马路坪矿预应力锚杆支护端锚位移规律分析

刘文仕，王大勇，罗 鑫，姚 华，张 寿

（贵州开磷（集团）有限责任公司， 贵州 贵阳 550302）

马路坪矿预应力锚杆支护端锚位移规律分析

刘文仕，王大勇，罗 鑫，姚 华，张 寿

（贵州开磷（集团）有限责任公司， 贵州 贵阳 550302）

开磷集团下属矿山逐渐进入深部，锚杆支护已经成为矿山必备的支护手段。对锚杆端部的位移特征进行了研究。当预应力锚杆锚固段的长度为0.5m时，锚杆之间的间距、排距应为0.9m，锚杆的排距逐渐加大，锚杆对岩体的支护效果将逐渐变差。

预应力锚杆；位移；有限元模型

目前，开磷集团下属矿山逐渐进入深部，锚杆支护已经成为矿山的重要支护方式。为保证开磷集团下属矿山在开采过程中巷道锚杆加固的安全、经济、可靠，对矿山锚杆支护的端部位移特征进行研究，同时也可为矿山后续加固工程的设计提供理论依据。

1 有限元计算模型

单根锚杆锚固模型是在有限元单元内支护1根锚杆，锚杆群锚固模型是在有限元单元内支护4根锚杆。锚杆的长度为2.4m，锚固段的长度为0.5 m，自由段的长度为1.8m，露出巷道外的长度为0.1m。锚杆锚固模型内锚杆的支护网度为：排距×间距＝1.5m×0.9m。有限元计算模型的尺寸为5m×5m×8m，有限元计算模型如图1所示。

图1 有限元模型

2 锚固段位移规律分析

2.1 单根锚杆锚固模型位移特征分析

单根锚杆锚固有限元计算模型的位移特征分析如图2～图5所示。从图2～图5可知，单根锚杆对岩体的锚固范围比较有限，且对岩体的位移影响较小，其影响范围沿锚杆长度方向基本上与锚杆的长度相近，垂直于锚杆方向上2m左右。从图中可知，以端部锚固的锚杆为中心，1m处岩体的位移已经减小为中心岩体位移的1/10。

图2 计算模型垂直位移

图3 计算模型全位移

图4 计算模型锚杆截面垂直位移

图5 计算模型锚杆截面全位移

2.2 锚杆群锚固模型位移特征分析

锚杆群锚固有限元计算模型的位移特征如图6～图9所示。

图6 计算模型排距方向垂直位移

图7 计算模型排距方向全位移

图8 计算模型排距方向锚杆截面垂直位移

图9 计算模型排距方向锚杆截面全位移

从图6～图9可知，锚杆群对岩体的锚固范围有所增加，锚杆群对岩体的位移影响较大，沿着锚杆的长度方向基本上与锚杆的长度差不多，垂直于锚杆方向上的延伸范围大概为1m。从图中可知，以端部锚固的锚杆为中心，0.5m处岩体的位移已经减小为中心岩体位移的1/5。

3 结 语

从上述研究可知，当预应力锚杆锚固段的长度为0.5m时，锚杆之间的间距、排距应为0.9m。岩体结构的变化对所支护岩体的位移分布起主导作用。锚杆的排距逐渐加大，锚杆对岩体的支护效果将逐渐变差。

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2012－04－18）

刘文仕（1974－），男，贵州遵义人，工程师，主要从事测量工程与安全工程研究。