松软厚煤层异型开切眼新型预应力锚注支护研究与应用

• Published in: 煤炭学报 Vol. 46; no. 10; pp. 3127 - 3138
• Main Authors: 张进鹏, 刘立民, 刘传孝, 文光才, 李青海, 孙东玲, 邵军, 张杰, 孙立庆, 邸广强
• Format: Journal Article
• Language: Chinese
• Published: 山东科技大学能源与矿业工程学院,山东青岛 266590%山东科技大学能源与矿业工程学院,山东青岛 266590%山东农业大学水利土木工程学院,山东泰安 271018%中煤科工集团重庆研究院有限公司,重庆 400037%韩城矿业公司桑树坪二号井,陕西渭南 715400 01.10.2021; 山东农业大学水利土木工程学院,山东泰安 271018
• Subjects: 预应力锚注;异型开切眼;松软破碎煤体;自应力浆液;裂隙煤体加固
• ISSN: 0253-9993
• DOI: 10.13225/j.cnki.jccs.2020.1115

TD353; 普通水泥基浆液加固煤体由于其自收缩常造成浆煤界面松弛及充填空隙,以综放厚煤层异型开切眼松软煤体加固为工程背景,提出基于预应力锚和自应力注的松软煤体锚注加固方法.基于该新型预应力锚注加固煤体原理分析,对比研究普通硅酸盐水泥和超细硅酸盐水泥的基本性能,为自应力浆液原材料的选取提供依据;通过浆液纵向自由膨胀率试验获得自应力浆液的最佳膨胀剂掺量;进行预制裂隙煤体普通硅质浆液和硅质自应力浆液加固试验,对比分析自应力浆液加固煤体的力学性能优势和破坏特征;通过数值模拟和现场监测分析新型预应力锚注加固异型开切眼的有效性.结果表明:通过浆液结石体的膨胀应力和注浆锚杆的轴向约束应力,能够使松软破碎煤体处于准三维的受力状态,实现了其强化与损伤修复;超细硅酸盐水泥浆液由于流动性更大、结石体强度更高而更能满足自应力浆液的加固要求;随着膨胀剂掺量增大,水泥浆液最大纵向膨胀率呈先增大后减小的趋势,自应力浆液的最佳膨胀剂掺量为10％;约束条件下自应力浆液加固煤体的峰值强度比普通浆液加固煤体提高4.6％,说明自应力浆液加固裂隙煤体的效果优于普通浆液;普通浆液和自应力浆液加固煤样初始宏观裂纹均出现在浆煤界面处,最终破坏形态均为以预制裂隙为基础的整体劈裂弹射破坏,但其裂纹发展过程有所不同,自应力浆液加固煤样的裂隙数量少于普通浆液加固煤样;在数值模型中,仅锚杆索支护时煤体悬臂梁结构下沉量较大,新型预应力锚注后其下沉量明显减小;现场监测中锚杆索受力相对稳定,加固煤体下沉量较小,说明新型预应力锚注加固松软破碎煤体的效果较好.