复杂工程地质条件下金山店铁矿围岩中锚杆受力状态研究摘要
金山店铁矿井下采准巷道围岩主要为粉状铁矿、破碎状矽卡岩、膨胀状石英闪长岩。工程地质条件表现为“高地压、大变形、低强度”的特征。开采技术经济条件表现为“成巷难、成本高、安全隐患大”的特点。喷锚网支护作为一种主动支护技术,是解决这种复杂工程地质条件下巷道支护的首选支护方式。喷锚网支护体系关键原件-锚杆在围岩中的受力状态是保证其发挥作用的关键因素。本文通过现场试验、室内试验和数值模拟等方法,对巷道围岩中锚杆受力状态进行研究,取得一定的价值成果,主要结论如下:(1)室内抗压试验,得到喷射混凝土的抗压强度和抗变形强度;室内剪切试验,得到锚杆注浆体的抗剪强度和抗变形强度。(2)针对井下锚杆注浆体抗变形能力差的问题,通过室内配比的不同灰砂比及不同稠度注浆体剪切试验和抗压试验,综合分析后确定金山店铁矿井下注浆体最优配比为灰砂比1:1,稠度70。(3)现场测力锚杆试验,得到巷道顶部、紧邻顶部、起拱部位及直墙部位松动圈厚度均值分别为1070mm、985mm、997mm及970mm,平均围岩松动圈厚度为1016mm,属于中等松动圈;锚杆受力状态符合中性点理论,中性点位置位于围岩松动圈界面上。(4)室内拉拔试验对不同灰砂比及不同稠度下砂浆锚杆锚固系统受力机理进行研究,得到不同灰砂比及不同稠度下锚固体破坏形式及荷载-位移曲线特征,进一步对锚杆轴力及界面剪应力的分布特征进行分析,揭示了砂浆锚杆荷载传递机理。(5)数值模拟研究表明喷锚网支护能很好抑制巷道围岩变形;原喷锚网中锚杆受力符合中性点理论,且中性点位置与现场实测结果相近;最佳注浆体配比下喷锚网中锚杆受力中性点向锚杆端部移动,增加了锚杆锚固长度,满足巷道围岩蠕变要求,保障巷道长期服务的安全性。
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