复合扩管式锚索恒阻器的研发与试验研究

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作者 贾后省 张志明 +4 位作者 刘少伟 王林 江文渊 彭博 付孟雄 《煤炭学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2024年第6期2604-2614,共11页

深部高应力、软弱围岩、强烈采动影响等条件下的巷道围岩频繁出现大变形,此类围岩大变形支护可控性普遍较差,常规锚索因其较低的延伸率无法适应巷道大变形而大量破断或锚固失效,导致巷道出现冒顶隐患。针对此类问题,研发了一种与常规锚... 深部高应力、软弱围岩、强烈采动影响等条件下的巷道围岩频繁出现大变形,此类围岩大变形支护可控性普遍较差,常规锚索因其较低的延伸率无法适应巷道大变形而大量破断或锚固失效,导致巷道出现冒顶隐患。针对此类问题,研发了一种与常规锚索配合使用的复合扩管式恒阻器,其结构主要由止进端盖、扩径管、一体式托盘和锥式锁具组成,通过锥式锁具克服扩径管“扩胀—摩削”所产生的近似恒定的复合阻力,实现围岩大变形过程中的锚索支护阻力恒定,通过理论分析、数值模拟和静力拉伸试验等综合研究方法,系统分析和试验了复合扩管式恒阻器的力学特性和工作稳定性,掌握了该恒阻器扩径增量、锁具锥角对扩径管变形及恒阻器复合阻力的影响规律。试验结果表明:恒阻器复合阻力主要分为阻力快升段和近恒定阻力段2个过程,且近恒定阻力段作为主要阶段达到试验全程的85%~90%;锁具锥角、扩径增量直接影响了扩径管变形及恒阻器力学特性,锁具锥角小于20°时,扩径管变形均匀且恒阻器复合阻力发挥稳定,而扩径增量则决定了恒阻器复合阻力的大小,可通过调整扩径增量获取需要的锚索恒阻力;Ф17.8 mm锚索条件下,当锁具锥角为15°、扩径增量为5 mm时,恒阻器恒定阻力约为265.92 kN,Ф21.8 mm锚索条件下,当锁具锥角为15°,扩径增量为8 mm时,恒阻器恒定阻力约为424.15 kN,且工作状态稳定可靠,可较好的符合大变形巷道的恒阻支护要求。此外,该恒阻器还具有工作稳定性强、恒阻行程及阻力可调、结构简单、安装便捷等特点,是大变形巷道围岩控制技术的有效补充。 展开更多

关键词 大变形巷道 复合扩管 锚索恒阻 拉伸试验

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基于恒阻大变形锚索的滑坡监测预警系统研发及应用 被引量：44

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作者 陶志刚 李海鹏 +2 位作者 孙光林 尹利洁 张秀莲 《岩土力学》 EI CAS CSCD 北大核心 2015年第10期3032-3040,共9页

随着人类建设活动的日益频繁,天然边坡人工扰动诱发的滑坡灾害逐渐增多,已经严重威胁到人员和工程构筑物的安全与稳定,滑坡监测变得越来越重要。介绍了一种经过改进后的滑坡监测预警系统,该装置基于北斗卫星和通用分组无线服务技术(GPRS... 随着人类建设活动的日益频繁,天然边坡人工扰动诱发的滑坡灾害逐渐增多,已经严重威胁到人员和工程构筑物的安全与稳定,滑坡监测变得越来越重要。介绍了一种经过改进后的滑坡监测预警系统,该装置基于北斗卫星和通用分组无线服务技术(GPRS)双路通讯平台,采用zigbee技术构建多跳自组织无线传感器网络,利用具有能量吸收特性的恒阻大变形锚索替换原来的常规锚索作为传力装置,保证边坡岩体变形2 m锚索不被拉断,实现了对大变形滑坡灾害的全过程监测预警目标。另外,按照红、橙、黄、蓝4个颜色等级,建立了临滑、近滑、次稳定和稳定4级预警准则,并开发出3D自动搜索和处理软件系统,嵌入监测区地形地貌遥感图、地质断面图、监测点分布图等矢量地图,具有自动搜索、监测数据智能处理、监测曲线自动显示和监测信息快速查询等功能。该系统已在南芬露天铁矿推广应用,根据预警准则成功对2011年10月5日发生的滑坡灾害提前5 d发出预警信息,并结合降雨量和累计采矿量监测数据,耦合对比分析滑坡前、后各参数的演变特征,证明滑动力监测参数是滑坡超前预警的惟一有效参数。该系统的成功应用为其他类似边坡的超前监测预警提供了理论和实践依据。 展开更多

