深部厚頂煤巷道圍巖破壞控制機(jī)理

1、山東大學(xué)博士學(xué)位論文答辯山東大學(xué)博士學(xué)位論文答辯 答辯人：王答辯人：王 琦琦 導(dǎo)導(dǎo) 師：李術(shù)才教授師：李術(shù)才教授 2012年年5月月26日日深部厚頂煤巷道圍巖破壞控制機(jī)理深部厚頂煤巷道圍巖破壞控制機(jī)理及新型支護(hù)系統(tǒng)對(duì)比研究及新型支護(hù)系統(tǒng)對(duì)比研究 匯匯 報(bào)報(bào) 提提 綱綱一、緒一、緒 論論 國家國家煤炭工業(yè)發(fā)展煤炭工業(yè)發(fā)展“十二五十二五”規(guī)劃規(guī)劃指出煤炭是我國的主體能源，指出煤炭是我國的主體能源，20112011年煤炭產(chǎn)量年煤炭產(chǎn)量35.235.2億噸億噸，20502050年仍是我國的年仍是我國的基礎(chǔ)能源基礎(chǔ)能源。1.1 選題背景及意義選題背景及意義中國煤炭資源按深度分布的儲(chǔ)量中國煤炭資源按深度分

2、布的儲(chǔ)量 我國一次能源消費(fèi)構(gòu)成我國一次能源消費(fèi)構(gòu)成 淺部煤炭資源已趨于枯竭，淺部煤炭資源已趨于枯竭，1000m1000m以下以下的煤炭儲(chǔ)量的煤炭儲(chǔ)量2.52.5萬億噸萬億噸，約占總儲(chǔ)，約占總儲(chǔ)量的量的53%53%，深部煤炭資源是我國主體能源的，深部煤炭資源是我國主體能源的戰(zhàn)略保障戰(zhàn)略保障。一、緒一、緒 論論 巨野礦區(qū)厚頂煤巷道圍巖巨野礦區(qū)厚頂煤巷道圍巖破壞范圍大破壞范圍大，煤體，煤體碎脹嚴(yán)重碎脹嚴(yán)重，整體整體強(qiáng)度極低強(qiáng)度極低，離層及頂板，離層及頂板沉降劇烈沉降劇烈，給巷道圍巖控制帶來，給巷道圍巖控制帶來極大的困難。極大的困難。 一、緒一、緒 論論 趙樓煤礦趙樓煤礦1306冒頂事故冒頂事故不幸不

3、幸 萬幸萬幸：無人員傷亡：無人員傷亡支持支持 全力支持！全力支持！ 2010年年8月月25日左右，趙樓煤礦日左右，趙樓煤礦1306回風(fēng)順槽回風(fēng)順槽415#鋼帶后鋼帶后10米米范圍，發(fā)生冒頂事故。范圍，發(fā)生冒頂事故。 事故發(fā)生后礦方進(jìn)行了架事故發(fā)生后礦方進(jìn)行了架棚棚-木跺木跺-注漿聯(lián)合治理，補(bǔ)救注漿聯(lián)合治理，補(bǔ)救工程造價(jià)達(dá)工程造價(jià)達(dá)1.14萬元萬元/m，占用，占用工期工期23天天，嚴(yán)重影響施工進(jìn)度。，嚴(yán)重影響施工進(jìn)度。破壞機(jī)理破壞機(jī)理支護(hù)機(jī)理支護(hù)機(jī)理支護(hù)對(duì)策支護(hù)對(duì)策理論研究理論研究現(xiàn)場試驗(yàn)現(xiàn)場試驗(yàn)數(shù)值模擬數(shù)值模擬模型試驗(yàn)?zāi)Ｐ驮囼?yàn)變形破壞變形破壞 規(guī)律實(shí)測規(guī)律實(shí)測巷道頂板巷道頂板 冒落機(jī)理冒落機(jī)理

4、 讓壓型讓壓型 錨索箱梁錨索箱梁 支護(hù)系統(tǒng)支護(hù)系統(tǒng)支護(hù)構(gòu)件支護(hù)構(gòu)件 耦合性能耦合性能支護(hù)系統(tǒng)支護(hù)系統(tǒng) 效果對(duì)比效果對(duì)比支護(hù)系統(tǒng)支護(hù)系統(tǒng) 作用機(jī)制作用機(jī)制地質(zhì)力學(xué)地質(zhì)力學(xué) 模型試驗(yàn)?zāi)Ｐ驮囼?yàn)系統(tǒng)研發(fā)系統(tǒng)研發(fā)一個(gè)核心一個(gè)核心兩個(gè)目標(biāo)兩個(gè)目標(biāo)如何發(fā)揮圍巖自承能力？如何發(fā)揮圍巖自承能力？讓壓釋放圍讓壓釋放圍巖變形能量巖變形能量提高關(guān)鍵部位提高關(guān)鍵部位圍巖峰后強(qiáng)度圍巖峰后強(qiáng)度提高關(guān)鍵部位提高關(guān)鍵部位圍巖峰后強(qiáng)度圍巖峰后強(qiáng)度提高關(guān)鍵部位提高關(guān)鍵部位圍巖峰后強(qiáng)度圍巖峰后強(qiáng)度巖巷巖巷錨噴支護(hù)錨噴支護(hù)方鋼管砼方鋼管砼U型鋼拱架型鋼拱架注漿加固注漿加固允許圍巖大變形允許圍巖大變形成本限制要求高成本限制要求高煤巷煤巷

5、一、緒一、緒 論論1.4 1.4 研究技術(shù)路線研究技術(shù)路線整合各種試整合各種試驗(yàn)研究成果，驗(yàn)研究成果，提出深部厚提出深部厚頂煤巷道圍頂煤巷道圍巖控制理論巖控制理論及支護(hù)對(duì)策。及支護(hù)對(duì)策。提 出 并 應(yīng) 用提 出 并 應(yīng) 用以 讓 壓 型 錨以 讓 壓 型 錨索 箱 梁索 箱 梁 為 關(guān)為 關(guān)鍵 技 術(shù) 的鍵 技 術(shù) 的 支支護(hù) 對(duì) 策護(hù) 對(duì) 策 ， 有， 有效 調(diào) 動(dòng) 圍 巖效 調(diào) 動(dòng) 圍 巖自 承 能 力 ，自 承 能 力 ，控 制 巷 道 變控 制 巷 道 變形。形?；诨陧敯迕奥漤敯迕奥洹鷰r、圍巖松動(dòng)破壞松動(dòng)破壞及支護(hù)及支護(hù)構(gòu)件失效構(gòu)件失效機(jī)制，機(jī)制，結(jié)合頂板結(jié)合頂板支護(hù)應(yīng)力分布支護(hù)

6、應(yīng)力分布研究成果，以研究成果，以“調(diào)動(dòng)圍巖自調(diào)動(dòng)圍巖自承能力，提高構(gòu)件耦合效率，增強(qiáng)巷道支護(hù)效果承能力，提高構(gòu)件耦合效率，增強(qiáng)巷道支護(hù)效果”為目標(biāo)進(jìn)行控制機(jī)理及支護(hù)對(duì)策研究。為目標(biāo)進(jìn)行控制機(jī)理及支護(hù)對(duì)策研究。厚頂煤巷道支護(hù)對(duì)策根據(jù)厚頂煤巷道支護(hù)對(duì)策根據(jù)“先控后讓再抗先控后讓再抗”耦合讓耦合讓壓強(qiáng)力支護(hù)理念，總體規(guī)劃、分部控制，基于壓強(qiáng)力支護(hù)理念，總體規(guī)劃、分部控制，基于“頂頂板增強(qiáng)、巷幫經(jīng)濟(jì)、底板適度放壓板增強(qiáng)、巷幫經(jīng)濟(jì)、底板適度放壓”原則，以原則，以讓壓讓壓型錨索箱梁支護(hù)系統(tǒng)型錨索箱梁支護(hù)系統(tǒng)為關(guān)鍵技術(shù)進(jìn)行實(shí)施。為關(guān)鍵技術(shù)進(jìn)行實(shí)施。 趙樓煤礦趙樓煤礦位于位于巨野煤田巨野煤田中部，礦井設(shè)計(jì)生產(chǎn)

7、能力中部，礦井設(shè)計(jì)生產(chǎn)能力3.0Mt/a，礦井開采水平礦井開采水平設(shè)在設(shè)在-860m水平水平。二、工程概況二、工程概況2.1 2.1 礦井概況礦井概況 3煤厚煤厚5m8.5m，平均厚，平均厚7.8m，順順槽支護(hù)采用錨網(wǎng)帶槽支護(hù)采用錨網(wǎng)帶索支護(hù)形式，索支護(hù)形式， 原支護(hù)條件下，原支護(hù)條件下，頂板破碎變形明顯，頂板破碎變形明顯，離層與網(wǎng)兜現(xiàn)象嚴(yán)離層與網(wǎng)兜現(xiàn)象嚴(yán)重重，嚴(yán)重區(qū)域，嚴(yán)重區(qū)域架設(shè)架設(shè)了工字鋼支架和單了工字鋼支架和單體支柱體支柱，巷道支護(hù)，巷道支護(hù)難度大。難度大。 二、工程概況二、工程概況2.2 3302工作面順槽地質(zhì)概況及原支護(hù)方式工作面順槽地質(zhì)概況及原支護(hù)方式2.3 地應(yīng)力測試地應(yīng)力測試

8、趙樓煤礦趙樓煤礦ZLSC-2應(yīng)力解除曲線應(yīng)力解除曲線 二、工程概況二、工程概況ZLSC-2測點(diǎn)原巖應(yīng)力實(shí)測結(jié)果測點(diǎn)原巖應(yīng)力實(shí)測結(jié)果123v主應(yīng)力主應(yīng)力實(shí)測實(shí)測/MPa方位角方位角/傾角傾角/32.39118.042.3922.3334.85-70.6218.48207.21-19.2223.94 （1）最大主應(yīng)力為水平應(yīng)力，最大水平應(yīng)力的大小為）最大主應(yīng)力為水平應(yīng)力，最大水平應(yīng)力的大小為32.3934.63MPa，方位角為方位角為111.36129.19； （2）最大水平應(yīng)力為垂直應(yīng)力的）最大水平應(yīng)力為垂直應(yīng)力的1.351.36倍，為最小水平應(yīng)力的倍，為最小水平應(yīng)力的1.751.90倍。倍。

