锚碹支护技术在薄顶板巷道支护中应用研究

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锚碹支护技术是一种新型实用的支护技术,该技术首次将柔模泵注混凝土技术与锚杆支护技术相结合应用于地下工程支护领域,为人类开发地下空间和开采地下资源提供了一种新手段。锚碹支护是预先制作柔性模板,将柔性模板通过短锚杆固定在巷道周边,用混凝土泵将大流动性免振捣自密实混凝土拌和物泵入巷道柔模中,在巷道周边形成锚碹支护结构,而锚碹支护(砌混凝土碹)与锚网支护(不砌碹)可间隔布置,形成锚杆可缩性条带碹式支护结构。砌碹段是刚性支护段,是抵抗围岩压力主体段,锚杆段是柔性支护段、岩石应力缓冲段。这种支护方式刚柔并举,先柔后刚,抗让结合,随时自动调整巷道围岩压力,使巷道保持动态稳定。此法取消锚索,避免了锚索穿透顶板进入上部采空区,而且一次施工面积大,形成的结构整体性好,是一种工艺简单、造价低、机械化程度高、施工速度快的新型支护方式。本文在结合组合拱理论、普氏理论及《公路隧道设计规范》、厚壁筒理论的基础上,提出锚碹联合支护结构计算模型。根据结构力学等知识推导出岩碹组合梁的弯矩计算公式,从理论上证明了岩碹组合梁能够有效降低柔模碹的弯矩。本文提出柔性模板、钢筋网、锚杆几何尺寸与布置以及混凝土支护厚度的计算方法。在计算过程中,按《公路隧道设计规范》计算顶部围岩压力,按普式理论计算帮部压力,结合隧道设计安全系数按厚壁筒理论计算拱部混凝土厚度,帮部支护厚度通过混凝土强度及稳定性验算取值。本文结合比德煤矿得工程实际情况,对锚碹支护结构进行了模拟计算验证,通过分析得出该结构强度及稳定性满足设计要求,并结合工程实际提出了具体的施工方法及施工工艺。数值模拟、理论计算及工程实际证明了该支护结构的合理性。提出的锚杆条带碹支护方法简单可行,实用性很强,为以后的工程支护设计提供较好的参考依据。
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