关键词 滑坡监测 恒阻大变形锚索 无线传感器网络 实时监测 预警准则

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基于大变形升阻锚索深埋巷道围岩稳定性控制研究 被引量：5

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作者 孟波 尹乾 +2 位作者 靖洪文 刘盛东 贾邦国 《Journal of Central South University》 SCIE EI CAS CSCD 2024年第2期558-575,共18页

研发了一种新型大变形升阻锚索支护结构,通过串联6个壁厚5 mm含环形V槽的直管型钢结构实现锚索吸能让压,吸能率为44.55 J/g。拉拔试验结果表明新型锚索极限变形量(221.58 mm)与普通传统锚索相比增加了4.87倍,具有大变形、增阻及高吸能... 研发了一种新型大变形升阻锚索支护结构,通过串联6个壁厚5 mm含环形V槽的直管型钢结构实现锚索吸能让压,吸能率为44.55 J/g。拉拔试验结果表明新型锚索极限变形量(221.58 mm)与普通传统锚索相比增加了4.87倍,具有大变形、增阻及高吸能等优良性能。通过离散元UDEC程序的二次开发,模拟了新型大变形增阻锚索支护阻力−变形曲线的双弹性阶段。采用新型锚索对深埋巷道围岩支护效果数值模拟结果表明,与无支护及传统锚索支护相比,顶板下沉量分别减小了88.33%与74.64%,稳定状态下最大主应力峰值分别减小了23.15%与18.34%,塑性区厚度分别减小了37.50%与62.50%。最后将新型大变形增阻锚索成功应用于真实巷道,两帮最大收敛变形量约为300 mm,实现了较好的支护效果。 展开更多

关键词 大变形 增阻 吸能结构 锚索 稳定控制 工程应用

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高恒阻大变形锚索静力学特性数值模拟分析及应用 被引量：7

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作者 陶志刚 李梦楠 +2 位作者 庞仕辉 谷明 何满潮 《矿业科学学报》 2020年第1期34-44,共11页

近些年,滑坡地质灾害发生的强度和频率逐年上升。在滑坡发生过程中,传统预应力锚索无法抵抗岩土体大变形而发生拉断、破坏、失效等问题。针对上述问题,自主研发了三种不同类型的高恒阻大变形锚索(NPR锚索),其核心结构由恒阻装置与传统... 近些年,滑坡地质灾害发生的强度和频率逐年上升。在滑坡发生过程中,传统预应力锚索无法抵抗岩土体大变形而发生拉断、破坏、失效等问题。针对上述问题,自主研发了三种不同类型的高恒阻大变形锚索(NPR锚索),其核心结构由恒阻装置与传统锚索连接组成。首先,通过现场静力拉伸试验,得到该新型锚索结构最大恒阻力值约850 kN,最大变形量达2000 mm;其次,在ABAQUS中采用STATIC,GENERAL准静态分析方法对静力拉伸条件下恒阻装置的应力应变特性进行数值模拟分析,分析结果证明NPR锚索拉伸过程是一个恒阻且吸收能量的过程;最后,现场应用验证了NPR锚索结构能够随着边坡失稳而产生大变形的特性,避免了传统锚索因大变形而被拉断破坏,实现了滑坡灾害防治、监测、预报智能一体化的目标,为合理解释滑坡体运移规律与监测预警曲线之间的关系提供了科学依据。 展开更多

关键词 恒阻大变形锚索 数值分析 负泊松比 静力拉伸

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恒阻大变形锚索力学特性及其在深部切顶留巷中的应用 被引量：17

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作者 陈上元 赵波 +4 位作者 赵菲 袁广祥 王洪建 王小东 郭志飚 《煤炭工程》 北大核心 2020年第11期103-107,共5页

为解决深部围岩变形量大、常规支护材料易破断失效的问题,对恒阻大变形锚索结构、工作原理及力学特性进行了研究。室内试验结果显示:恒阻锚索在静力拉伸和动力冲击过程中均能保持350kN的恒定工作阻力,显示了恒阻锚索良好的抵抗冲击、恒... 为解决深部围岩变形量大、常规支护材料易破断失效的问题,对恒阻大变形锚索结构、工作原理及力学特性进行了研究。室内试验结果显示:恒阻锚索在静力拉伸和动力冲击过程中均能保持350kN的恒定工作阻力,显示了恒阻锚索良好的抵抗冲击、恒阻吸能特性。将恒阻锚索应用到深部切顶留巷工程中,留巷期间恒阻锚索大部分都产生一定的缩进量,较好地吸收了深部围岩变形能量,留巷围岩在滞后工作面约300m时达到稳定状态,各项指标均能满足现场使用要求,恒阻锚索较好地控制了深部留巷围岩变形,从而验证了恒阻锚索支护的可靠性。 展开更多

