松软煤岩体巷道锚固力防衰减理论与技术

目录
前言
第1章 绪论 1
1.1 研究目的及意义 1
1.2 国内外研究现状 3
1.2.1 松软煤岩体巷道支护理论研究现状 3
1.2.2 松软煤岩体巷道锚网支护研究现状 4
1.2.3 扩孔技术研究现状 8
1.3 存在的问题 14
1.4 主要研究内容 14
第2章 地质力学测试及矿物成分分析 16
2.1 引言 16
2.2 湾田煤矿工程地质概况 16
2.3 湾田煤矿围岩强度测试 17
2.3.1 围岩强度测试方法评述 17
2.3.2 围岩强度测试位置 18
2.3.3 测试结果 19
2.4 湾田煤矿围岩结构观测 21
2.4.1 钻孔窥视仪简介 21
2.4.2 观察过程及方法 21
2.4.3 顶板岩层分布及结构观测 22
2.5 新郑煤电工程地质概况 26
2.6 新郑煤电顶板岩层发育情况 28
2.6.1 测试仪器 28
2.6.2 测试过程 29
2.6.3 测试方案 30
2.7 岩石矿物成分分析 37
2.7.1 岩样选取 37
2.7.2 分析内容 37
2.7.3 测试方法 39
2.7.4 测试结果分析 40
2.8 小结 41
第3章 松软煤岩体巷道围岩变形破坏机理 43
3.1 松软煤岩体巷道围岩锚固性能测试 43
3.1.1 引言 43
3.1.2 巷道围岩锚固性能测试规定 43
3.1.3 锚固性能测试方法 44
3.1.4 湾田煤矿巷道围岩锚固性能测试方案 45
3.1.5 湾田煤矿现场测试结果分析 45
3.1.6 湾田煤矿锚索锚固性能测试结果分析 48
3.1.7 新郑煤电巷道围岩锚固性能测试 49
3.2 锚杆(索)锚固性能的影响因素分析 52
3.3 松软煤岩体巷道围岩变形特征分析 53
3.3.1 巷道周边和深部岩体的变形规律 54
3.3.2 巷道支护阻力与围岩变形的关系 55
3.4 小结 57
第4章 松软煤岩体孔底扩孔锚固机理及力学分析 58
4.1 松软煤岩体锚杆锚固系统受力特征分析 58
4.1.1 锚杆锚固失效特征分析 58
4.1.2 锚固剂与钻孔围岩黏结失效特征分析 60
4.1.3 锚杆与锚固剂黏结失效特征分析 62
4.1.4 锚杆锚固力的影响因素分析 62
4.2 松软煤岩体锚固孔孔底扩孔机理 64
4.2.1 扩孔方式的选择 64
4.2.2 单翼倒楔形扩孔装置及扩孔机理分析 65
4.3 锚固孔孔底扩孔锚固原理 66
4.3.1 锚固原理分析 66
4.3.2 扩孔锚固状态下锚固剂-围岩界面受力特征分析 67
4.3.3 扩孔锚固可行性分析 68
4.4 扩孔锚杆力学变化特征 70
4.4.1 扩孔锚固失效形式 70
4.4.2 锚固力变化过程 70
4.4.3 锚杆位移变化特性 73
4.5 锚固孔孔底扩孔段围岩力学特征分析 74
4.6 小结 76
第5章 锚固孔孔底扩孔装置参数优化及研发 77
5.1 孔底扩孔数值模拟方案设计 77
5.1.1 方案设计 77
5.1.2 数值模拟软件选择 77
5.1.3 数值模拟参数计算 79
5.2 数值模拟对比试验 80
5.2.1 数值模拟结果分析 80
5.2.2 数值模拟综合分析 96
5.3 孔底扩孔参数的优化 96
5.3.1 倒楔形扩孔参数的数值模拟优化分析 96
5.3.2 方案一数值模拟分析 96
5.3.3 方案二数值模拟分析 100
5.3.4 方案三数值模拟分析 104
5.3.5 数值模拟对比分析 107
5.4 锚固剂的搅拌效果试验 109
5.4.1 锚固剂搅拌效果试验的必要性 109
5.4.2 锚固剂搅拌效果试验方案 109
5.4.3 锚固剂选择及使用量的计算 110
5.4.4 试验过程 111
5.4.5 锚固剂搅拌效果试验分析 113
5.4.6 锚固剂搅拌效果原因分析 115
5.5 单翼倒楔形扩孔装置的研发 116
5.5.1 单翼倒楔形扩孔机具结构设计 116
5.5.2 单翼倒楔形扩孔机具工作原理 117
5.5.3 孔底扩孔数值模拟分析 118
5.6 小结 120
第6章 松软煤岩体孔底扩孔锚固力学特性试验研究 121
6.1 锚固孔扩孔锚固性现状 121
6.2 松软煤岩体孔底扩孔锚固力衰减特性试验研究 121
6.2.1 试验方案设计 121
6.2.2 试验仪器及试验原理 123
6.2.3 试验过程 125
6.2.4 试验结果与分析. 126
6.2.5 锚固力影响因素分析 129
6.3 动压作用下扩孔锚固力学性能试验研究 131
6.3.1 采动影响对巷道锚杆支护的研究现状 131
6.3.2 试验方案 132
6.3.3 试验过程 133
6.3.4 试验原理 134
6.3.5 无动压荷载作用下锚固力变化特征分析 136
6.3.6 动压荷载作用下锚固力变化特征分析 137
6.3.7 动压荷载扰动锚固力试验结果分析 141
6.3.8 动压荷载扰动下锚固力变化原因分析 142
6.4 孔底扩孔锚固井下试验研究 142
6.5 小结 144
第7章 松软煤岩体护表构件锚固力防衰减性能研究 145
7.1 金属网对围岩的稳定作用机理 145
7.2 松软煤岩体锚杆支护网的问题 146
7.3 钢筋网握勾装置研发及井下应用 147
7.3.1 引言 147
7.3.2 钢筋网握勾装置设计及使用工艺 148
7.4 小结 150
第8章 井下工业性试验 151
8.1 新郑煤电井下工业性试验 151
8.1.1 试验巷道位置及工程地质条件 151
8.1.2 试验巷道初始支护设计方案 152
8.1.3 井下施工工艺及安全技术措施 156
8.1.4 巷道支护矿压监测 158
8.1.5 采动影响下扩孔锚固锚杆轴力变化 161
8.2 湾田煤矿井下工业性试验 162
8.2.1 工程地质概况 162
8.2.2 试验巷道锚网支护参数设计 163
8.2.3 试验巷道锚网支护材料设计 164
8.2.4 井下施工工艺及安全技术措施 166
8.2.5 矿山压力监测及数据分析 168
参考文献 169