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巷道动载显现规律及其控制对策

作　者: 刘学建
导　师: 刘立民
学　校: 山东科技大学
专　业: 采矿工程
关键词: 弹性动力学动载显现巷道动压防冲锚杆双启动让压管
分类号: TD353
类　型: 硕士论文
年　份: 2011年
下　载: 22次
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内容摘要

本课题以煤矿动压对巷道破坏为背景,建立动载传播数学模型,利用双启动让压管控制围岩初期变形及动压释放,取得如下成果：(1)围岩变形过程中储存弹性能,根据格里菲斯强度理论,当应力达到围岩的抗拉强度时,围岩产生拉破坏,释放出储存在围岩中的弹性能。本课题基于连续介质弹性动力学,将围岩拉破坏看做点震源的集合,在此基础上建立点震源在弹性岩体中传播力学模型,并运用数学物理方法,对该数学模型进行求解,求出应力与位移表达式。(2)基于有限元求解理论,利用ANSYS/LS-DYNA软件,建立巷道几何模型,施加相应的约束荷载及动力荷载,对地下岩体进行显式结构动力学分析,模拟结果显示该点震源以球面形式向外传播。(3)对右旋等强锚杆螺纹和左旋滚丝锚杆螺纹进行螺纹对比分析,分析得出滚丝锚杆的扭矩效率远远高于右旋等强锚杆。分析左旋无纵肋滚丝预应力锚杆支护系统、右旋全螺纹等强锚杆,并对其锚固力进行了对比,通过实验得出左旋螺纹杆体锚固力比右旋高。针对巷道动载,设计双启动让压管,该构件有利于控制巷道开掘初期围岩变形,同时有利于吸收回采过程中的围岩能量释放,对冲击型巷道具有较好的控制作用。双启动让压管进行工程应用显示,动压条件下巷道支护效果良好。

全文目录

摘要  5-6
ABSTRACT  6-11
1 绪论  11-20
  1.1 课题的提出及研究意义  11
  1.2 国内外研究现状  11-18
  1.3 本课题主要研究内容与重点  18-19
  1.4 本章小结  19-20
2 弹性动力学方程及其解析解  20-29
  2.1 地下工程动力来源  20-21
  2.2 弹性动力学方程  21-25
  2.3 弹性动力学方程的解析解  25-28
  2.4 本章小结  28-29
3 巷道动载数值分析  29-41
  3.1 有限单元法理论基础  29
  3.2 ANSYS/LS-DYNA有限元软件简介  29-30
  3.3 数值模拟分析  30-40
  3.4 本章小结  40-41
4 动载条件下防冲让压锚杆支护系统  41-55
  4.1 锚杆螺纹对比分析  41-44
  4.2 左旋无纵肋滚丝预应力杆体  44-46
  4.3 右旋全螺纹等强锚杆杆体  46-48
  4.4 左、右旋螺纹钢锚杆锚固力对比分析  48-50
  4.5 动载防冲让压锚杆支护系统  50-54
  4.6 本章小结  54-55
5 工程应用分析  55-73
  5.1 地质采矿条件  55-56
  5.2 锚杆支护设计  56-60
  5.3 锚杆拉拔实验数据分析  60-67
  5.4 巷道位移监测结果  67-69
  5.5 锚杆位移观测与分析  69-72
  5.6 本章小结  72-73
6 主要结论与研究展望  73-75
  6.1 主要结论  73
  6.2 研究展望  73-75
致谢  75-76
攻读硕士期间主要成果  76-77
参考文献  77-80

巷道动载显现规律及其控制对策

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