关键词 恒阻大变形锚索 力学特性 切顶留巷 深部开采

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店坪矿动压巷道恒阻大变形锚索支护技术 被引量：8

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作者 苏夏收 王炯 +1 位作者 马福杰 高韧 《煤炭科学技术》 CAS 北大核心 2018年第S1期6-11,共6页

店坪煤矿一直以来都存在大量优质煤碳浪费、采掘接续紧张的问题,为此决定引进切顶卸压自动成巷无煤柱开采技术,该技术是以恒阻大变形锚索支护技术及双向聚能预裂切缝技术为核心,以切顶支架和挡矸支护为辅的革命性沿空留巷技术。研究结合... 店坪煤矿一直以来都存在大量优质煤碳浪费、采掘接续紧张的问题,为此决定引进切顶卸压自动成巷无煤柱开采技术,该技术是以恒阻大变形锚索支护技术及双向聚能预裂切缝技术为核心,以切顶支架和挡矸支护为辅的革命性沿空留巷技术。研究结合5-200工作面实际地质条件,通过理论计算确定了各项支护参数,成功留巷942 m,并在下个工作面回采时进行了成功复用。该技术不仅节约了煤炭资源、缓解了接续紧张,还延长了矿井服务年限,为矿井进一步的发展提供了技术支持,也为相同或相近地质条件煤层的开采提供了新的发展方向,为该技术的推广应用提供了借鉴。 展开更多

关键词 切顶卸压 自动成巷 动压巷道 恒阻锚索

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高地应力软岩隧道围岩大变形NPR锚索控制方法研究 被引量：21

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作者 陶志刚 任树林 +3 位作者 王丰年 乔亚飞 唐绍武 何满潮 《隧道建设（中英文）》 北大核心 2020年第S02期82-92,共11页

为解决高地应力软岩隧道建设过程中支护结构破坏、围岩大变形等问题,依托地处炭质板岩地层,具有地质构造复杂、断层发育、埋深大、地应力极高等特点的木寨岭特长公路隧道工程,对隧道围岩NPR锚索支护方案进行研究。首先,采用原位试验、... 为解决高地应力软岩隧道建设过程中支护结构破坏、围岩大变形等问题,依托地处炭质板岩地层,具有地质构造复杂、断层发育、埋深大、地应力极高等特点的木寨岭特长公路隧道工程,对隧道围岩NPR锚索支护方案进行研究。首先,采用原位试验、现场勘察和室内试验方法,对其地质条件及破坏成因进行分析;然后,利用自主研发的高预紧力恒阻大变形锚索(NPR锚索)材料,设计出一种能够控制公路隧道围岩大变形的NPR锚索综合控制体系;最后,使用该控制体系在现场进行工业性试验,通过对NPR锚索加固区的围岩变形量、钢拱架应力和NPR锚索受力进行实时监测,分析NPR锚索支护方案的围岩控制效果。试验结果表明:采用NPR锚索“非对称布设和长-短锚索组合搭配”的综合控制体系,能有效控制隧道围岩初期支护大变形难题,最大变形量从2936 mm控制到240 mm以内,消除了初期支护侵限、开裂等破坏隐患,控制效果显著。 展开更多

关键词 软岩隧道 支护设计 恒阻大变形锚索(npr锚索) 围岩变形机制 高地应力 炭质板岩

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坚硬厚层顶板切顶卸压自成巷恒阻锚索支护应用 被引量：9

8

作者 王炯 刘雨兴 +3 位作者 马新根 蒋骞骞 张正俊 高韧 《煤炭工程》 北大核心 2019年第10期46-49,共4页

为了控制塔山煤矿8304工作面在切顶卸压过程中巷道顶板的下沉变形现象,保证成巷过程及巷道二次复用期间顶板围岩的稳定性,在预留巷道顶板原支护的基础上采用恒阻大变形锚索对顶板进行补强支护。运用理论计算并结合现场实际条件,选用长度... 为了控制塔山煤矿8304工作面在切顶卸压过程中巷道顶板的下沉变形现象,保证成巷过程及巷道二次复用期间顶板围岩的稳定性,在预留巷道顶板原支护的基础上采用恒阻大变形锚索对顶板进行补强支护。运用理论计算并结合现场实际条件,选用长度为9. 3m,支护密度0. 8根/m^2的恒阻大变形锚索加固顶板。现场应用结果表明:巷道顶板下沉量较小,成巷效果良好,可以满足复用生产要求,说明恒阻大变形锚索能很好适应切顶卸压自成巷对巷道顶板的变形影响,也为其他类似条件下沿空留巷顶板支护提供一定参考。 展开更多