9、2.4 圍巖物理力學(xué)性能測試圍巖物理力學(xué)性能測試 現(xiàn)場巖樣取芯現(xiàn)場巖樣取芯試件制作過程試件制作過程二、工程概況二、工程概況 試件單軸、三軸試驗(yàn)試件單軸、三軸試驗(yàn)巴西劈裂試驗(yàn)巴西劈裂試驗(yàn)破壞后試件破壞后試件1 1、鉆孔窺視儀探測圍巖松動(dòng)破碎范圍、鉆孔窺視儀探測圍巖松動(dòng)破碎范圍鉆孔窺視儀探測鉆孔窺視儀探測 巖 煤-巖界面裂縫（微張） 裂隙（張開）嚴(yán)重破碎 破碎（寬張）鉆孔裂隙及結(jié)構(gòu)面視頻截圖鉆孔裂隙及結(jié)構(gòu)面視頻截圖2.5 3302工作面前期現(xiàn)場監(jiān)測工作面前期現(xiàn)場監(jiān)測2.5.1 監(jiān)測內(nèi)容監(jiān)測內(nèi)容二、工程概況二、工程概況2 2、地質(zhì)雷達(dá)探測圍巖松動(dòng)破壞范圍、地質(zhì)雷達(dá)探測圍巖松動(dòng)破壞范圍鉆孔電視及地質(zhì)雷

10、達(dá)探測鉆孔電視及地質(zhì)雷達(dá)探測 地質(zhì)雷達(dá)探測分析圖地質(zhì)雷達(dá)探測分析圖 二、工程概況二、工程概況設(shè)計(jì)制作的測力鋼帶設(shè)計(jì)制作的測力鋼帶紅外多點(diǎn)位移計(jì)、頂板離層儀、錨桿、錨索測力計(jì)等常規(guī)監(jiān)測設(shè)備紅外多點(diǎn)位移計(jì)、頂板離層儀、錨桿、錨索測力計(jì)等常規(guī)監(jiān)測設(shè)備3、巷道圍巖變形與支護(hù)構(gòu)件受力監(jiān)測、巷道圍巖變形與支護(hù)構(gòu)件受力監(jiān)測 二、工程概況二、工程概況1、 圍巖松動(dòng)破壞范圍探測結(jié)果圍巖松動(dòng)破壞范圍探測結(jié)果1#斷面斷面3#斷面斷面 6#斷面斷面 進(jìn)行了進(jìn)行了6個(gè)監(jiān)測斷面?zhèn)€監(jiān)測斷面25個(gè)探孔個(gè)探孔的鉆孔電視及的鉆孔電視及數(shù)十條數(shù)十條測線的地質(zhì)雷達(dá)探測工作，測線的地質(zhì)雷達(dá)探測工作， 破壞區(qū)域分布圖如下圖所示。破壞區(qū)域

11、分布圖如下圖所示。2.5.2 監(jiān)測結(jié)果分析監(jiān)測結(jié)果分析109876543210孔底0123456786543210煤巖巖性交界面松動(dòng)破壞圈孔底012345678910孔底01234567891001234566543210巖性交界面巖煤松動(dòng)破壞圈二、工程概況二、工程概況孔底012345678910孔底012345678910109876543210孔底012345678巖性交界面巖煤松動(dòng)破壞圈孔底01234567891001234567891001234566543210孔底876543210巖性交界面煤巖松動(dòng)破壞圈0123456776543210109876543210孔底孔底0123456

12、78910煤巖混合巖巖性交界面松動(dòng)破壞圈109876543210孔底2#斷面斷面109876543210孔底夾煤層夾煤層孔底0123456789100123456776543210松動(dòng)破壞圈巖煤巖混合巖性交界面5#斷面斷面4#斷面斷面探測結(jié)果顯示煤巷圍巖松動(dòng)破壞范圍一般在探測結(jié)果顯示煤巷圍巖松動(dòng)破壞范圍一般在1.5m3.7m之間。之間。2、巷道表面位移及頂板離層儀監(jiān)測結(jié)果、巷道表面位移及頂板離層儀監(jiān)測結(jié)果2#監(jiān)測斷面頂板離層監(jiān)測結(jié)果監(jiān)測斷面頂板離層監(jiān)測結(jié)果1#斷面巷道表面位移監(jiān)測結(jié)果斷面巷道表面位移監(jiān)測結(jié)果二、工程概況二、工程概況綜合分析發(fā)現(xiàn)綜合分析發(fā)現(xiàn)深部厚頂煤巷道深部厚頂煤巷道頂板是治理的

13、關(guān)鍵頂板是治理的關(guān)鍵3、深部基點(diǎn)位移及測力鋼帶受力監(jiān)測結(jié)果、深部基點(diǎn)位移及測力鋼帶受力監(jiān)測結(jié)果3#監(jiān)測斷面深部基點(diǎn)位移監(jiān)測結(jié)果監(jiān)測斷面深部基點(diǎn)位移監(jiān)測結(jié)果2#斷面測力鋼帶受力監(jiān)測結(jié)果斷面測力鋼帶受力監(jiān)測結(jié)果二、工程概況二、工程概況上覆巖層下沉主上覆巖層下沉主要集中在要集中在2m和和4m范圍內(nèi)范圍內(nèi)4、錨桿錨索受力監(jiān)測結(jié)果、錨桿錨索受力監(jiān)測結(jié)果3#監(jiān)測斷面錨桿錨索受力監(jiān)測結(jié)果監(jiān)測斷面錨桿錨索受力監(jiān)測結(jié)果 總體來看，錨桿、錨索初始安裝預(yù)應(yīng)力均較低，并且受力不均勻，部分錨桿總體來看，錨桿、錨索初始安裝預(yù)應(yīng)力均較低，并且受力不均勻，部分錨桿失效，失效，錨固支護(hù)效果不好錨固支護(hù)效果不好。二、工程概況二、

14、工程概況最大錨索最大錨索荷載荷載370kN錨索初始安錨索初始安裝預(yù)緊力小裝預(yù)緊力小1、 Hoek-Brown強(qiáng)度準(zhǔn)則強(qiáng)度準(zhǔn)則 三、深部厚頂煤巷道頂板冒落破壞機(jī)理研究三、深部厚頂煤巷道頂板冒落破壞機(jī)理研究 在摩爾平面上，在摩爾平面上，廣義廣義Hoek-Brown強(qiáng)度準(zhǔn)則強(qiáng)度準(zhǔn)則可表示為可表示為:0,1 , 0,tcRBA3.1 深部厚頂煤巷道頂板冒落破壞的極限分析深部厚頂煤巷道頂板冒落破壞的極限分析 廣義廣義Hoek-Brown強(qiáng)度準(zhǔn)則強(qiáng)度準(zhǔn)則 1BncntcAontnBAt cB=2/3B=1/2cHoek-Brown強(qiáng)度準(zhǔn)則Mohr-Coulomb強(qiáng)度準(zhǔn)則B=11-B2、厚頂巷道頂板冒落破壞

15、的極限分析、厚頂巷道頂板冒落破壞的極限分析 f(x)lhHxyno冒落體巷道地面qp 根據(jù)塑性根據(jù)塑性上限理論上限理論，建立，建立頂板冒落失穩(wěn)的力頂板冒落失穩(wěn)的力學(xué)模型學(xué)模型，利用虛功率方程，當(dāng)外力做功功率大于，利用虛功率方程，當(dāng)外力做功功率大于巖體內(nèi)部能量耗散率時(shí)，冒落體發(fā)生失穩(wěn)破壞，巖體內(nèi)部能量耗散率時(shí)，冒落體發(fā)生失穩(wěn)破壞，建立機(jī)動(dòng)允許的速度場，如圖所示。建立機(jī)動(dòng)允許的速度場，如圖所示。三、深部厚頂煤巷道頂板冒落破壞機(jī)理研究三、深部厚頂煤巷道頂板冒落破壞機(jī)理研究冒落體的失穩(wěn)破壞模式冒落體的失穩(wěn)破壞模式 將冒落體破裂曲線視為具有一定厚度的薄變將冒落體破裂曲線視為具有一定厚度的薄變形層，形層，

16、內(nèi)部能量耗散產(chǎn)生于分離薄變形層內(nèi)部內(nèi)部能量耗散產(chǎn)生于分離薄變形層內(nèi)部。 外力功功率則包括：外力功功率則包括：頂板圍巖應(yīng)力做功、冒頂板圍巖應(yīng)力做功、冒落體自重做功、支護(hù)力做功落體自重做功、支護(hù)力做功。 在冒落體分離薄變形層內(nèi)，滿足在冒落體分離薄變形層內(nèi)，滿足Hoek-Brown準(zhǔn)則，屈服函數(shù)可表示為：準(zhǔn)則，屈服函數(shù)可表示為： 三、深部厚頂煤巷道頂板冒落破壞機(jī)理研究三、深部厚頂煤巷道頂板冒落破壞機(jī)理研究BctncnAF1根據(jù)根據(jù)相關(guān)聯(lián)的流動(dòng)法則相關(guān)聯(lián)的流動(dòng)法則： ijijQ (1)(1) (2)(2) (3)(3) 系統(tǒng)所產(chǎn)生總的能量耗散率為：系統(tǒng)所產(chǎn)生總的能量耗散率為： DpqDWWWW根據(jù)邊界

