
中煤科工开采研究院有限公司,北京 100013;天地科技股份有限公司开采设计事业部,北京 100013;煤炭科学研究总院开采研究分院,北京 100013;煤炭科学研究总院煤炭资源高效开采与洁净利用国家重点实验室,北京 100013
摘要：及时对锚杆施加较大的预紧力是提高锚杆支护系统刚度的有效途径,为明确预紧力对层状顶板锚杆支护效用的影响及机理,利用FLAC3D的interface单元建立了层状顶板巷道模型,使用pile单元构建仿真锚杆,可模拟锚杆拉、剪、弯、破断、脱锚等力学行为,并实现了预紧力施加.以锚杆预紧力为单一变量,进行了原岩应力作用下不同预紧力锚杆支护效果及机理对比分析.研究表明:随着锚杆预紧力的提高,支护系统的刚度大幅提升,高预紧力锚杆提供的主动约束力不仅可限制结构弱面的张开,还能增大结构面的抗剪强度,抑制结构面活动.主要表征为:一是围岩浅部离层随着预紧力的提高逐步得到控制;二是锚杆最终轴向力与预紧力相比上升幅度逐渐下降;三是锚杆剪切载荷随着预紧力上升逐渐下降.锚杆预紧力较低时,巷道浅部围岩出现大面积拉应力区,失去自承能力;随着锚杆预紧力的提高,围岩拉应力区逐渐减小,浅部围岩处于0～0.5 MPa压应力作用下,支护应力场范围内围岩的不连续变形得到有效控制,浅部围岩实现自稳,同时能有效支撑深部岩体.
关键词：预紧力支护刚度围岩变形锚杆受力锚杆变形数值模拟
分类号：TD353(矿山压力与支护)
资助基金：国家自然科学基金(51774186)
论文发表日期：2022-08-28
在线出版日期：2025-08-15（本平台首次上网日期，不代表文献的发表时间）
页数：11( 52-62 )
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