关键词 切顶卸压 自成巷 顶板支护 恒阻大变形锚索 无煤柱

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NPR锚索支护下相交隧道围岩变形规律及破坏机理 被引量：2

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作者 陶志刚 杜志锋 +3 位作者 刘凇源 郭爱鹏 毛亚东 曹诗定 《煤炭学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2023年第S02期473-484,共12页

城市交通逐渐向地下发展,地下立交中相交隧道数量日益增加。为探究复杂地质条件下相交隧道的变形规律,以深圳南龙地下立交隧道相交隧道段为工程背景,通过物理模型试验探索相交隧道在开挖支护及超载状态下的变形机理。首先自主设计三维... 城市交通逐渐向地下发展,地下立交中相交隧道数量日益增加。为探究复杂地质条件下相交隧道的变形规律,以深圳南龙地下立交隧道相交隧道段为工程背景,通过物理模型试验探索相交隧道在开挖支护及超载状态下的变形机理。首先自主设计三维模型试验系统,并通过相似理论计算,进行了多种岩样及支护材料的配制;其次在模型搭建完成后,基于开挖补偿理论,利用缩尺NPR(Negative Poisson’s Ratio)锚索对相交隧道进行开挖支护。通过对隧道应变、位移及NPR锚索轴力的分析,得到隧道开挖状态下的应力重分布特征;最后,对隧道进行超载试验,结合数据及现象分析,揭示了相交隧道合建结构的围岩破坏机理。研究结果表明:相交隧道在开挖贯通时,合建区域岩体因隧道开挖产生应力损失,会对已经开挖支护完的隧道造成轻微影响。隧道贯通加载时,相交隧道的破坏分为3个阶段:拱顶应力集中区沉降阶段、合建结构的破坏阶段和隧道洞口破坏阶段。具体表现:首先是上层隧道合建区域拱顶开始出现沉降,然后下层隧道出现底鼓,最后应力传播至边界,使得洞口上方垮塌。试验中采用NPR锚索对相交隧道进行支护,现象和数据表明,开挖阶段隧道合建区的沉降影响到NPR支护段,由于NPR锚索的高应力补偿特点,支护段并未出现明显沉降。试验验证了NPR锚索在相交隧道的支护效果,可为类似工程支护提供一种新的思路。 展开更多

关键词 npr锚索 相交隧道 围岩变形规律 应力补偿 破坏机理

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层状反倾边坡破坏机制及NPR锚索控制效果物理模型试验 被引量：24

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作者 陶志刚 任树林 +3 位作者 郝宇 李强 付强 何满潮 《岩土力学》 EI CAS CSCD 北大核心 2021年第4期976-990,共15页

以内蒙古长山壕露天矿区大规模倾倒失稳反倾边坡为工程背景。首先基于相似理论构建层状反倾边坡地质概化物理模型,开展在未加固、普通锚索加固(PR锚索)及恒阻大变形锚索加固(NPR锚索)3种不同工况条件下边坡控制效果物理模型试验。然后... 以内蒙古长山壕露天矿区大规模倾倒失稳反倾边坡为工程背景。首先基于相似理论构建层状反倾边坡地质概化物理模型,开展在未加固、普通锚索加固(PR锚索)及恒阻大变形锚索加固(NPR锚索)3种不同工况条件下边坡控制效果物理模型试验。然后使用红外热成像系统、应变监测系统和数字散斑位移测量系统,对反倾边坡开挖试验全过程的温度场、应变场和位移场进行综合监测。最后,研究层状反倾边坡变形特征和失稳机制,对比分析不同加固对策下的加固效果。研究结果表明:层状反倾边坡变形过程具有明显的"叠合悬臂梁"变形特征,其倾倒机制主要表现为岩层初始裂纹产生、岩层裂纹发育以及滑动面贯通边坡失稳3个阶段。PR锚索在边坡开挖过程中断裂失效,无法抵抗边坡大变形失稳。NPR锚索具有高恒阻、大变形以及吸收能量的超强特性,有效防止反倾边坡倾倒失稳的发生,为边坡工程加固提供了一种新的思路。 展开更多

关键词 反倾边坡 模型试验 加固对策 npr锚索 倾倒变形

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深埋高应力隧道软岩大变形开挖补偿控制研究

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作者 陶志刚 许闯 +2 位作者 李勇 王祥 王欢 《西安科技大学学报》 北大核心 2025年第1期86-97,共12页