17、條件，求解得到根據(jù)邊界條件，求解得到冒落體破裂曲線方程冒落體破裂曲線方程 f（x） 為：為： 11 /1/1/1/( )1BBBBBBctf xAxBBpq (4)(4) 根據(jù)趙樓煤礦現(xiàn)場實(shí)際情況，取根據(jù)趙樓煤礦現(xiàn)場實(shí)際情況，取3302工作面厚頂煤矩形巷道進(jìn)行研究討論。工作面厚頂煤矩形巷道進(jìn)行研究討論。 隨著隨著支護(hù)荷載的不斷提高，頂板冒落的寬度和高度均不斷增大，支護(hù)荷載的不斷提高，頂板冒落的寬度和高度均不斷增大，這表明使巷道這表明使巷道頂板達(dá)到極限破壞狀態(tài)，所需的外力功更大，頂板的穩(wěn)定性也越好。頂板達(dá)到極限破壞狀態(tài)，所需的外力功更大，頂板的穩(wěn)定性也越好。三、深部厚頂煤巷道頂板冒落破壞機(jī)理研究

18、三、深部厚頂煤巷道頂板冒落破壞機(jī)理研究3.2 算例分析算例分析 三、深部厚頂煤巷道頂板冒落破壞機(jī)理研究三、深部厚頂煤巷道頂板冒落破壞機(jī)理研究1巖體經(jīng)驗(yàn)參數(shù)巖體經(jīng)驗(yàn)參數(shù)B、圍巖應(yīng)力、圍巖應(yīng)力q 、重度、重度與冒落體寬度和高度與冒落體寬度和高度負(fù)相關(guān)負(fù)相關(guān)；抗拉強(qiáng)度抗拉強(qiáng)度t 、支護(hù)荷載、支護(hù)荷載 p 與之與之正相關(guān)正相關(guān)；經(jīng)驗(yàn)參數(shù)；經(jīng)驗(yàn)參數(shù)A及抗壓強(qiáng)度及抗壓強(qiáng)度c與與寬度寬度正相關(guān)正相關(guān)，對(duì)高度無影響；，對(duì)高度無影響；234冒落體尺寸表明了巷道頂板安全性能的大小。冒落體尺寸表明了巷道頂板安全性能的大小。尺寸越大尺寸越大，使頂板，使頂板達(dá)到極限狀態(tài)，所需外力功越大，達(dá)到極限狀態(tài)，所需外力功越大，安

19、全性能越高安全性能越高，反之尺寸越小，反之尺寸越小，安全性能越小安全性能越小。提高支護(hù)阻力提高支護(hù)阻力與與改善圍巖質(zhì)量改善圍巖質(zhì)量是提高頂板穩(wěn)定性的重要措施。可是提高頂板穩(wěn)定性的重要措施。可采用高強(qiáng)、高預(yù)緊力支護(hù)材料、錨注加固方式或優(yōu)化支護(hù)方案，采用高強(qiáng)、高預(yù)緊力支護(hù)材料、錨注加固方式或優(yōu)化支護(hù)方案，實(shí)現(xiàn)支護(hù)阻力提高與圍巖質(zhì)量改善。實(shí)現(xiàn)支護(hù)阻力提高與圍巖質(zhì)量改善。 隨支護(hù)阻力提高與圍巖質(zhì)量改善，冒落破壞范圍向隨支護(hù)阻力提高與圍巖質(zhì)量改善，冒落破壞范圍向兩幫方向擴(kuò)兩幫方向擴(kuò)展展，當(dāng)延伸至巷幫內(nèi)部時(shí)，兩幫圍巖可，當(dāng)延伸至巷幫內(nèi)部時(shí)，兩幫圍巖可對(duì)冒落體產(chǎn)生對(duì)冒落體產(chǎn)生一定一定支撐支撐，使頂板安全性能

20、得到提高。使頂板安全性能得到提高。 小小結(jié)結(jié)四、讓壓型錨索箱梁支護(hù)系統(tǒng)及對(duì)比方案設(shè)計(jì)四、讓壓型錨索箱梁支護(hù)系統(tǒng)及對(duì)比方案設(shè)計(jì)槽鋼錨索梁槽鋼錨索梁工字鋼錨索梁工字鋼錨索梁(腹板豎直放腹板豎直放) 巨野礦區(qū)巨野礦區(qū)龍固煤礦龍固煤礦1302下下平巷中段頂板錨索梁支護(hù)平巷中段頂板錨索梁支護(hù)工字鋼錨索梁工字鋼錨索梁(腹板水平放腹板水平放) 優(yōu)化優(yōu)化 優(yōu)化優(yōu)化 優(yōu)化優(yōu)化 托盤處應(yīng)托盤處應(yīng)力集中力集中與圍巖線接觸與圍巖線接觸造成預(yù)緊力損失造成預(yù)緊力損失護(hù)表效果差護(hù)表效果差托盤處應(yīng)托盤處應(yīng)力集中力集中槽鋼強(qiáng)度相對(duì)槽鋼強(qiáng)度相對(duì)較弱，尤其腹較弱，尤其腹板處易穿透板處易穿透工藝復(fù)雜工藝復(fù)雜加工困難加工困難工字鋼腹板

21、穿工字鋼腹板穿孔，造成鋼梁孔，造成鋼梁受力性能削弱受力性能削弱無讓壓無讓壓功能功能4.1支護(hù)系統(tǒng)研發(fā)背景支護(hù)系統(tǒng)研發(fā)背景 耦合？耦合？ 讓壓？讓壓？ 強(qiáng)力？強(qiáng)力？4.2 支護(hù)系統(tǒng)設(shè)計(jì)理念支護(hù)系統(tǒng)設(shè)計(jì)理念 4.2.1 耦合支護(hù)理念耦合支護(hù)理念 耦合支護(hù)是指支護(hù)系統(tǒng)各支護(hù)部分都能充分發(fā)揮自身作用，并且各支護(hù)部分耦合支護(hù)是指支護(hù)系統(tǒng)各支護(hù)部分都能充分發(fā)揮自身作用，并且各支護(hù)部分之間相互作用，相互增強(qiáng)的一種聯(lián)合支護(hù)方式。之間相互作用，相互增強(qiáng)的一種聯(lián)合支護(hù)方式。 （1 1）支護(hù)系統(tǒng)和圍巖的耦合）支護(hù)系統(tǒng)和圍巖的耦合 針對(duì)趙樓煤礦深部厚頂煤巷道中支護(hù)系統(tǒng)與圍巖不耦合的現(xiàn)狀，提出了總體針對(duì)趙樓煤礦深部厚頂

22、煤巷道中支護(hù)系統(tǒng)與圍巖不耦合的現(xiàn)狀，提出了總體規(guī)劃、分部控制，對(duì)巷道頂、幫、底進(jìn)行不同側(cè)重的支護(hù)規(guī)劃、分部控制，對(duì)巷道頂、幫、底進(jìn)行不同側(cè)重的支護(hù) 方式，采用方式，采用“頂板增強(qiáng)、頂板增強(qiáng)、巷幫經(jīng)濟(jì)、底板適度放壓巷幫經(jīng)濟(jì)、底板適度放壓”的耦合支護(hù)理念進(jìn)行系統(tǒng)設(shè)計(jì)研發(fā)。的耦合支護(hù)理念進(jìn)行系統(tǒng)設(shè)計(jì)研發(fā)。 （2 2）支護(hù)系統(tǒng)中組合構(gòu)件的耦合）支護(hù)系統(tǒng)中組合構(gòu)件的耦合 組合構(gòu)件的耦合主要指各組合構(gòu)件的耦合主要指各組合構(gòu)件組合構(gòu)件強(qiáng)度、剛度、延伸率等參數(shù)強(qiáng)度、剛度、延伸率等參數(shù)之間相互匹配之間相互匹配，使支護(hù)系統(tǒng)各構(gòu)件能夠使支護(hù)系統(tǒng)各構(gòu)件能夠變形協(xié)調(diào)變形協(xié)調(diào)、共同承載共同承載。只有實(shí)現(xiàn)各構(gòu)件之間的耦合，

23、才不致。只有實(shí)現(xiàn)各構(gòu)件之間的耦合，才不致出現(xiàn)因某構(gòu)件的過早失效而導(dǎo)致整個(gè)支護(hù)系統(tǒng)破壞的現(xiàn)象，同時(shí)可避免某構(gòu)件強(qiáng)度出現(xiàn)因某構(gòu)件的過早失效而導(dǎo)致整個(gè)支護(hù)系統(tǒng)破壞的現(xiàn)象，同時(shí)可避免某構(gòu)件強(qiáng)度富余過剩、材料浪費(fèi)。富余過剩、材料浪費(fèi)。 四、讓壓型錨索箱梁支護(hù)系統(tǒng)及對(duì)比方案設(shè)計(jì)四、讓壓型錨索箱梁支護(hù)系統(tǒng)及對(duì)比方案設(shè)計(jì) 對(duì)于深部煤巷而言，支護(hù)結(jié)構(gòu)的讓壓吸能是非常對(duì)于深部煤巷而言，支護(hù)結(jié)構(gòu)的讓壓吸能是非常必要的必要的, ,巷道開挖支護(hù)的巷道開挖支護(hù)的非非線性能量守恒定律線性能量守恒定律可近似簡化為：可近似簡化為：4.2.2 讓壓支護(hù)理念讓壓支護(hù)理念CnfUWWconst 由上式可以看出，對(duì)于潛在變形很大的圍巖

24、（深部高應(yīng)力煤巷），應(yīng)當(dāng)使由上式可以看出，對(duì)于潛在變形很大的圍巖（深部高應(yīng)力煤巷），應(yīng)當(dāng)使巷道圍巖能量得到巷道圍巖能量得到合理釋放合理釋放，充分調(diào)動(dòng)圍巖的自承能力，并使支護(hù)結(jié)構(gòu)充分發(fā)，充分調(diào)動(dòng)圍巖的自承能力，并使支護(hù)結(jié)構(gòu)充分發(fā)揮吸收和轉(zhuǎn)移能量的功能。揮吸收和轉(zhuǎn)移能量的功能。 就常用的煤巷支護(hù)方式而言，錨桿、錨索可通過就常用的煤巷支護(hù)方式而言，錨桿、錨索可通過伸長伸長進(jìn)行適當(dāng)讓壓，但讓進(jìn)行適當(dāng)讓壓，但讓壓量壓量有限有限且無法實(shí)現(xiàn)讓壓且無法實(shí)現(xiàn)讓壓時(shí)機(jī)時(shí)機(jī)可控的可控的定量定量讓壓，同時(shí)錨桿和錨索的有效讓壓長讓壓，同時(shí)錨桿和錨索的有效讓壓長度和延伸率均相差較大，造成兩者讓壓變形度和延伸率均相差較大，

