巷道围岩支护锚杆应力分布的研究分析

杨鹏飞

（山西潞安郭庄煤业有限责任公司，山西 长治 046100）

引言

锚杆支护技术被广泛应用于各种矿山工程的加固及地下开采中，锚杆的受力对巷道的安全具有决定性的影响[1-2]。在煤炭的开采中，由于煤炭沉积的分层及与围岩的结构差异，容易引起围岩的沉降不同，从而在围岩层面上产生离层，引发安全事故。文章对离层作用对锚杆的受力影响进行分析，从而判定顶板的稳定性，提高锚杆支护的效果，控制围岩的离层作用，保证煤矿开采的安全[3-4]。

1 离层作用下锚杆受力作用分析及模型建立

在巷道挖掘的过程中，围岩的不协调变形造成顶板产生离层，使得锚固结构产生轴向的拉力，从而影响锚杆的受力。锚杆在进行布置的过程中，其角度并不总是垂直于顶板，当存在一定的安装角度时，离层对锚杆的作用力更加复杂，不仅存在拉应力作用，还存在着一定的剪切应力的作用[5-6]。在实际的应用过程中，由于煤矿地质结构的复杂性，锚杆倾斜的工况更为多见。当锚杆与离层存在一定的倾斜角度时，锚杆的变形如图1 所示，在倾斜离层的作用下，锚杆产生“S”形的变形。

图1 锚杆受倾斜离层作用变形示意图

采用离散元分析的方式对锚杆的受力作用进行分析，UDEC 软件可以用于模拟非连续的介质，在采矿及岩土工程等领域具有广泛的应用。采用UDEC软件对锚杆的应力进行分析，建立锚杆分析的模型，设定岩层的模型为3 m×2 m，采用的锚杆直径为20 mm，锚杆的长度为2 m，将岩层分为泥岩层及粉砂层，根据离层的位置，设定节理面距离孔口不同的位置为0.5 m。……