随着中国西部地区隧道工程建设的蓬勃发展,深埋、高应力、高海拔隧道的软岩大变形灾害愈发严重,已经成为隧道灾害控制领域的研究重点和难点。位于横断山脉的大亮山公路隧道因其埋深大、断层多、突涌水、围岩强度低、地应力高等特点,隧... 随着中国西部地区隧道工程建设的蓬勃发展,深埋、高应力、高海拔隧道的软岩大变形灾害愈发严重,已经成为隧道灾害控制领域的研究重点和难点。位于横断山脉的大亮山公路隧道因其埋深大、断层多、突涌水、围岩强度低、地应力高等特点,隧道围岩大变形现象十分严重。为了探索这种类型隧道围岩大变形控制策略,提出了一种基于NPR材料的深埋隧道软岩大变形开挖补偿控制对策,为了验证其可行性和科学性,通过现场观测、室内物理模型试验与数值模拟进行深入研究。结果表明:NPR锚索可承受的最大动力冲击荷载为284.811 kN,抗冲击性能最高约为Q235锚杆的2倍,非线性吸能效果显著;NPR锚索开挖补偿控制体系能够有效调节围岩应力分布特征,及时为受开挖扰动的围岩提供补偿支护力,约束围岩塑性区扩展并吸收围岩释放的变形能;在正常与超载条件下,分别将软岩隧道围岩变形量控制在3 mm与5.8 mm以内,且无明显应力集中区域;NPR锚索开挖补偿支护体系可有效约束隧道围岩位移,最大水平位移量控制在3.35 mm以内,最大竖向位移量控制在15.21 mm以内。NPR锚索补偿开挖支护体系能够有效控制深埋高应力隧道软岩大变形灾害。 展开更多

关键词 npr锚索 软岩隧道 大变形灾害 物理模型试验

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负泊松比效应锚索的力学特性及其在冲击地压防治中的应用研究 被引量：116

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作者 何满潮 王炯 +1 位作者 孙晓明 杨晓杰 《煤炭学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2014年第2期214-221,共8页

冲击地压发生强度、危害程度及频次呈急剧增加趋势,现有支护材料无法满足冲击力作用下巷道防护的要求,基于负泊松比材料的特殊力学特性,结合井下巷道冲击大变形控制的需求,研发了具有负泊松比效应新型高恒阻大变形锚索。采用室内力学实... 冲击地压发生强度、危害程度及频次呈急剧增加趋势,现有支护材料无法满足冲击力作用下巷道防护的要求,基于负泊松比材料的特殊力学特性,结合井下巷道冲击大变形控制的需求,研发了具有负泊松比效应新型高恒阻大变形锚索。采用室内力学实验和现场爆破模拟冲击试验相结合的方法,对新型锚索的防冲力学特性进行了研究,结果表明恒阻锚索能够在静力拉伸作用下产生滑移拉伸变形的同时保持350 kN左右的恒定阻力,多次落锤冲击动力作用下,能够通过保持恒定阻力并产生拉伸变形来吸收冲击能量。以沈阳红阳三矿1213回风联络巷为工程背景,提出了现场采用爆破形式模拟冲击地压的现场防冲方案,试验表明高恒阻大变形锚索在爆炸冲击力作用下可以产生瞬间滑移变形,从而吸收爆炸产生的冲击能量,并具有保持恒定阻力的特殊力学性能;通过现场对比试验可知,在相同当量爆破冲击能量作用下,普通锚索试验段完全崩垮,恒阻锚索试验段整体稳定,验证了恒阻大变形锚索比普通锚索具有更好的抗冲击力学性能。 展开更多

关键词 冲击地压 负泊松比效应 恒阻大变形锚索 现场防冲试验 防冲力学特性

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富水断层带隧道变形力学机制及双梯度注浆NPR补偿对策 被引量：3

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作者 陶志刚 周子琮 +3 位作者 杨晓杰 霍树森 孙吉浩 杜志锋 《矿业科学学报》 CSCD 2023年第6期768-779,共12页