25、造成兩者讓壓變形不協(xié)調(diào)不協(xié)調(diào)。因此，可通過在錨桿或錨。因此，可通過在錨桿或錨索上增設(shè)特定索上增設(shè)特定讓壓裝置讓壓裝置的方式，使支護(hù)系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)有效讓壓。的方式，使支護(hù)系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)有效讓壓。四、讓壓型錨索箱梁支護(hù)系統(tǒng)及對(duì)比方案設(shè)計(jì)四、讓壓型錨索箱梁支護(hù)系統(tǒng)及對(duì)比方案設(shè)計(jì) 強(qiáng)力支護(hù)的實(shí)質(zhì)是大幅度提高支護(hù)系統(tǒng)的支護(hù)強(qiáng)力支護(hù)的實(shí)質(zhì)是大幅度提高支護(hù)系統(tǒng)的支護(hù)強(qiáng)度與剛度強(qiáng)度與剛度，保持圍巖的完，保持圍巖的完整性，提高煤巖體峰后強(qiáng)度，控制圍巖變形，更加有效發(fā)揮圍巖自承能力。整性，提高煤巖體峰后強(qiáng)度，控制圍巖變形，更加有效發(fā)揮圍巖自承能力。 趙樓煤礦現(xiàn)有支護(hù)體系趙樓煤礦現(xiàn)有支護(hù)體系, ,支護(hù)阻力支護(hù)阻力低，圍巖塑性軟

26、化嚴(yán)重，殘余強(qiáng)度低，低，圍巖塑性軟化嚴(yán)重，殘余強(qiáng)度低，導(dǎo)致圍巖破碎嚴(yán)重，頂板導(dǎo)致圍巖破碎嚴(yán)重，頂板下沉量大下沉量大。 針對(duì)上述問題，研究提出的強(qiáng)力支護(hù)理念主要包括以下內(nèi)容：針對(duì)上述問題，研究提出的強(qiáng)力支護(hù)理念主要包括以下內(nèi)容： （1 1）提高錨桿（索）提高錨桿（索）強(qiáng)度強(qiáng)度、剛度剛度及及預(yù)緊力預(yù)緊力，以增大支護(hù)阻力；，以增大支護(hù)阻力； （2 2）優(yōu)化鋼帶或鋼梁截面，增加）優(yōu)化鋼帶或鋼梁截面，增加護(hù)表護(hù)表面積，通過對(duì)比研究優(yōu)化面積，通過對(duì)比研究優(yōu)化托梁布置托梁布置方式方式，以增強(qiáng)支護(hù)阻力，以增強(qiáng)支護(hù)阻力擴(kuò)散擴(kuò)散效果，改善圍巖效果，改善圍巖應(yīng)力分布狀態(tài)應(yīng)力分布狀態(tài)。4.2.3 強(qiáng)力支護(hù)理念強(qiáng)力支護(hù)

27、理念四、讓壓型錨索箱梁支護(hù)系統(tǒng)及對(duì)比方案設(shè)計(jì)四、讓壓型錨索箱梁支護(hù)系統(tǒng)及對(duì)比方案設(shè)計(jì)4.3 支護(hù)系統(tǒng)設(shè)計(jì)支護(hù)系統(tǒng)設(shè)計(jì) 讓壓型錨索箱梁讓壓型錨索箱梁(PRABB)支護(hù)系統(tǒng)核心構(gòu)件為支護(hù)系統(tǒng)核心構(gòu)件為箱型支護(hù)梁箱型支護(hù)梁、錨索、錨索、錨桿和錨桿和讓壓環(huán)讓壓環(huán)，同時(shí)配以鋼帶、托盤、金屬網(wǎng)等附屬構(gòu)件。，同時(shí)配以鋼帶、托盤、金屬網(wǎng)等附屬構(gòu)件。讓壓型錨索箱梁示意圖讓壓型錨索箱梁示意圖 四、讓壓型錨索箱梁支護(hù)系統(tǒng)及對(duì)比方案設(shè)計(jì)四、讓壓型錨索箱梁支護(hù)系統(tǒng)及對(duì)比方案設(shè)計(jì)箱型支護(hù)梁箱型支護(hù)梁 該支護(hù)系統(tǒng)具有預(yù)緊力損失小，強(qiáng)度高、剛度大，耦合性能、讓壓性該支護(hù)系統(tǒng)具有預(yù)緊力損失小，強(qiáng)度高、剛度大，耦合性能、讓壓性能

28、和護(hù)表效果好，支護(hù)力傳遞更合理等特點(diǎn)。能和護(hù)表效果好，支護(hù)力傳遞更合理等特點(diǎn)。 4.4 錨索梁與圍巖共同作用效果對(duì)比分析錨索梁與圍巖共同作用效果對(duì)比分析 為對(duì)比錨索箱梁及工字鋼錨索梁與圍巖作用時(shí)的支護(hù)及應(yīng)力擴(kuò)散為對(duì)比錨索箱梁及工字鋼錨索梁與圍巖作用時(shí)的支護(hù)及應(yīng)力擴(kuò)散效果，分析托梁的受力性能，進(jìn)行效果，分析托梁的受力性能，進(jìn)行ANSYS建模分析。建模分析。各方案托梁、錨索及托盤模型建立各方案托梁、錨索及托盤模型建立 1 1、模型建立及邊界條件、模型建立及邊界條件 ANSYS模型及邊界條件模型及邊界條件 四、讓壓型錨索箱梁支護(hù)系統(tǒng)及對(duì)比方案設(shè)計(jì)四、讓壓型錨索箱梁支護(hù)系統(tǒng)及對(duì)比方案設(shè)計(jì) 由結(jié)果對(duì)比分

29、析可知，在相同截面積情況下由結(jié)果對(duì)比分析可知，在相同截面積情況下箱型支護(hù)梁箱型支護(hù)梁具有具有更好更好的受力性能。的受力性能。14a槽鋼應(yīng)力云圖槽鋼應(yīng)力云圖14a槽鋼位移云圖槽鋼位移云圖II12c箱型支護(hù)梁應(yīng)力云圖箱型支護(hù)梁應(yīng)力云圖 II12c箱型支護(hù)梁位移云圖箱型支護(hù)梁位移云圖12#礦用工字鋼應(yīng)力云圖礦用工字鋼應(yīng)力云圖 12#礦用工字鋼位移云圖礦用工字鋼位移云圖型鋼型鋼型號(hào)型號(hào)橫截面積橫截面積S/cm2慣性矩慣性矩I/cm4最大撓度最大撓度/mm槽鋼槽鋼14a18.553.249.6 工字工字鋼鋼礦用礦用12#39.7178.214.8箱型箱型支護(hù)支護(hù)梁梁12a20.7116.822.612b

30、33.6229.711.512c35.6320.68.2 各托梁的最大撓度各托梁的最大撓度2 2、系統(tǒng)性能對(duì)比、系統(tǒng)性能對(duì)比四、讓壓型錨索箱梁支護(hù)系統(tǒng)及對(duì)比方案設(shè)計(jì)四、讓壓型錨索箱梁支護(hù)系統(tǒng)及對(duì)比方案設(shè)計(jì) 錨索托盤與工字鋼的配合情錨索托盤與工字鋼的配合情況差，與兩翼緣近似為況差，與兩翼緣近似為線接觸線接觸，易產(chǎn)生易產(chǎn)生應(yīng)力集中應(yīng)力集中和較大變形，并和較大變形，并較早破壞。較早破壞。 支護(hù)系統(tǒng)局部變形結(jié)果分析支護(hù)系統(tǒng)局部變形結(jié)果分析 該錨索讓壓環(huán)讓壓共分兩段，兩段讓壓距離均為該錨索讓壓環(huán)讓壓共分兩段，兩段讓壓距離均為25mm25mm，總體讓壓距離為，總體讓壓距離為50mm50mm，讓壓點(diǎn)高、讓壓

31、距離大、穩(wěn)定性好。讓壓點(diǎn)高、讓壓距離大、穩(wěn)定性好。 四、讓壓型錨索箱梁支護(hù)系統(tǒng)及對(duì)比方案設(shè)計(jì)四、讓壓型錨索箱梁支護(hù)系統(tǒng)及對(duì)比方案設(shè)計(jì)型鋼型鋼型號(hào)型號(hào)鋼梁鋼梁最大最大應(yīng)力應(yīng)力/MPa鋼梁鋼梁最大最大變形變形/mm圍巖圍巖最大最大應(yīng)力應(yīng)力/MPa頂板頂板下沉下沉量量/mm工字工字鋼錨鋼錨索梁索梁礦用礦用12#377.0189.3125.9錨索錨索箱梁箱梁12C338.013.320.883圍巖受力變形及支護(hù)構(gòu)件受力結(jié)果統(tǒng)計(jì)圍巖受力變形及支護(hù)構(gòu)件受力結(jié)果統(tǒng)計(jì) 初步研究表明采用縱向布置的錨索梁支護(hù)體系具有更好的支護(hù)效果，共設(shè)計(jì)初步研究表明采用縱向布置的錨索梁支護(hù)體系具有更好的支護(hù)效果，共設(shè)計(jì)了了4類（

32、類（14種）方案種）方案。4.5 對(duì)比方案設(shè)計(jì)對(duì)比方案設(shè)計(jì)四、讓壓型錨索箱梁支護(hù)系統(tǒng)及對(duì)比方案設(shè)計(jì)四、讓壓型錨索箱梁支護(hù)系統(tǒng)及對(duì)比方案設(shè)計(jì)方案方案序號(hào)序號(hào)方案類型方案類型鋼梁布置方式鋼梁布置方式橫向橫向縱向單排縱向單排縱向雙排縱向雙排縱橫組合縱橫組合1讓壓型讓壓型錨索箱梁錨索箱梁支護(hù)系統(tǒng)支護(hù)系統(tǒng)2345工字鋼工字鋼錨索梁錨索梁支護(hù)系統(tǒng)支護(hù)系統(tǒng)678方案方案序號(hào)序號(hào)方案類型方案類型鋼帶布置方式鋼帶布置方式僅橫向僅橫向橫向橫向+縱向單排縱向單排橫向橫向+縱向雙排縱向雙排9T型鋼帶型鋼帶錨索梁錨索梁支護(hù)系統(tǒng)支護(hù)系統(tǒng)101112U型鋼帶型鋼帶錨索梁錨索梁支護(hù)系統(tǒng)支護(hù)系統(tǒng)1314方案方案1支護(hù)設(shè)計(jì)圖支護(hù)

