岩层控制理论与项目工程设计详述.ppt

厚层状顶板岩层三铰拱平衡结构取三铰拱右半拱为力学平衡单元,且对拱脚点取矩=0,则水平推力T为:;(锚固应力)σ,随岩层剪切位移量的增加而发生改变;,随锚固应力和层面滑移量的不同而发生改变。锚固岩层剪胀平衡理论岩层层面剪力:层面平均剪应力:层面法向锚固应力:层面剪胀摩擦角:顶板岩层锚固强度计算公式:σ+q式中:p——顶板岩层锚固强度;σ——岩层层面锚固应力;q——锚固岩层荷重(锚固岩层容重×厚度=γ∑h)。,增加锚固岩层厚度(锚索长度),对锚固效果产生负效应。,要求预紧力越高。取:顶板预应力为;岩层自重应力为q;则:当<q时,岩层会沿层面发生离层。。【咀嚼原理】、锚固应力是维系锚固岩层抗剪强度的外在条件。(小位移),锚固岩层的抗剪强度随位移的增加而增。(大位移),锚固岩层的抗剪强度随位移的增加而降。,会提高锚固岩层的峰值强度和残余强度。:锚固岩层的抗剪强度,随剪切位移的增加而变化。,被锚固岩层一旦发生过量变形,其抗剪强度会从峰值强度降低到残余强度,最终会导致锚固系统失效,巷道失稳。【例】取:;h煤=;h岩=;h锚=;;γ煤=;γ岩=;0;φ30°γ均=(×+×26)/5=(2)则:q总=×+×26=(2)顶板锚固应力:[σ]=+=(2)~,则顶板岩层锚固强度[p]=~(2);或:[p]=~(排)(1820-1872)英国科学家,在热力学、流体力学及土力学等领域均有杰出的贡献强度准则巷道侧帮锚固计算强度(贾喜荣,2008年)由准则(1857)有:式中:σ3—巷帮锚固强度;—煤柱静载荷集度;Φ—煤柱内摩擦角;C—煤柱内聚力。结论:取:采深:220m;巷宽:;巷高:;顶板岩层容重:γ=263;煤柱单轴抗压强度:σ13130002由煤柱临界宽度计算公式有:此时,煤柱处于极限平衡状态,只需低支护强度可维护巷帮稳定。【前例】煤柱临界宽度计算【例】巷帮支护强度计算取:220m;;;γ=263;σ130002;;φ=35°;:则巷帮支护强度:式中:p—巷帮支护强度;σp—煤柱强度;—煤柱静载荷集度;—动载系数。