20世紀(jì)70年代，M.D.Salamon等人提出了能量支護(hù)理論[12-13]。該理論認(rèn)為，支護(hù)結(jié)構(gòu)與圍巖相互作用、共同變形，在變形過程中，圍巖釋放一部分能量，支護(hù)結(jié)構(gòu)吸收一部分能量，但總的能量沒有變化。因而，主張利用支護(hù)結(jié)構(gòu)的特點(diǎn)，使支架自動調(diào)整圍巖釋放的能量和支護(hù)體吸收的能量，支護(hù)結(jié)構(gòu)具有自動釋放多余能量的功能。該理論主要是把巖體視為均質(zhì)線彈性體進(jìn)行分析，具有一定的局限性。
孫均院士、朱效嘉教授、鄭雨天教授等提出的錨噴-大弧板支護(hù)理論[14]，通過壁后軟性固化充填及接頭處可壓縮墊板而使支架具有一定的可縮讓壓特性，讓壓到一定程度，要堅(jiān)決頂住，以滿足軟巖支護(hù)“邊支邊讓，先柔后剛，柔讓適度，剛強(qiáng)足夠”的特點(diǎn)。
董方庭教授提出的圍巖松動圈支護(hù)理論[15]，認(rèn)為巷道在開挖前后，巖體由三向應(yīng)力狀態(tài)轉(zhuǎn)變?yōu)槎驊?yīng)力狀態(tài)，巖體強(qiáng)度急劇下降，由于應(yīng)力的轉(zhuǎn)移，巷道周邊出現(xiàn)應(yīng)力集中，使周邊巖體受力增加，如應(yīng)力超過巖體強(qiáng)度，巖體發(fā)生破壞，使其承載能力變低，應(yīng)力向深部轉(zhuǎn)移，直到應(yīng)力低于巖體的塑性屈服應(yīng)力為止。在巷道周邊依次形成破裂區(qū)、塑性區(qū)和彈性區(qū)。通過現(xiàn)場實(shí)測圍巖松動圈的大小
來選擇合理的支護(hù)參數(shù)。
方祖烈教授提出了主次承載區(qū)支護(hù)理論[16-17]，該理論認(rèn)為：巷道開挖后，在圍巖中形成拉壓域，壓縮域在圍巖深部，處于三向應(yīng)力狀態(tài)，圍巖強(qiáng)度高，是維護(hù)巷道穩(wěn)定的主承載區(qū)。張拉域在巷道周圍，圍巖強(qiáng)度相對較低，通過支護(hù)加固，也有一定的承載力，稱為次承載區(qū)。主、次承載區(qū)的協(xié)調(diào)作用決定巷道的最終穩(wěn)定。
侯朝炯等通過深入研究得到了煤巷錨桿支護(hù)的關(guān)鍵理論和技術(shù)，特別是提出了圍巖強(qiáng)度強(qiáng)化理論[18-27]，主要內(nèi)容：①錨桿支護(hù)實(shí)質(zhì)是錨桿與錨固區(qū)域的巖體相互作用組成錨固體，形成統(tǒng)一的承載結(jié)構(gòu)；②錨桿支護(hù)可提高錨固體的力學(xué)參數(shù)，包括錨固體破壞前與破壞后的力學(xué)參數(shù)，改善被錨巖體力學(xué)性能；③巷道圍巖存在破碎區(qū)、塑性區(qū)、彈性區(qū)，錨桿錨固區(qū)域巖體的峰值強(qiáng)度、峰后強(qiáng)度及殘余強(qiáng)度均能得到強(qiáng)化；④錨桿支護(hù)可改變圍巖的應(yīng)力狀態(tài)，增加圍壓，提高圍巖的承載能力，改善巷道支護(hù)狀況；⑤圍巖錨固體強(qiáng)度提高后，可減小巷道周圍的破碎區(qū)、塑性區(qū)范圍和巷道表面位移，控制圍巖破碎區(qū)、塑性區(qū)的發(fā)展，從而有利于巷道圍巖的穩(wěn)定。
最大水平應(yīng)力理論認(rèn)為，當(dāng)垂直應(yīng)力增大后，巖層由于泊松效應(yīng)產(chǎn)生側(cè)向變形，造成巖層之間沿摩擦力很低層面出現(xiàn)相對滑動形成附加水平應(yīng)力作用于頂板巖層[28-30]。澳大利亞學(xué)者W.J.Gale通過現(xiàn)場觀測與數(shù)值模擬分析，得出水平應(yīng)力對巷道圍巖變形與穩(wěn)定性的作用，認(rèn)為巷道頂?shù)装遄冃闻c穩(wěn)定主要受水平應(yīng)力的影響，如圖2.1所示。
遼公網(wǎng)安備 21020302000024號工信部備案號: 遼ICP備15011726號-5