33、設(shè)計(jì)圖方案方案序號(hào)序號(hào)方案名稱方案名稱具體布置方式具體布置方式1橫梁支護(hù)系統(tǒng)橫梁支護(hù)系統(tǒng)箱形支護(hù)梁橫向布置，排箱形支護(hù)梁橫向布置，排距距1.6m2縱向單梁支護(hù)系統(tǒng)縱向單梁支護(hù)系統(tǒng)箱型支護(hù)梁在頂板巷中縱箱型支護(hù)梁在頂板巷中縱向放置，每組向放置，每組1根根 3縱向雙梁支護(hù)系統(tǒng)縱向雙梁支護(hù)系統(tǒng)箱梁縱向放置，每組箱梁縱向放置，每組2根，根，間距間距1800mm 4縱橫組合支護(hù)系統(tǒng)縱橫組合支護(hù)系統(tǒng)箱梁縱向橫向交替放置，箱梁縱向橫向交替放置，每組每組2根根 9原支護(hù)方案原支護(hù)方案原支護(hù)方案采用錨網(wǎng)原支護(hù)方案采用錨網(wǎng)+鋼帶鋼帶+錨索的全錨支護(hù)形式錨索的全錨支護(hù)形式1、讓壓型錨索箱梁支護(hù)方案設(shè)計(jì)、讓壓型錨索箱

34、梁支護(hù)方案設(shè)計(jì)四、讓壓型錨索箱梁支護(hù)系統(tǒng)及對(duì)比方案設(shè)計(jì)四、讓壓型錨索箱梁支護(hù)系統(tǒng)及對(duì)比方案設(shè)計(jì)方案方案2支護(hù)設(shè)計(jì)圖支護(hù)設(shè)計(jì)圖四、讓壓型錨索箱梁支護(hù)系統(tǒng)及對(duì)比方案設(shè)計(jì)四、讓壓型錨索箱梁支護(hù)系統(tǒng)及對(duì)比方案設(shè)計(jì)方案方案序號(hào)序號(hào)方案名稱方案名稱具體布置方式具體布置方式1橫梁支護(hù)系統(tǒng)橫梁支護(hù)系統(tǒng)箱形支護(hù)梁橫向布置，排箱形支護(hù)梁橫向布置，排距距1.6m2縱向單梁支護(hù)系統(tǒng)縱向單梁支護(hù)系統(tǒng)箱型支護(hù)梁在頂板巷中縱箱型支護(hù)梁在頂板巷中縱向放置，每組向放置，每組1根根 3縱向雙梁支護(hù)系統(tǒng)縱向雙梁支護(hù)系統(tǒng)箱梁縱向放置，每組箱梁縱向放置，每組2根，根，間距間距1800mm 4縱橫組合支護(hù)系統(tǒng)縱橫組合支護(hù)系統(tǒng)箱梁縱向橫向

35、交替放置，箱梁縱向橫向交替放置，每組每組2根根 9原支護(hù)方案原支護(hù)方案原支護(hù)方案采用錨網(wǎng)原支護(hù)方案采用錨網(wǎng)+鋼帶鋼帶+錨索的全錨支護(hù)形式錨索的全錨支護(hù)形式1、讓壓型錨索箱梁支護(hù)方案設(shè)計(jì)、讓壓型錨索箱梁支護(hù)方案設(shè)計(jì)方案方案3支護(hù)設(shè)計(jì)圖支護(hù)設(shè)計(jì)圖四、讓壓型錨索箱梁支護(hù)系統(tǒng)及對(duì)比方案設(shè)計(jì)四、讓壓型錨索箱梁支護(hù)系統(tǒng)及對(duì)比方案設(shè)計(jì)方案方案序號(hào)序號(hào)方案名稱方案名稱具體布置方式具體布置方式1橫梁支護(hù)系統(tǒng)橫梁支護(hù)系統(tǒng)箱形支護(hù)梁橫向布置，排箱形支護(hù)梁橫向布置，排距距1.6m2縱向單梁支護(hù)系統(tǒng)縱向單梁支護(hù)系統(tǒng)箱型支護(hù)梁在頂板巷中縱箱型支護(hù)梁在頂板巷中縱向放置，每組向放置，每組1根根 3縱向雙梁支護(hù)系統(tǒng)縱向雙梁支護(hù)

36、系統(tǒng)箱梁縱向放置，每組箱梁縱向放置，每組2根，根，間距間距1800mm 4縱橫組合支護(hù)系統(tǒng)縱橫組合支護(hù)系統(tǒng)箱梁縱向橫向交替放置，箱梁縱向橫向交替放置，每組每組2根根 9原支護(hù)方案原支護(hù)方案原支護(hù)方案采用錨網(wǎng)原支護(hù)方案采用錨網(wǎng)+鋼帶鋼帶+錨索的全錨支護(hù)形式錨索的全錨支護(hù)形式1、讓壓型錨索箱梁支護(hù)方案設(shè)計(jì)、讓壓型錨索箱梁支護(hù)方案設(shè)計(jì)方案方案4支護(hù)設(shè)計(jì)圖支護(hù)設(shè)計(jì)圖四、讓壓型錨索箱梁支護(hù)系統(tǒng)及對(duì)比方案設(shè)計(jì)四、讓壓型錨索箱梁支護(hù)系統(tǒng)及對(duì)比方案設(shè)計(jì)方案方案序號(hào)序號(hào)方案名稱方案名稱具體布置方式具體布置方式1橫梁支護(hù)系統(tǒng)橫梁支護(hù)系統(tǒng)箱形支護(hù)梁橫向布置，排箱形支護(hù)梁橫向布置，排距距1.6m2縱向單梁支護(hù)系統(tǒng)縱向

37、單梁支護(hù)系統(tǒng)箱型支護(hù)梁在頂板巷中縱箱型支護(hù)梁在頂板巷中縱向放置，每組向放置，每組1根根 3縱向雙梁支護(hù)系統(tǒng)縱向雙梁支護(hù)系統(tǒng)箱梁縱向放置，每組箱梁縱向放置，每組2根，根，間距間距1800mm 4縱橫組合支護(hù)系統(tǒng)縱橫組合支護(hù)系統(tǒng)箱梁縱向橫向交替放置，箱梁縱向橫向交替放置，每組每組2根根 9原支護(hù)方案原支護(hù)方案原支護(hù)方案采用錨網(wǎng)原支護(hù)方案采用錨網(wǎng)+鋼帶鋼帶+錨索的全錨支護(hù)形式錨索的全錨支護(hù)形式1、讓壓型錨索箱梁支護(hù)方案設(shè)計(jì)、讓壓型錨索箱梁支護(hù)方案設(shè)計(jì)2、鋼帶錨索梁支護(hù)方案設(shè)計(jì)、鋼帶錨索梁支護(hù)方案設(shè)計(jì)方案方案序號(hào)序號(hào)方案名稱方案名稱具體布置方式具體布置方式9橫向支護(hù)系統(tǒng)橫向支護(hù)系統(tǒng)趙樓礦原支護(hù)方案趙樓

38、礦原支護(hù)方案10縱向單梁支護(hù)系統(tǒng)縱向單梁支護(hù)系統(tǒng)T型鋼帶在頂板巷中縱向布型鋼帶在頂板巷中縱向布置，每組置，每組1根根 11縱向雙梁支護(hù)系統(tǒng)縱向雙梁支護(hù)系統(tǒng)T型鋼帶錨索梁縱向放置，型鋼帶錨索梁縱向放置，每組每組2根，間距根，間距1800mm 四、讓壓型錨索箱梁支護(hù)系統(tǒng)及對(duì)比方案設(shè)計(jì)四、讓壓型錨索箱梁支護(hù)系統(tǒng)及對(duì)比方案設(shè)計(jì)方案方案9支護(hù)設(shè)計(jì)圖支護(hù)設(shè)計(jì)圖方案方案序號(hào)序號(hào)方案名稱方案名稱具體布置方式具體布置方式9橫向支護(hù)系統(tǒng)橫向支護(hù)系統(tǒng)趙樓礦原支護(hù)方案趙樓礦原支護(hù)方案10縱向單梁支護(hù)系統(tǒng)縱向單梁支護(hù)系統(tǒng)T型鋼帶在頂板巷中縱向布型鋼帶在頂板巷中縱向布置，每組置，每組1根根 11縱向雙梁支護(hù)系統(tǒng)縱向雙梁支

39、護(hù)系統(tǒng)T型鋼帶錨索梁縱向放置，型鋼帶錨索梁縱向放置，每組每組2根，間距根，間距1800mm 四、讓壓型錨索箱梁支護(hù)系統(tǒng)及對(duì)比方案設(shè)計(jì)四、讓壓型錨索箱梁支護(hù)系統(tǒng)及對(duì)比方案設(shè)計(jì)方案方案10支護(hù)設(shè)計(jì)圖支護(hù)設(shè)計(jì)圖2、鋼帶錨索梁支護(hù)方案設(shè)計(jì)、鋼帶錨索梁支護(hù)方案設(shè)計(jì)方案方案序號(hào)序號(hào)方案名稱方案名稱具體布置方式具體布置方式9橫向支護(hù)系統(tǒng)橫向支護(hù)系統(tǒng)趙樓礦原支護(hù)方案趙樓礦原支護(hù)方案10縱向單梁支護(hù)系統(tǒng)縱向單梁支護(hù)系統(tǒng)T型鋼帶在頂板巷中縱向布型鋼帶在頂板巷中縱向布置，每組置，每組1根根 11縱向雙梁支護(hù)系統(tǒng)縱向雙梁支護(hù)系統(tǒng)T型鋼帶錨索梁縱向放置，型鋼帶錨索梁縱向放置，每組每組2根，間距根，間距1800mm 四、

