巷道噴射混凝土的力學性能及與錨桿支護相互作用的研究.pdf

1、噴射混凝土是目前地面與地下工程中應用最為廣泛的支護技術(shù)之一。本文針對目前煤礦井下噴射混凝土支護存在的問題，采用現(xiàn)場調(diào)研、理論分析、實驗室試驗、數(shù)值模擬和井下試驗相結(jié)合的方法，開展了巷道噴射混凝土的力學性能、作用機理及其與錨桿支護相互作用的研究。主要研究內(nèi)容包括:錨噴支護作用機理，噴射混凝土力學性能測試，混凝土噴層受力變形特征，噴射混凝土對圍巖的支護作用，噴射混凝土支護和錨桿支護的相互作用以及井下巷道噴層實際受力監(jiān)測。論文取得以下研究成果

2、:
　　噴射混凝土對圍巖的作用機理表現(xiàn)為整體的支承和加固作用以及局部的粘結(jié)、抗剪和抗彎作用;混凝土噴層為錨桿提供了平整的著力表面和預緊力傳遞、擴散介質(zhì)，錨桿為噴層增加了支護阻力和改善了應力狀態(tài)，二者連為一體，對巷道全斷面起整體支護作用;噴射混凝土的抗壓強度和抗拉強度隨時間呈“對數(shù)式”增長，抗彎強度和抗剪強度隨時間呈“拋物線式”變化，抗拉、抗彎、抗剪強度分別是抗壓強度的7％、10％和11％;噴射混凝土能及早、及時支護圍巖，1d之內(nèi)初

3、期強度能達到3.68MPa;噴射混凝土與錨桿、錨索粘結(jié)緊密，粘結(jié)強度超過20MPa，與先噴混凝土(強度等級C25)和圍巖（細砂巖）的粘結(jié)次之，與煤（長焰煤）粘結(jié)最差，強度分別為1.57、0.64、0.31MPa;C25等級噴射混凝土的粘聚力、內(nèi)摩擦角、彈性模量和泊松比分別約為:C=0.20MPa、φ=50°、Et=22.95GPa、μ=0.20;與矩形噴層相比，拱形噴層遭受張拉破壞的威脅小，受力狀態(tài)好，并且能產(chǎn)生一定收縮變形，使得圍巖塑

4、性區(qū)有適度發(fā)展而不至破壞;噴射混凝土對不同強度圍巖有不同支護作用，對于堅硬圍巖和中等強度圍巖，主要控制兩墻的剪切破壞和底板的剪切拉伸破壞，對于軟弱圍巖，主要控制頂拱、兩墻和底板兩側(cè)的剪切破壞以及底板中部的拉伸破壞;混凝土對圍巖的噴射時機應選擇及時噴射，錨噴順序應選擇“先噴后錨”;巷道不同部位要求噴射的混凝土厚度不盡相同，墻部在達到支護強度和經(jīng)濟成本要求的前提下越厚越好，但最厚不應超過300mm，拱部以不超過250mm為宜;噴射混凝土的強