云南他白依隧道位于青藏高原东麓,穿越多条断层构造带,其围岩软弱破碎,遇水强度骤降。原设计方案下围岩存在米级大变形,出现了拱架扭曲、仰拱隆起和突泥涌水等灾害。针对富水断层带隧道围岩破碎难题,首先通过矿物成分分析、点荷载试验... 云南他白依隧道位于青藏高原东麓,穿越多条断层构造带,其围岩软弱破碎,遇水强度骤降。原设计方案下围岩存在米级大变形,出现了拱架扭曲、仰拱隆起和突泥涌水等灾害。针对富水断层带隧道围岩破碎难题,首先通过矿物成分分析、点荷载试验及地应力测试,分析了富水断层带隧道变形力学机制及其转化,通过未注浆、常规注浆及双梯度注浆的围岩承载力试验,确定采用双梯度注浆工艺进行NPR锚索锚固;然后,通过数值模拟及现场试验,得出了最佳锚索数目;最后,通过现场应用,基于监测数据验证了双梯度注浆及高预紧力长短NPR锚索支护体系的可靠性。研究结果可为类似富水断层带隧道的大变形灾害控制提供参考。 展开更多

关键词 富水断层带 软岩大变形 双梯度注浆 npr锚索

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跨断层切顶卸压自成巷顶板变形机理及控制技术研究 被引量：2

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作者 郭志飚 赵元欣 +3 位作者 杨东山 高敬威 尹松阳 蒯孝辉 《煤炭科学技术》 EI CAS CSCD 北大核心 2024年第6期14-28,共15页

针对跨断层切顶卸压自成巷顶板变形大不易支护的问题,以棋盘井煤矿东区11101工作面运输巷为工程背景,探究跨断层切顶卸压自成巷顶板变形机理,研究“切顶卸压+恒阻锚索”支护对跨断层切顶卸压自成巷顶板变形的控制效果。建立力学分析模... 针对跨断层切顶卸压自成巷顶板变形大不易支护的问题,以棋盘井煤矿东区11101工作面运输巷为工程背景,探究跨断层切顶卸压自成巷顶板变形机理,研究“切顶卸压+恒阻锚索”支护对跨断层切顶卸压自成巷顶板变形的控制效果。建立力学分析模型研究断层及切顶卸压自成巷顶板各相关参数对巷道直接顶应力的影响,将切顶卸压自成巷顶板变形过程划分为4个阶段,研究巷道顶板各阶段及总垂直位移量计算方法并给出计算公式,并将相关参数代入公式求解跨断层切顶卸压自成巷顶板垂直位移量;利用3DEC数值模拟软件建立跨断层切顶卸压自成巷数值计算模型,研究断层附近巷道顶板应力应变演化规律及恒阻锚索控制效果,研究结果表明:数值模拟上下盘巷道顶板变形数据与理论分析所得数据结果误差分别为1.14%、4.04%;恒阻锚索能够有效减小巷道顶板变形,与未使用恒阻锚索模型相比,上盘巷道切缝侧顶板垂直位移量减小至16.8%,下盘巷道切缝侧顶板垂直位移量减小至50.7%;上下盘巷道顶板在工作面回采过巷道测点断面过程中出现不同程度的应力集中,其中上盘巷道顶板的垂直应力集中值大于下盘巷道,分别为5.72 MPa和4.48 MPa;恒阻锚索通过减缓断层附近巷道顶板变形速率,待巷旁碎石帮充填完成后与碎石帮共同对巷道顶板变形进行控制;将11101工作面运输巷围岩位移监测数据与理论模型计算结果相比较,误差均在10%以内,证明“切顶卸压+恒阻锚索”支护方式对跨断层巷道顶板变形具有良好的控制效果。 展开更多

关键词 切顶卸压 跨断层开采 3DEC 顶板变形 应力应变演化 恒阻锚索

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南山煤矿软岩巷道恒阻控制对策研究 被引量：1

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作者 吴永纯 《中国矿业》 北大核心 2016年第6期91-94,99,共5页

本文通过对南山煤矿东部区工程地质条件和工程现状的调查研究,发现该区域巷道发生变形破坏的范围大,具有顶板下沉量大、两帮变形严重且呈明显的不对称性、底臌等特征,因此在对该区域软岩巷道进行支护时,应使用既要满足在巷道变形初期能... 本文通过对南山煤矿东部区工程地质条件和工程现状的调查研究,发现该区域巷道发生变形破坏的范围大,具有顶板下沉量大、两帮变形严重且呈明显的不对称性、底臌等特征,因此在对该区域软岩巷道进行支护时,应使用既要满足在巷道变形初期能及时阻止围岩变形,又要满足能够持续性的吸收围岩释放出的巨大能量的支护材料,并且还要解决底臌变形严重的问题。并据此有针对性的提出了以NPR高预应力恒阻锚杆(索)+底脚锚管索为支护方案的巷道稳定性控制对策,根据现场工程地质条件和围岩性质建立相应的工程地质模型,通过FLAC3D数值模拟对支护对策的可靠性进行验证。最后以南山矿东部区-120总回风巷为工程背景,将传统支护方式和新支护方案进行实际应用对比,现场监测结果证明了支护方案的合理性。 展开更多