40、讓壓型錨索箱梁支護(hù)系統(tǒng)及對(duì)比方案設(shè)計(jì)四、讓壓型錨索箱梁支護(hù)系統(tǒng)及對(duì)比方案設(shè)計(jì)方案方案11支護(hù)設(shè)計(jì)圖支護(hù)設(shè)計(jì)圖2、鋼帶錨索梁支護(hù)方案設(shè)計(jì)、鋼帶錨索梁支護(hù)方案設(shè)計(jì) 利用利用ANSYS進(jìn)行進(jìn)行耦合性能耦合性能分析對(duì)比方案計(jì)算，利用分析對(duì)比方案計(jì)算，利用FLAC3D進(jìn)行進(jìn)行支護(hù)效果對(duì)比支護(hù)效果對(duì)比方案計(jì)算，并研究提出方案計(jì)算，并研究提出4個(gè)評(píng)價(jià)指標(biāo)，用于計(jì)算結(jié)果定個(gè)評(píng)價(jià)指標(biāo)，用于計(jì)算結(jié)果定量統(tǒng)計(jì)分析。量統(tǒng)計(jì)分析。5.1 支護(hù)系統(tǒng)對(duì)比評(píng)價(jià)指標(biāo)建立及確定支護(hù)系統(tǒng)對(duì)比評(píng)價(jià)指標(biāo)建立及確定5.1.1 對(duì)比評(píng)價(jià)指標(biāo)建立對(duì)比評(píng)價(jià)指標(biāo)建立五、支護(hù)系統(tǒng)數(shù)值試驗(yàn)研究五、支護(hù)系統(tǒng)數(shù)值試驗(yàn)研究巷道表征變形量巷道表征變形量D

41、D1niDiiDD圍巖控制經(jīng)濟(jì)指標(biāo)圍巖控制經(jīng)濟(jì)指標(biāo)I I 組合構(gòu)件組合構(gòu)件整體性能利用率整體性能利用率組合構(gòu)件耦合效率組合構(gòu)件耦合效率W W1ID M1100%niGiiQ221arctan30WS5.1.2 深部厚頂煤巷道支護(hù)系統(tǒng)對(duì)比評(píng)價(jià)指標(biāo)權(quán)重值確定深部厚頂煤巷道支護(hù)系統(tǒng)對(duì)比評(píng)價(jià)指標(biāo)權(quán)重值確定 五、支護(hù)系統(tǒng)數(shù)值試驗(yàn)研究五、支護(hù)系統(tǒng)數(shù)值試驗(yàn)研究頂板沉降量（頂板沉降量（B1）、底）、底臌量（臌量（B2）與巷幫內(nèi)移）與巷幫內(nèi)移量（量（B3）所占權(quán)重分別）所占權(quán)重分別為為45%、30%和和25% 箱型支護(hù)梁（箱型支護(hù)梁（D1）、錨索）、錨索（D2）、高強(qiáng)錨桿（）、高強(qiáng)錨桿（D3）和錨索讓壓環(huán)（和錨

42、索讓壓環(huán)（D4）所占）所占權(quán)重分別為權(quán)重分別為49.18%、24.59%、16.39%和和9.84% 同樣方法求得工字鋼及槽鋼等型鋼錨索梁支護(hù)系統(tǒng)組合構(gòu)件整體性能利用率評(píng)價(jià)因素權(quán)重同樣方法求得工字鋼及槽鋼等型鋼錨索梁支護(hù)系統(tǒng)組合構(gòu)件整體性能利用率評(píng)價(jià)因素權(quán)重值。鋼梁（值。鋼梁（F1）、錨索（）、錨索（F2）和高強(qiáng)錨桿（）和高強(qiáng)錨桿（F3）所占權(quán)重分別為）所占權(quán)重分別為44.55%、32.27%和和23.18%。5.2 支護(hù)系統(tǒng)組合構(gòu)件耦合性能分析支護(hù)系統(tǒng)組合構(gòu)件耦合性能分析5.2.1 對(duì)比方案設(shè)計(jì)及模型建立對(duì)比方案設(shè)計(jì)及模型建立 為驗(yàn)證不同組合構(gòu)件之間的耦合性能，設(shè)計(jì)如下對(duì)比方案進(jìn)行數(shù)值模擬研

43、究。為驗(yàn)證不同組合構(gòu)件之間的耦合性能，設(shè)計(jì)如下對(duì)比方案進(jìn)行數(shù)值模擬研究。 五、支護(hù)系統(tǒng)數(shù)值試驗(yàn)研究五、支護(hù)系統(tǒng)數(shù)值試驗(yàn)研究序號(hào)序號(hào)箱型支護(hù)梁箱型支護(hù)梁礦用工字礦用工字鋼鋼I12#槽鋼槽鋼 14a錨索錨索12a12b12c17.822N1N2N3N4N5N6N7N8N9N10 ANSYS模型及邊界條件模型及邊界條件 支護(hù)系統(tǒng)整體建模支護(hù)系統(tǒng)整體建模 支護(hù)構(gòu)件模擬局部放大圖支護(hù)構(gòu)件模擬局部放大圖 五、支護(hù)系統(tǒng)數(shù)值試驗(yàn)研究五、支護(hù)系統(tǒng)數(shù)值試驗(yàn)研究5.2.2 模擬結(jié)果分析模擬結(jié)果分析1、支護(hù)系統(tǒng)組合構(gòu)件整體性能利用率分析支護(hù)系統(tǒng)組合構(gòu)件整體性能利用率分析 各方案組合構(gòu)件整體性能利用率各方案組合構(gòu)件整體

44、性能利用率 五、支護(hù)系統(tǒng)數(shù)值試驗(yàn)研究五、支護(hù)系統(tǒng)數(shù)值試驗(yàn)研究2、支護(hù)系統(tǒng)組合構(gòu)件耦合效率分析、支護(hù)系統(tǒng)組合構(gòu)件耦合效率分析 強(qiáng)鋼梁配弱錨索或弱鋼梁配強(qiáng)錨索均會(huì)導(dǎo)致支護(hù)系統(tǒng)耦合效率低。強(qiáng)鋼梁配弱錨索或弱鋼梁配強(qiáng)錨索均會(huì)導(dǎo)致支護(hù)系統(tǒng)耦合效率低。各方案組合構(gòu)件耦合效率各方案組合構(gòu)件耦合效率 五、支護(hù)系統(tǒng)數(shù)值試驗(yàn)研究五、支護(hù)系統(tǒng)數(shù)值試驗(yàn)研究3、圍巖控制效果分析、圍巖控制效果分析 讓壓型錨索箱梁支護(hù)系統(tǒng)巷道變形控制效果讓壓型錨索箱梁支護(hù)系統(tǒng)巷道變形控制效果整體優(yōu)于整體優(yōu)于礦用工字鋼和槽鋼錨索礦用工字鋼和槽鋼錨索梁支護(hù)系統(tǒng)相應(yīng)方案，經(jīng)濟(jì)效果明顯。梁支護(hù)系統(tǒng)相應(yīng)方案，經(jīng)濟(jì)效果明顯。各方案巷道圍巖變形量各方案

45、巷道圍巖變形量 五、支護(hù)系統(tǒng)數(shù)值試驗(yàn)研究五、支護(hù)系統(tǒng)數(shù)值試驗(yàn)研究5.2.3 錨索（桿）預(yù)緊力因素影響分析錨索（桿）預(yù)緊力因素影響分析 本部分著重研究本部分著重研究PRABB支護(hù)系統(tǒng)中錨索（桿）支護(hù)系統(tǒng)中錨索（桿）預(yù)緊力預(yù)緊力因素對(duì)巷道支護(hù)效果因素對(duì)巷道支護(hù)效果的影響作用。的影響作用。 五、支護(hù)系統(tǒng)數(shù)值試驗(yàn)研究五、支護(hù)系統(tǒng)數(shù)值試驗(yàn)研究序號(hào)序號(hào)箱型支護(hù)梁箱型支護(hù)梁錨索錨索錨索預(yù)緊力錨索預(yù)緊力頂錨桿預(yù)緊力頂錨桿預(yù)緊力12a12b12c17.822200kN100kNN11N12N13 當(dāng)預(yù)緊力提高后，構(gòu)件當(dāng)預(yù)緊力提高后，構(gòu)件整體性能利用率增大，圍巖整體性能利用率增大，圍巖頂板沉降量減小。因此，在頂板

46、沉降量減小。因此，在錨索梁支護(hù)系統(tǒng)中應(yīng)盡量錨索梁支護(hù)系統(tǒng)中應(yīng)盡量增增大大錨索、錨桿的錨索、錨桿的預(yù)緊力預(yù)緊力，充，充分發(fā)揮各構(gòu)件性能，起到更分發(fā)揮各構(gòu)件性能，起到更好與圍巖共同承載的效果。好與圍巖共同承載的效果。預(yù)緊力因素影響對(duì)比方案結(jié)果預(yù)緊力因素影響對(duì)比方案結(jié)果 5.3 支護(hù)系統(tǒng)圍巖控制效果及經(jīng)濟(jì)性能對(duì)比試驗(yàn)支護(hù)系統(tǒng)圍巖控制效果及經(jīng)濟(jì)性能對(duì)比試驗(yàn)5.3.1 試驗(yàn)方案設(shè)計(jì)及模型建立試驗(yàn)方案設(shè)計(jì)及模型建立 設(shè)計(jì)了設(shè)計(jì)了14種種FLAC3D數(shù)值數(shù)值試驗(yàn)對(duì)比方案試驗(yàn)對(duì)比方案，方案編號(hào)為，方案編號(hào)為Y1、Y2Y14，分別對(duì)應(yīng)，分別對(duì)應(yīng)前文中的方案前文中的方案1至方案至方案14。 五、支護(hù)系統(tǒng)數(shù)值試驗(yàn)研

