馬路坪礦預(yù)應(yīng)力錨桿支護(hù)端錨位移規(guī)律分析

劉文仕，王大勇，羅 鑫，姚 華，張 壽

（貴州開(kāi)磷（集團(tuán)）有限責(zé)任公司， 貴州 貴陽(yáng) 550302）

馬路坪礦預(yù)應(yīng)力錨桿支護(hù)端錨位移規(guī)律分析

劉文仕，王大勇，羅 鑫，姚 華，張 壽

（貴州開(kāi)磷（集團(tuán)）有限責(zé)任公司， 貴州 貴陽(yáng) 550302）

開(kāi)磷集團(tuán)下屬礦山逐漸進(jìn)入深部，錨桿支護(hù)已經(jīng)成為礦山必備的支護(hù)手段。對(duì)錨桿端部的位移特征進(jìn)行了研究。當(dāng)預(yù)應(yīng)力錨桿錨固段的長(zhǎng)度為0.5m時(shí)，錨桿之間的間距、排距應(yīng)為0.9m，錨桿的排距逐漸加大，錨桿對(duì)巖體的支護(hù)效果將逐漸變差。

預(yù)應(yīng)力錨桿；位移；有限元模型

目前，開(kāi)磷集團(tuán)下屬礦山逐漸進(jìn)入深部，錨桿支護(hù)已經(jīng)成為礦山的重要支護(hù)方式。為保證開(kāi)磷集團(tuán)下屬礦山在開(kāi)采過(guò)程中巷道錨桿加固的安全、經(jīng)濟(jì)、可靠，對(duì)礦山錨桿支護(hù)的端部位移特征進(jìn)行研究，同時(shí)也可為礦山后續(xù)加固工程的設(shè)計(jì)提供理論依據(jù)。

1 有限元計(jì)算模型

單根錨桿錨固模型是在有限元單元內(nèi)支護(hù)1根錨桿，錨桿群錨固模型是在有限元單元內(nèi)支護(hù)4根錨桿。錨桿的長(zhǎng)度為2.4m，錨固段的長(zhǎng)度為0.5 m，自由段的長(zhǎng)度為1.8m，露出巷道外的長(zhǎng)度為0.1m。錨桿錨固模型內(nèi)錨桿的支護(hù)網(wǎng)度為：排距×間距＝1.5m×0.9m。有限元計(jì)算模型的尺寸為5m×5m×8m，有限元計(jì)算模型如圖1所示。

圖1 有限元模型

2 錨固段位移規(guī)律分析

2.1 單根錨桿錨固模型位移特征分析

單根錨桿錨固有限元計(jì)算模型的位移特征分析如圖2～圖5所示。從圖2～圖5可知，單根錨桿對(duì)巖體的錨固范圍比較有限，且對(duì)巖體的位移影響較小，其影響范圍沿錨桿長(zhǎng)度方向基本上與錨桿的長(zhǎng)度相近，垂直于錨桿方向上2m左右。從圖中可知，以端部錨固的錨桿為中心，1m處巖體的位移已經(jīng)減小為中心巖體位移的1/10。

圖2 計(jì)算模型垂直位移

圖3 計(jì)算模型全位移

圖4 計(jì)算模型錨桿截面垂直位移

圖5 計(jì)算模型錨桿截面全位移

2.2 錨桿群錨固模型位移特征分析

錨桿群錨固有限元計(jì)算模型的位移特征如圖6～圖9所示。

圖6 計(jì)算模型排距方向垂直位移

圖7 計(jì)算模型排距方向全位移

圖8 計(jì)算模型排距方向錨桿截面垂直位移

圖9 計(jì)算模型排距方向錨桿截面全位移

從圖6～圖9可知，錨桿群對(duì)巖體的錨固范圍有所增加，錨桿群對(duì)巖體的位移影響較大，沿著錨桿的長(zhǎng)度方向基本上與錨桿的長(zhǎng)度差不多，垂直于錨桿方向上的延伸范圍大概為1m。從圖中可知，以端部錨固的錨桿為中心，0.5m處巖體的位移已經(jīng)減小為中心巖體位移的1/5。

3 結(jié) 語(yǔ)

從上述研究可知，當(dāng)預(yù)應(yīng)力錨桿錨固段的長(zhǎng)度為0.5m時(shí)，錨桿之間的間距、排距應(yīng)為0.9m。巖體結(jié)構(gòu)的變化對(duì)所支護(hù)巖體的位移分布起主導(dǎo)作用。錨桿的排距逐漸加大，錨桿對(duì)巖體的支護(hù)效果將逐漸變差。

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2012－04－18）

劉文仕（1974－），男，貴州遵義人，工程師，主要從事測(cè)量工程與安全工程研究。