关键词 软岩巷道支护 数值模拟 变形破坏机理 npr高预应力恒阻锚杆

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他白依隧道软岩大变形控制数值模拟优化分析及现场试验 被引量：4

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作者 李介立 张家国 +3 位作者 陈全胜 敖瑞 孙吉浩 关朋潇 《煤炭学报》 CSCD 北大核心 2024年第S2期659-673,共15页

以云南他白依隧道为研究工程背景,作为全线地质情况最复杂的隧道,其复杂性表现为:隧址区属构造溶蚀侵蚀区、地质状况多变、穿越多个断层破碎带、局部段落富水、岩石风化严重、构造应力影响剧烈等。在原支护作用下,出现了初支大变形、钢... 以云南他白依隧道为研究工程背景,作为全线地质情况最复杂的隧道,其复杂性表现为:隧址区属构造溶蚀侵蚀区、地质状况多变、穿越多个断层破碎带、局部段落富水、岩石风化严重、构造应力影响剧烈等。在原支护作用下,出现了初支大变形、钢拱架变形、突泥涌水等状况。采用现场调查、岩石结构分析和数值模拟等方法对围岩的变形和破坏机理进行了研究。围岩以强~全、中风化变质砂岩夹片岩和板岩为主。对岩体进行扫描电镜观察发现,片理结构明显、岩体结构相对松散、孔隙较发育。岩石中黏土矿物含量较高,主要成分为伊利石和绿泥石。区域地应力主要以构造应力为主,隧址区地下水受岩性、构造和地形地貌等因素控制,地下水的补给与降雨等密切相关,地下水主要以松散堆积层孔隙水、岩裂隙水和岩溶水形式赋存。在NPR锚索控制体系实施下,大变形治理效果显著,围岩大变形被有效控制在300mm内。为保证工程安全,提高施工效率,对NPR锚网和立体钢拱架耦合支护进行优化设计,利用FLAC^(3D)与PFC^(3D)软件对多个NPR锚索控制体系进行数值模拟,建立恒阻大变形效果的NPR锚网单元和双层立体钢拱架,对比分析各种方案下模拟得出的围岩变形图和支护结构位移图,再进行现场试验,将米级非对称变形控制结果与数值解进行分析对比,认为NPR锚网和立体钢拱架支护体系能够解决因围岩富水、突泥、破碎和局部高压涌水的工程技术难题,得到以NPR锚索为核心的不同支护工艺的耦合支护参数下隧道围岩的收敛变形演化规律。 展开更多

关键词 隧道工程 软岩大变形 npr锚索 数值模拟 现场试验

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西南地区节理化薄层软岩隧道大变形力学机理及支护控制方法 被引量：7

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作者 陶志刚 李梦楠 +2 位作者 张博 李慧茹 史广诚 《矿业科学学报》 CSCD 2023年第4期452-463,共12页

针对西南山区高地应力软岩隧道支护结构破坏、围岩大变形等问题,以云南昌宁隧道为工程背景,分析了隧道围岩大变形破坏模式及力学机理,开展了软岩隧道NPR锚索应力补偿支护技术应用研究工作。首先采用现场勘查和室内试验的方法,对隧道地... 针对西南山区高地应力软岩隧道支护结构破坏、围岩大变形等问题,以云南昌宁隧道为工程背景,分析了隧道围岩大变形破坏模式及力学机理,开展了软岩隧道NPR锚索应力补偿支护技术应用研究工作。首先采用现场勘查和室内试验的方法,对隧道地质条件及破坏成因进行分析;然后,研究了昌宁隧道影响围岩稳定性的主要控制因素和围岩破坏模式,提出了以NPR锚索为核心的应力补偿支护技术;最后,通过现场试验分析了NPR锚网耦合支护条件下昌宁隧道围岩控制效果。结果表明:岩层挤压弯折和层间剪切滑移是昌宁隧道围岩破坏的主要模式;以NPR锚索为核心的应力补偿支护技术能有效控制隧道围岩初期支护大变形,隧道围岩最大变形量从2150 mm降低到100 mm以内,效果显著。研究成果可为软岩隧道大变形的防治提供参考。 展开更多

关键词 软岩隧道 破坏模式 恒阻大变形锚索(npr锚索) 开挖补偿

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沿空切顶成巷段巷道围岩变形规律研究 被引量：17

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作者 汤建泉 霍雪峰 +2 位作者 杨华富 朱仲帅 刘洪亮 《矿业安全与环保》 北大核心 2020年第1期40-44,共5页