47、究五、支護(hù)系統(tǒng)數(shù)值試驗(yàn)研究 計(jì)算完成后的巷道變形、應(yīng)力、塑性區(qū)及錨桿（索）受力結(jié)果如下圖所示。計(jì)算完成后的巷道變形、應(yīng)力、塑性區(qū)及錨桿（索）受力結(jié)果如下圖所示。豎向位移云圖豎向位移云圖 水平應(yīng)力云圖水平應(yīng)力云圖 最大主應(yīng)力云圖最大主應(yīng)力云圖 塑性區(qū)分布圖塑性區(qū)分布圖 錨桿、錨索軸力分布圖錨桿、錨索軸力分布圖 五、支護(hù)系統(tǒng)數(shù)值試驗(yàn)研究五、支護(hù)系統(tǒng)數(shù)值試驗(yàn)研究最小主應(yīng)力云圖最小主應(yīng)力云圖 1、支護(hù)效果驗(yàn)證、支護(hù)效果驗(yàn)證 5.3.3 讓壓型錨索箱梁支護(hù)系統(tǒng)試驗(yàn)結(jié)果分析讓壓型錨索箱梁支護(hù)系統(tǒng)試驗(yàn)結(jié)果分析PRABB支護(hù)系統(tǒng)與原支護(hù)系統(tǒng)支護(hù)系統(tǒng)與原支護(hù)系統(tǒng)巷道圍巖控制效果對(duì)比巷道圍巖控制效果對(duì)比 PRAB

48、B支護(hù)系統(tǒng)與原支護(hù)系統(tǒng)巷道圍巖控制經(jīng)濟(jì)指標(biāo)對(duì)比支護(hù)系統(tǒng)與原支護(hù)系統(tǒng)巷道圍巖控制經(jīng)濟(jì)指標(biāo)對(duì)比 五、支護(hù)系統(tǒng)數(shù)值試驗(yàn)研究五、支護(hù)系統(tǒng)數(shù)值試驗(yàn)研究 將讓壓型錨索箱梁支護(hù)系統(tǒng)計(jì)算方案（將讓壓型錨索箱梁支護(hù)系統(tǒng)計(jì)算方案（方案方案Y1方案方案Y4）與趙樓煤礦與趙樓煤礦3302運(yùn)順運(yùn)順原支護(hù)方案原支護(hù)方案（方案（方案Y9）計(jì)算結(jié)果進(jìn)行計(jì)算結(jié)果進(jìn)行對(duì)比分析。對(duì)比分析。 結(jié)論結(jié)論1：讓壓型錨索箱梁支護(hù)方：讓壓型錨索箱梁支護(hù)方式能夠較好地控制該類型巷道圍巖變式能夠較好地控制該類型巷道圍巖變形，比原支護(hù)方式形，比原支護(hù)方式支護(hù)效果顯著支護(hù)效果顯著，且，且經(jīng)濟(jì)合理經(jīng)濟(jì)合理。 2、支護(hù)效果對(duì)比分析、支護(hù)效果對(duì)比分析 P

49、RABB與工字鋼錨索梁支護(hù)系統(tǒng)巷道控制效果對(duì)比與工字鋼錨索梁支護(hù)系統(tǒng)巷道控制效果對(duì)比 PRABB與工字鋼錨索梁支護(hù)系統(tǒng)巷道控制經(jīng)濟(jì)指標(biāo)對(duì)比與工字鋼錨索梁支護(hù)系統(tǒng)巷道控制經(jīng)濟(jì)指標(biāo)對(duì)比 五、支護(hù)系統(tǒng)數(shù)值試驗(yàn)研究五、支護(hù)系統(tǒng)數(shù)值試驗(yàn)研究工字鋼錨索梁工字鋼錨索梁PRABB工字鋼錨索梁工字鋼錨索梁工字鋼錨索梁工字鋼錨索梁PRABB工字鋼錨索梁工字鋼錨索梁 將讓壓型錨索箱梁與工字鋼錨索梁兩類支護(hù)系統(tǒng)各方案（方案將讓壓型錨索箱梁與工字鋼錨索梁兩類支護(hù)系統(tǒng)各方案（方案1方案方案8）的）的巷道圍巖控制效果及經(jīng)濟(jì)性指標(biāo)計(jì)算結(jié)果進(jìn)行對(duì)比。巷道圍巖控制效果及經(jīng)濟(jì)性指標(biāo)計(jì)算結(jié)果進(jìn)行對(duì)比。 結(jié)論結(jié)論2：讓壓型錨索箱梁支：

50、讓壓型錨索箱梁支護(hù)系統(tǒng)支護(hù)效果護(hù)系統(tǒng)支護(hù)效果整體優(yōu)于整體優(yōu)于工字鋼工字鋼錨索梁方案，且錨索梁方案，且經(jīng)濟(jì)合理經(jīng)濟(jì)合理。 結(jié)論結(jié)論3：圍巖控制效果最好的為：圍巖控制效果最好的為縱縱橫組合方案橫組合方案，其次為縱向單梁方案，其次為縱向單梁方案，再次為縱向雙梁方案，最后為橫梁方再次為縱向雙梁方案，最后為橫梁方案，經(jīng)濟(jì)性優(yōu)劣順序與圍巖控制效果案，經(jīng)濟(jì)性優(yōu)劣順序與圍巖控制效果一致。一致。 將將T型和型和U型兩種鋼帶錨索梁方案計(jì)算結(jié)果進(jìn)行對(duì)比分析，同時(shí)對(duì)鋼帶錨索梁型兩種鋼帶錨索梁方案計(jì)算結(jié)果進(jìn)行對(duì)比分析，同時(shí)對(duì)鋼帶錨索梁支護(hù)系統(tǒng)不同布置方式支護(hù)系統(tǒng)不同布置方式的支護(hù)效果進(jìn)行對(duì)比分析的支護(hù)效果進(jìn)行對(duì)比分析。

51、 5.3.4 鋼帶錨索梁支護(hù)系統(tǒng)試驗(yàn)結(jié)果分析鋼帶錨索梁支護(hù)系統(tǒng)試驗(yàn)結(jié)果分析 鋼帶錨索梁支護(hù)系統(tǒng)各方案巷道控制效果鋼帶錨索梁支護(hù)系統(tǒng)各方案巷道控制效果 鋼帶錨索梁支護(hù)系統(tǒng)各方案巷道控制經(jīng)濟(jì)指標(biāo)鋼帶錨索梁支護(hù)系統(tǒng)各方案巷道控制經(jīng)濟(jì)指標(biāo) 五、支護(hù)系統(tǒng)數(shù)值試驗(yàn)研究五、支護(hù)系統(tǒng)數(shù)值試驗(yàn)研究T型鋼帶型鋼帶U型鋼帶型鋼帶T型鋼帶型鋼帶U型鋼帶型鋼帶T型鋼帶型鋼帶 結(jié)論結(jié)論4：U型鋼帶錨索梁支護(hù)系統(tǒng)型鋼帶錨索梁支護(hù)系統(tǒng)3種支種支護(hù)方案支護(hù)效果護(hù)方案支護(hù)效果略優(yōu)于略優(yōu)于T型鋼帶錨索梁支護(hù)型鋼帶錨索梁支護(hù)系統(tǒng)相應(yīng)方案，但兩者相差不大，且具有系統(tǒng)相應(yīng)方案，但兩者相差不大，且具有更高的經(jīng)濟(jì)性。更高的經(jīng)濟(jì)性。 結(jié)論結(jié)論

52、5：巷道圍巖控制效果最好的為方案：巷道圍巖控制效果最好的為方案Y13（縱單鋼帶方案縱單鋼帶方案），其次為方案），其次為方案Y14（縱雙鋼帶（縱雙鋼帶方案），最后為方案），最后為Y12（橫向鋼帶方案）（橫向鋼帶方案） 。圍巖控。圍巖控制經(jīng)濟(jì)性指標(biāo)相差不大。制經(jīng)濟(jì)性指標(biāo)相差不大。 將三大類錨索梁支護(hù)系統(tǒng)將三大類錨索梁支護(hù)系統(tǒng)11種種不同方案在趙樓煤礦不同方案在趙樓煤礦3條條順槽巷道進(jìn)行現(xiàn)場試順槽巷道進(jìn)行現(xiàn)場試驗(yàn)研究。綜合確定適用于不同地質(zhì)條件的深部厚頂煤巷道最優(yōu)支護(hù)方案。驗(yàn)研究。綜合確定適用于不同地質(zhì)條件的深部厚頂煤巷道最優(yōu)支護(hù)方案。 3302工作面工作面2條順槽條順槽頂煤較厚、圍巖破裂嚴(yán)重，采用

53、頂煤較厚、圍巖破裂嚴(yán)重，采用鋼梁錨索梁鋼梁錨索梁支護(hù)系統(tǒng)進(jìn)支護(hù)系統(tǒng)進(jìn)行現(xiàn)場試驗(yàn)。行現(xiàn)場試驗(yàn)。 11301工作面運(yùn)輸順槽工作面運(yùn)輸順槽頂煤相對(duì)較薄，圍巖破裂情況不太嚴(yán)重，采用頂煤相對(duì)較薄，圍巖破裂情況不太嚴(yán)重，采用T型型鋼鋼帶錨索梁帶錨索梁進(jìn)行現(xiàn)場試驗(yàn)研究進(jìn)行現(xiàn)場試驗(yàn)研究 。六、支護(hù)系統(tǒng)現(xiàn)場試驗(yàn)研究六、支護(hù)系統(tǒng)現(xiàn)場試驗(yàn)研究3302運(yùn)輸順槽3302軌道順槽切眼方案1方案2方案3方案4方案8方案7方案6方案53302工作面讓壓型錨索箱梁支護(hù)方案工字鋼錨索梁支護(hù)方案（a）鋼梁錨索梁支護(hù)系統(tǒng)各方案）鋼梁錨索梁支護(hù)系統(tǒng)各方案11301運(yùn)輸順槽方案9方案10方案1111301工作面鋼帶錨索梁支護(hù)系統(tǒng)（b）鋼

