馬路坪礦預(yù)應(yīng)力錨桿支護端錨位移規(guī)律分析

劉文仕，王大勇，羅 鑫，姚 華，張 壽

（貴州開磷（集團）有限責(zé)任公司， 貴州 貴陽 550302）

馬路坪礦預(yù)應(yīng)力錨桿支護端錨位移規(guī)律分析

劉文仕，王大勇，羅 鑫，姚 華，張 壽

（貴州開磷（集團）有限責(zé)任公司， 貴州 貴陽 550302）

開磷集團下屬礦山逐漸進入深部，錨桿支護已經(jīng)成為礦山必備的支護手段。對錨桿端部的位移特征進行了研究。當(dāng)預(yù)應(yīng)力錨桿錨固段的長度為0.5m時，錨桿之間的間距、排距應(yīng)為0.9m，錨桿的排距逐漸加大，錨桿對巖體的支護效果將逐漸變差。

預(yù)應(yīng)力錨桿；位移；有限元模型

目前，開磷集團下屬礦山逐漸進入深部，錨桿支護已經(jīng)成為礦山的重要支護方式。為保證開磷集團下屬礦山在開采過程中巷道錨桿加固的安全、經(jīng)濟、可靠，對礦山錨桿支護的端部位移特征進行研究，同時也可為礦山后續(xù)加固工程的設(shè)計提供理論依據(jù)。

1 有限元計算模型

單根錨桿錨固模型是在有限元單元內(nèi)支護1根錨桿，錨桿群錨固模型是在有限元單元內(nèi)支護4根錨桿。錨桿的長度為2.4m，錨固段的長度為0.5 m，自由段的長度為1.8m，露出巷道外的長度為0.1m。錨桿錨固模型內(nèi)錨桿的支護網(wǎng)度為：排距×間距＝1.5m×0.9m。有限元計算模型的尺寸為5m×5m×8m，有限元計算模型如圖1所示。

圖1 有限元模型

2 錨固段位移規(guī)律分析

2.1 單根錨桿錨固模型位移特征分析

單根錨桿錨固有限元計算模型的位移特征分析如圖2～圖5所示。從圖2～圖5可知，單根錨桿對巖體的錨固范圍比較有限，且對巖體的位移影響較小，其影響范圍沿錨桿長度方向基本上與錨桿的長度相近，垂直于錨桿方向上2m左右。從圖中可知，以端部錨固的錨桿為中心，1m處巖體的位移已經(jīng)減小為中心巖體位移的1/10。

圖2 計算模型垂直位移

圖3 計算模型全位移

圖4 計算模型錨桿截面垂直位移

圖5 計算模型錨桿截面全位移

2.2 錨桿群錨固模型位移特征分析

錨桿群錨固有限元計算模型的位移特征如圖6～圖9所示。

圖6 計算模型排距方向垂直位移

圖7 計算模型排距方向全位移

圖8 計算模型排距方向錨桿截面垂直位移

圖9 計算模型排距方向錨桿截面全位移

從圖6～圖9可知，錨桿群對巖體的錨固范圍有所增加，錨桿群對巖體的位移影響較大，沿著錨桿的長度方向基本上與錨桿的長度差不多，垂直于錨桿方向上的延伸范圍大概為1m。從圖中可知，以端部錨固的錨桿為中心，0.5m處巖體的位移已經(jīng)減小為中心巖體位移的1/5。

3 結(jié) 語

從上述研究可知，當(dāng)預(yù)應(yīng)力錨桿錨固段的長度為0.5m時，錨桿之間的間距、排距應(yīng)為0.9m。巖體結(jié)構(gòu)的變化對所支護巖體的位移分布起主導(dǎo)作用。錨桿的排距逐漸加大，錨桿對巖體的支護效果將逐漸變差。

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2012－04－18）

劉文仕（1974－），男，貴州遵義人，工程師，主要從事測量工程與安全工程研究。