国家自然科学基金(51104152)
- 作品数：9 被引量：294H指数：7
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- 深井矩形巷道围岩预应力锚固作用及演化分析被引量：17
- 2013年
- 针对煤矿深部巷道顶板锚固作用机理认识上所存在的问题,基于矩形巷道受力分析得出Hoek-Brown本构模型计算公式.在对Hoek-Brown本构模型简化的基础上,采用FLAC3D数值模拟软件,分析了在不同预紧力作用下锚固系统对巷道顶板的作用,得出了在不同围岩条件下的最佳预紧力值.采用动态响应计算模式对锚固单元受巷道掘进动载影响进行计算,结果表明在巷道掘出5m内,锚杆均承受了多次动载影响,顶板中部锚杆轴力增量为边角锚杆的1.95倍,锚固段增量占总增量的84%,锚固剂可以吸收较多动力波.
- 郑西贵张磊张农刘娜
- 关键词：预应力锚固巷道顶板FLAC3D
- 丁集矿1262(1)运输顺槽锚杆支护数值模拟分析
- 2012年
- 本文以丁集煤矿1262(1)工作面运输顺槽为研究对象,为确定合理的锚杆支护参数,采用FLAC2D4.0模拟分析了不同锚杆长度、不同顶板锚索个数以及帮部支护是否采用锚索梁对巷道稳定变形的影响。研究结果表明,对于类似深部巷道只有通过加长锚杆长度、增加顶板锚索数量和强化帮部控制,继而达到加大锚杆锚固区范围,提高巷道顶板承载能力和围岩完整性的目的,才能实现深部巷道的长期稳定。
- 赵一鸣
- 关键词：锚杆支护数值模拟锚索
- 深井巷道挠曲褶皱性底臌机理与控制技术被引量：40
- 2014年
- 为研究巷道底臌的破坏机理,提高底板岩层的长期稳定和控制,保证矿井的运输生产正常,采用理论推导的方法,分析了巷道底板滑移线场、极限载荷和速度的运移演化特征,对大屯矿区千米深井层状岩体挠曲褶皱性巷道的底臌机理和控制手段进行了探讨。结果表明:巷道宽度和底板岩层内摩擦角是影响巷道底板应力区分布特征的主要因素,给合推导出的反底拱锚固梁力学模型可以对底板支护强度和锚固参数进行设计,可有效控制底臌。特别对于深井层状岩体巷道底板支护强度应达到0.4 MPa时,底板岩层可达到长时稳定,孔庄煤矿2 a期巷道底臌量小于10 mm,表明研究成果具有较强的可行性与实用性。
- 郑西贵刘娜张农花锦波冯晓巍
- 关键词：深井底臌机理层状岩体反底拱
- 掘采全过程沿空掘巷小煤柱应力分布研究被引量：175
- 2012年
- 基于理论分析、FLAC3D数值模拟及现场工程实践的方法,研究了不同宽护巷煤柱沿空掘巷掘采全过程的应力场分布规律,分析了煤柱宽度对沿空掘巷煤柱和实体帮应力演化的影响。提出确定沿空掘巷合理煤柱宽度时,不仅需考虑掘巷扰动影响,还应将本工作面的超前采动影响作为一个重要影响因素。研究结果表明:仅考虑掘巷扰动影响时,沿空掘巷煤柱宽度应大于6 m,此时掘巷稳定后围岩变形量较小;当考虑超前采动影响时,煤柱增加到8 m后不仅对控制回采期间沿空掘巷两帮变形量的作用不再显著增加,反而会使顶底板变形量增大,因此合理的护巷煤柱宽度为8 m。
- 郑西贵姚志刚张农
- 关键词：沿空掘巷煤柱稳定性应力分布
- 煤矿巷道树脂锚固体力学行为及锚杆杆体承载特性研究被引量：18
- 2012年
- 目前锚杆(索)支护技术是我国地下煤矿开采中普遍采用的一种主动控制巷道围岩稳定的支护技术。但由于锚杆支护加固对象的复杂性,至今锚杆支护原理还没有一个统一全面的认识,对于复杂条件下锚杆的锚固机理、与围岩相互作用关系、应力分布规律及锚杆杆体承载特性等问题需要更深入的研究。论文采用理论分析、数值模拟、现场实测、实验室试验和工程实践相结合的综合研究手段,围绕树脂锚固体力学行为及锚杆杆体承载特性展开研究。论文研究的主要工作如下:(1)总结分析了树脂锚固体4类主要失效类型,着重分析了黏结失效类型中树脂锚固体空洞锚固失效和长时蠕变失效的两种形式。建立了空洞树脂锚固体拉拔状态下的力学模型,推导并求出了空洞树脂锚固体拉拔状态下沿锚固方向上杆体内拉应力分布的理论公式;同时建立了考虑锚固层黏弹特性树脂锚固体拉拔状态下的长时蠕变力学模型,推导并求出了与时间有关的杆体拉应力和锚固层-杆体界面剪应力分布公式,并求解了恒力长时作用下的树脂锚固体杆体外端点位移的近似公式,同时得到了锚固体产生破坏的极限拉拔力。(2)通过实验室力学试验,获得了围岩、锚杆等力学参数。基于ABAQUS数值模拟软件,验证了两种锚固体理论力学模型,研究了两种模型中杆体应力沿锚固方向上的分布规律,揭示了拉拔过程中锚固体内应力和位移的演化过程;着重阐述了长时蠕变模型杆体应力传递的3个阶段,分析了杆体的极限抗拉拔力与时间的关系。同时,分析了锚杆直径、锚固层厚度、钻孔直径、围岩强度等参数对树脂锚固体杆体拉拔状态下的力学特性影响。(3)采用预拉力锚固系统锚固作用综合实验台,研究了不同预拉力下锚杆杆体应力和弯矩的分布特征及其变化速率;通过测力锚杆井下拉拔试验,揭示了预�
- 赵一鸣
- 关键词：锚固段
- 基于FLAC^(3D)的中空注浆锚索数值分析被引量：7
- 2016年
- 针对中空注浆锚索出现的受力问题,利用FLAC^(3D)内置的cable结构单元对中空注浆锚索进行模拟拉拔实验,分析中空注浆锚索在全长锚固时锚索在不同拉拔载荷下围岩和锚索的应力位移演化规律以及锚索轴力演化特征。模拟结果表明:在相同拉拔载荷下,中空注浆锚索周围0~0.5 m范围内的围岩,越靠近中空注浆锚索的围岩位移变化量越大;在不同载荷同一位置围岩的位移随着拉力的增加而逐渐增大,围岩位移沿着索体径向方向上总体呈负指数下降,随着拉力逐渐增加,在锚索与锚固剂的连接面处岩体应力由拉应力逐渐变为压应力。当拉拔载荷在400~440 kN时,锚索位移量突然增加,锚索逐渐发生破坏,破坏之前,最大位移量达到250 mm左右,瞬间被拉断后,锚索位移量达到400 mm左右。在不同拉拔载荷下,锚索受力由锚索底部逐渐传递到锚固段,剪切滑移破坏逐渐上升,最终导致锚索发生破断。通过模拟和现场实践表明应用中空注浆锚索支护巷道具有一定实用性。
- 刘娜黄中峰郑西贵
- 关键词：中空注浆锚索FLAC3D围岩位移
- 原孔位多次应力解除地应力测试方法与实践被引量：12
- 2013年
- 针对影响深部煤矿巷道围岩稳定的地应力因素,基于深埋巷道围岩体应力分布的力学特征和地应力钻孔解除法原理,探讨了在同一钻孔内间隔一定距离进行反复多次解除的地应力测试方法,建立了判别原始应力的科学依据,根据基准孔和校验孔的测量结果,可以推算出其他测点原岩应力区与巷道半径之间的关系。工程实践表明:在千米埋深的大屯矿区孔庄煤矿井底车场区域,基准孔在3.7R处进入了原岩应力区,实测垂直原岩应力值为23.3 MPa,并在校验孔和推广孔得到了验证。
- 郑西贵花锦波张农张磊曹栩
- 关键词：地应力应力解除判据
- 基于ANSYS的U型钢反拱梁承载性能及稳定性分析被引量：10
- 2015年
- 针对U型钢截面反拱梁失稳破坏问题,应用CAD与ANSYS两软件联合建立U型钢反拱梁有限元模型,采用ANSYS内置的非线性屈曲分析模块,模拟分析U25,U29和U36这3种不同截面反拱梁在承受径向均布载荷条件下临界屈曲载荷和极限承载力与反拱圆心角之间的关系,并在求解过程中监测跨中节点竖向载荷-位移曲线。ANSYS数值模拟分析结果表明:3种截面反拱圆心角在70°时临界屈曲载荷达到最大值,随后圆心角加大则屈曲载荷平均以4.0%的速度缓慢下降,表明反拱梁在圆心角70°时稳定性最好;当反拱梁圆心角小于70°时,反拱极限承载力以34.3%的增幅递增,呈快速增长趋势;当圆心角大于70°时,反拱承载力则以14.5%的增幅缓慢增长,增幅速度较为平缓。研究结果为工程应用提供了可行方法和理论依据。
- 郑西贵刘娜冯晓巍张农付世雄花锦波
- 关键词：U型钢极限承载力屈曲载荷
- 预应力锚杆锚固段应力分布规律及分析被引量：16
- 2012年
- 为揭示预应力锚固机理及优化围岩支护参数,基于前人对锚固力的研究,对锚杆—围岩系统进行理论分析,得出弹性状态下围岩体内剪应力及压应力分布表达式,借助Matlab数值计算软件,计算不同锚固方式、围岩性质、锚杆直径及预紧力下预应力在杆体及围岩中的分布情况。结果表明:不同锚固方式下,预应力分布形式基本相同,作用范围不同,加长锚固方式可增大预应力的作用范围;预应力锚固在软岩中的效果较硬岩好;增加锚杆直径可以改善黏锚力在围岩中的扩散效果;增加预紧力无法改变锚固段预应力扩散范围,但可以提高其应力峰值,同时可提高孔口附近围岩的压应力,对表层围岩应力状态的改善效果较好。
- 郑西贵张农薛飞
- 关键词：预紧力锚固方式影响因素