54、帶錨索梁支護(hù)系統(tǒng)各方案）鋼帶錨索梁支護(hù)系統(tǒng)各方案6.1.1 監(jiān)測方案設(shè)計(jì)監(jiān)測方案設(shè)計(jì) 每種現(xiàn)場試驗(yàn)方案在巷道內(nèi)布置每種現(xiàn)場試驗(yàn)方案在巷道內(nèi)布置5個(gè)個(gè)測站，各測站均包括巷道變形、應(yīng)力及鋼測站，各測站均包括巷道變形、應(yīng)力及鋼梁等支護(hù)構(gòu)件受力監(jiān)測。梁等支護(hù)構(gòu)件受力監(jiān)測。 下圖所示為下圖所示為縱向單梁縱向單梁支護(hù)系統(tǒng)和支護(hù)系統(tǒng)和縱橫組合縱橫組合支護(hù)系統(tǒng)監(jiān)測方案。支護(hù)系統(tǒng)監(jiān)測方案?？v向單梁支護(hù)系統(tǒng)監(jiān)測方案縱向單梁支護(hù)系統(tǒng)監(jiān)測方案縱橫組合支護(hù)系統(tǒng)監(jiān)測方案縱橫組合支護(hù)系統(tǒng)監(jiān)測方案6.1 巷道監(jiān)測方案設(shè)計(jì)及實(shí)施巷道監(jiān)測方案設(shè)計(jì)及實(shí)施六、支護(hù)系統(tǒng)現(xiàn)場試驗(yàn)研究六、支護(hù)系統(tǒng)現(xiàn)場試驗(yàn)研究六、支護(hù)系統(tǒng)現(xiàn)場試驗(yàn)研究六、支

55、護(hù)系統(tǒng)現(xiàn)場試驗(yàn)研究制作完成的各種測力構(gòu)件制作完成的各種測力構(gòu)件 6.1.2監(jiān)測設(shè)備制作與使用監(jiān)測設(shè)備制作與使用6.1.3 支護(hù)系統(tǒng)及監(jiān)測方案現(xiàn)場實(shí)施支護(hù)系統(tǒng)及監(jiān)測方案現(xiàn)場實(shí)施六、支護(hù)系統(tǒng)現(xiàn)場試驗(yàn)研究六、支護(hù)系統(tǒng)現(xiàn)場試驗(yàn)研究六、支護(hù)系統(tǒng)現(xiàn)場試驗(yàn)研究六、支護(hù)系統(tǒng)現(xiàn)場試驗(yàn)研究4、現(xiàn)場人員照片、現(xiàn)場人員照片地質(zhì)勘查地質(zhì)勘查支護(hù)設(shè)計(jì)支護(hù)設(shè)計(jì)理論研究理論研究現(xiàn)場實(shí)施現(xiàn)場實(shí)施一體化研究一體化研究一站式服務(wù)一站式服務(wù)現(xiàn)場現(xiàn)場2424小時(shí)，小時(shí)，2 2個(gè)小組，個(gè)小組，3 3班倒班倒進(jìn)行現(xiàn)場方案實(shí)施，實(shí)現(xiàn)了：進(jìn)行現(xiàn)場方案實(shí)施，實(shí)現(xiàn)了：6.2 PRABB支護(hù)系統(tǒng)現(xiàn)場試驗(yàn)對(duì)比分析支護(hù)系統(tǒng)現(xiàn)場試驗(yàn)對(duì)比分析巷道表面位移監(jiān)

56、測曲線巷道表面位移監(jiān)測曲線 巷道掘進(jìn)巷道掘進(jìn)初期初期，頂板和兩幫變形均較??；，頂板和兩幫變形均較??； 隨巷道掘進(jìn)，圍巖變形量迅速增加，持續(xù)時(shí)間大約為隨巷道掘進(jìn)，圍巖變形量迅速增加，持續(xù)時(shí)間大約為1015d，之后變形量緩，之后變形量緩慢增加。慢增加。6.2.1 與原支護(hù)系統(tǒng)對(duì)比分析與原支護(hù)系統(tǒng)對(duì)比分析六、支護(hù)系統(tǒng)現(xiàn)場試驗(yàn)研究六、支護(hù)系統(tǒng)現(xiàn)場試驗(yàn)研究增速較大增速較大趨于平緩趨于平緩 結(jié)論結(jié)論2：讓壓型錨索箱梁支護(hù)系：讓壓型錨索箱梁支護(hù)系統(tǒng)各方案中，統(tǒng)各方案中，縱橫組合方案縱橫組合方案對(duì)圍巖對(duì)圍巖的控制效果的控制效果最好最好，縱單方案次之。，縱單方案次之。PRABB支護(hù)系統(tǒng)巷道圍巖控制效果對(duì)比柱狀圖

57、支護(hù)系統(tǒng)巷道圍巖控制效果對(duì)比柱狀圖 PRABB支護(hù)系統(tǒng)巷道圍巖控制經(jīng)濟(jì)指標(biāo)對(duì)比柱狀圖支護(hù)系統(tǒng)巷道圍巖控制經(jīng)濟(jì)指標(biāo)對(duì)比柱狀圖 六、支護(hù)系統(tǒng)現(xiàn)場試驗(yàn)研究六、支護(hù)系統(tǒng)現(xiàn)場試驗(yàn)研究 結(jié)論結(jié)論1：讓壓型錨索箱梁支護(hù)系：讓壓型錨索箱梁支護(hù)系統(tǒng)統(tǒng)4種方案支護(hù)效果比原支護(hù)方案均種方案支護(hù)效果比原支護(hù)方案均明顯減小明顯減小，且經(jīng)濟(jì)性顯著。，且經(jīng)濟(jì)性顯著。6.2.2 鋼梁錨索梁支護(hù)系統(tǒng)對(duì)比分析鋼梁錨索梁支護(hù)系統(tǒng)對(duì)比分析PRABB與工字鋼錨索梁支護(hù)系統(tǒng)巷道控制效果對(duì)比柱狀與工字鋼錨索梁支護(hù)系統(tǒng)巷道控制效果對(duì)比柱狀圖圖 PRABB與工字鋼錨索梁支護(hù)系統(tǒng)巷道控制經(jīng)濟(jì)指標(biāo)對(duì)比柱狀圖與工字鋼錨索梁支護(hù)系統(tǒng)巷道控制經(jīng)濟(jì)指標(biāo)對(duì)

58、比柱狀圖 六、支護(hù)系統(tǒng)現(xiàn)場試驗(yàn)研究六、支護(hù)系統(tǒng)現(xiàn)場試驗(yàn)研究 結(jié)論結(jié)論3：PRABB支護(hù)系統(tǒng)各方支護(hù)系統(tǒng)各方案圍巖控制效果整體優(yōu)于工字鋼錨案圍巖控制效果整體優(yōu)于工字鋼錨索梁支護(hù)系統(tǒng)相應(yīng)方案，其中以索梁支護(hù)系統(tǒng)相應(yīng)方案，其中以縱縱橫組合支護(hù)方案橫組合支護(hù)方案（方案（方案4與方案與方案8）差別最大。差別最大。 結(jié)論結(jié)論4：PRABB支護(hù)系統(tǒng)各支護(hù)系統(tǒng)各方案比工字鋼錨索梁支護(hù)系統(tǒng)相方案比工字鋼錨索梁支護(hù)系統(tǒng)相應(yīng)方案具有更高的應(yīng)方案具有更高的經(jīng)濟(jì)性經(jīng)濟(jì)性。6.2.3 PRABB支護(hù)系統(tǒng)不同布置方式下的各方案對(duì)比分析支護(hù)系統(tǒng)不同布置方式下的各方案對(duì)比分析1、頂板彎曲變形監(jiān)測分析、頂板彎曲變形監(jiān)測分析 （a

59、）方案）方案1 （b）方案）方案2 六、支護(hù)系統(tǒng)現(xiàn)場試驗(yàn)研究六、支護(hù)系統(tǒng)現(xiàn)場試驗(yàn)研究 （c）方案）方案3 （d）方案）方案4結(jié)論結(jié)論1 1：縱橫組合方：縱橫組合方案對(duì)頂板彎曲變形案對(duì)頂板彎曲變形控制效果最好。控制效果最好。2、巷道頂板內(nèi)部位移監(jiān)測分析、巷道頂板內(nèi)部位移監(jiān)測分析 （a）方案）方案1 （b）方案）方案2 六、支護(hù)系統(tǒng)現(xiàn)場試驗(yàn)研究六、支護(hù)系統(tǒng)現(xiàn)場試驗(yàn)研究（c）方案）方案3 （d）方案）方案4結(jié)論結(jié)論2 2：縱橫組合方案：縱橫組合方案對(duì)頂板內(nèi)部圍巖碎脹對(duì)頂板內(nèi)部圍巖碎脹變形控制效果最好變形控制效果最好 如圖如圖所示為所示為PRABB支護(hù)系統(tǒng)各種方案測力箱梁受力監(jiān)測曲線。其中支護(hù)系統(tǒng)各種

60、方案測力箱梁受力監(jiān)測曲線。其中“Y”代表箱代表箱梁翼緣，梁翼緣，“B”代表箱梁腹板，代表箱梁腹板，“Z”代表箱梁縱向布置，代表箱梁縱向布置，“H”代表箱梁橫向布置。代表箱梁橫向布置。3、測力箱梁受力監(jiān)測分析測力箱梁受力監(jiān)測分析 （a）方案）方案1 （b）方案）方案2 六、支護(hù)系統(tǒng)現(xiàn)場試驗(yàn)研究六、支護(hù)系統(tǒng)現(xiàn)場試驗(yàn)研究（c）方案）方案3 （d）方案）方案4結(jié)論結(jié)論3 3：箱型支護(hù)梁受：箱型支護(hù)梁受力合理協(xié)調(diào)，沒有明顯力合理協(xié)調(diào)，沒有明顯的應(yīng)力集中現(xiàn)象的應(yīng)力集中現(xiàn)象4、錨桿、錨索受力監(jiān)測分析、錨桿、錨索受力監(jiān)測分析六、支護(hù)系統(tǒng)現(xiàn)場試驗(yàn)研究六、支護(hù)系統(tǒng)現(xiàn)場試驗(yàn)研究 PRABB支護(hù)系統(tǒng)錨桿、錨索受力監(jiān)測