以宏景塔一矿回采工作面为研究对象,基于切顶卸压无煤柱自动成巷技术原理,采用数值模拟计算和现场实测的方法,对该矿成巷段巷道围岩支承压力分布及围岩变形规律进行分析。研究结果表明:随着工作面向前推进,巷道围岩支承压力呈先增大后... 以宏景塔一矿回采工作面为研究对象,基于切顶卸压无煤柱自动成巷技术原理,采用数值模拟计算和现场实测的方法,对该矿成巷段巷道围岩支承压力分布及围岩变形规律进行分析。研究结果表明:随着工作面向前推进,巷道围岩支承压力呈先增大后减小最后趋于稳定的变化趋势,支承压力稳定值为13.5 MPa;受工作面回采动压的影响,距离工作面70 m以内,锚索受力急剧增大到恒阻值、巷道围岩变形明显;距离工作面70~150 m,锚索受力迅速减小、巷道围岩变形逐渐变缓;在距离工作面150 m之后,锚索受力仅有微量变化、巷道围岩变形趋于稳定。因此确定支护体回撤保守安全位置为工作面后方150 m。工程实践表明:所设支护体回撤距离能够应对巷道围岩变形,成巷效果良好。 展开更多

关键词 切顶留巷 围岩变形 动压影响 支护体回撤 支承压力 恒阻大变形锚索

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千米深井切顶卸压自成巷支护技术及应用 被引量：8

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作者 郭志飚 王程中 +2 位作者 尹松阳 杨东山 张帅 《煤炭工程》 北大核心 2024年第5期58-62,共5页

为了解决深部复杂条件下的切顶卸压自成巷难题,以红阳三矿703工作面运输巷道为研究对象,从恒阻大变形锚索超前支护、切顶巷内支护、切顶巷旁支护三个方面研究了切顶卸压沿空成巷支护技术,并对现场试验巷道顶板受力以及巷道围岩变形量进... 为了解决深部复杂条件下的切顶卸压自成巷难题,以红阳三矿703工作面运输巷道为研究对象,从恒阻大变形锚索超前支护、切顶巷内支护、切顶巷旁支护三个方面研究了切顶卸压沿空成巷支护技术,并对现场试验巷道顶板受力以及巷道围岩变形量进行了监测。结果表明:在超前工作面实施爆破切顶能够极大降低巷道所受应力,成巷区巷道顶板整体下沉量较小,巷中顶板最大下沉量约385 mm,平均下沉量约280 mm,巷中底鼓最大值545 mm,碎石巷帮无明显侧鼓现象,实体煤帮无明显片帮现象,满足安全和使用要求,巷道围岩变形在可控范围内,留巷效果良好。 展开更多

关键词 千米深井 切顶卸压 沿空留巷 恒阻大变形锚索

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南芬露天采场楔形滑坡机理及滑动力监测预警分析 被引量：12

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作者 陶志刚 孟祥臻 +4 位作者 马成荣 朱淳 何满潮 王长军 张海江 《煤炭学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2017年第12期3149-3158,共10页

近些年,南芬露天铁矿开采深度越来越大,局部已经形成552 m高边坡(标高142~694 m)。由于主采场断面呈"V"字型展布,采场底部空间日益狭小,滚石和滑坡灾害有效避险空间丧失,严重威胁人员和机械的安全。针对上述问题,矿山启动了... 近些年,南芬露天铁矿开采深度越来越大,局部已经形成552 m高边坡(标高142~694 m)。由于主采场断面呈"V"字型展布,采场底部空间日益狭小,滚石和滑坡灾害有效避险空间丧失,严重威胁人员和机械的安全。针对上述问题,矿山启动了三期扩帮四期开采工程,受老滑坡体影响,下盘扩帮过程中连续3年发生了多次局部滑坡灾害。针对"2016-1101滑坡"深部滑动力监测预警曲线进行分析,结合现场调查,判断其滑坡成因和破坏模式;采用赤平极射投影法分析了滑坡发生机理和滑坡体安全系数;利用FLAC3D中的Fish语言构建了具有负泊松比特性的恒阻大变形锚索(NPR)数值分析模型,并对"2016-1101滑坡"进行数值建模分析,将实际监测结果和模拟结果进行对比,发现二者具有显著的一致性,为其他类似边坡的滑坡机理分析和数值模拟计算提供了理论和实践依据。 展开更多

关键词 楔形滑坡 npr恒阻大变形锚索 滑动力监测 数值模拟 预警准则

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