塔山矿新型27 mm高强玻璃钢锚杆技术应用

由于塔山矿回采巷道均为放顶煤开采，矿压显现明显，巷道断面大，在回采过程中尾顺槽围岩变形量大，致使使用传统普通玻璃钢锚杆支护时出现杆体被拉断、杆体尾部被剪断等支护失效现象。为了解决上述问题，采用新型27 mm高强玻璃钢锚杆对塔山矿8112工作面进行试验。试验结果表明，在保证采掘安全的前提下，使用新型锚杆取代普通锚杆，可以大大提高巷道支护的稳定性，节约巷道支护成本，保证施工工期正常完成，同时提高工作面回采效率。采用新型锚杆后，使巷道支护兼具安全、经济双重效益，同时对全矿井以及其他所有同类型矿井类似回采巷道，具有积极的推广和借鉴意义。     

玻璃钢锚杆锚固质量声波检测技术

针对大冶铁矿玻璃钢锚杆锚固质量检测手段单一、检测参数有限的现状,应用声波检测技术,对大冶铁矿井下巷道玻璃钢锚杆锚固质量进行抽样检测。在随机抽取的35根锚杆中,玻璃钢锚杆锚固质量合格率为85.7%,与支护巷道的实际情况相符,说明应用声波检测技术对玻璃钢锚杆锚固质量进行检测是可行的。检测结果分析表明,影响大冶铁矿玻璃钢锚杆锚固质量的主要因素是玻璃钢锚杆的锚固长度以及玻璃钢锚杆与围岩之间的锚固剂密实度。为此从钻孔深度、锚固剂填塞数量、锚杆杆体插入深度、锚固剂浸泡时间等方面,提出了相应的锚固质量控制对策。玻璃钢锚杆锚固质量声波检测技术可为大冶铁矿玻璃钢锚杆锚固质量的控制提供指导,对实现矿山安全高效开采具有较大的应用价值。     

磁致伸缩扭转导波在纤维增强塑料锚杆中的应用

针对电磁超声信号信噪比低、回波特征不明显的问题,本文对磁致伸缩扭转导波特性进行了分析,扭转导波非频散适合信号处理,且在传播过程中能量衰减较小。利用ANSYS有限元仿真软件分析了扭转导播在纤维增强塑料(FRP)锚杆内的位移、功率流特性;搭建了物理实验平台,在FRP锚杆内激励和接收磁致伸缩扭转导波信号,对采集到的回波信号进行CEEMD-LMS算法滤波;实验数据验证了数值分析结果的有效性。结果表明:磁致伸缩扭转导波在FRP锚杆内的传播功率趋向于表面,适用于FRP锚杆表面缺陷检测;经CEEMD-LMS滤波算法处理后的磁致伸缩导波信号信噪比得到提升;磁致伸缩扭转导波技术可对有周向缺陷的FRP锚杆长度、缺陷位置进行识别。     

新型锦纶、涤纶混杂玻璃纤维锚杆的拉伸试验研究

新型锦纶、涤纶混杂玻璃纤维锚杆分别采用高弹性的锦纶、涤纶纤维混杂高模量的玻璃纤维,以改善玻璃钢锚杆的韧性,解决煤矿中玻璃钢锚杆易发生脆性断裂的问题。其拉伸试验结果表明:混杂纤维锚杆拉伸强度随着玻璃纤维含量的增加先降低再增加;断后延伸率随着玻璃纤维体积含量的增加而降低。     

新型玻璃钢锚杆生产关键技术

结合大采高矿井煤帮支护实际,对新型玻璃钢锚杆的结构、配方、成型工艺进行了研究,找到了新型玻璃钢锚杆生产关键技术解决方案,说明玻璃钢锚杆生产技术已日趋成熟,生产出的玻璃钢锚杆能够很好地满足煤帮支护要求,保证了煤矿的安全生产。     

全螺纹玻璃钢锚杆在回采巷道支护中的应用

全螺纹玻璃钢锚杆具有抗拉强度高、可切割、不产生火花等优点,在回采巷道支护中具有广泛的应用前景。王庄煤矿在综放工作面试验使用了新型全螺纹玻璃钢锚杆支护材料,经现场使用和矿压观测,能够满足工作面支护要求,有利于综放工作面安全高效生产。     

玻璃钢锚杆支护锚固力的试验分析

针对锚固长度、锚固时间、锚固材料等影响玻璃钢锚杆锚固力的因素,在实验室开展了玻璃钢锚杆拉拔试验研究。通过单因素对比法,分析研究了锚杆锚固长度、锚固时间、锚固材料对锚固力的影响规律,总结出玻璃钢锚杆锚固力随锚固长度和锚固时间的增加而增大,锚固材料的选择应综合各方面因素考虑等规律,对玻璃钢锚杆的支护参数设计及支护机理分析具有一定的指导意义。     

基于松动圈现场测试的非对称变形巷道支护技术研究

针对山西省吉宁煤矿2103高应力综采沿空巷道帮部非对称变形、顶板下沉严重等矿压显现突出及围岩体破碎的问题,以巷道围岩松散破碎的超声波探测为依据,在原有支护形式的基础上进行了支护形式及参数优化。其中,临空侧采用高强蛇形让压锚杆配合锚索,实体煤侧采用玻璃钢锚杆,顶板采用锚网索配合JW型护表钢带的联合支护形式。巷道锚杆受力、围岩变形量及围岩裂隙发育的钻孔成像监测结果表明,不仅高应力综采沿空非对称变形得到有效控制,而且较原支护形式下的巷道围岩变形量其降低幅度达到50%,进一步验证了优化后的支护形式对高应力综采沿空巷道围岩的控制作用。研究结果可为相似地质条件及开采技术条件下高应力综采非对称变形巷道围岩的支护设计提供参考。     

全锚支护技术在德国煤矿的应用

介绍了全锚支护技术在德国煤矿的试验和应用情况 ,总结了全锚支护巷道掘进过程中在设备配置、施工组织管理、提高掘进速度和锚杆支护监测等方面的经验 ,尤其是全锚支护与沿空留巷技术结合方面值得借鉴。     

底煤巷大跨度交岔点全锚支护技术应用

近年来 ,锚杆支护技术以其主动支护、及时支护、初始支护强度高的特点 ,在矿井支护中得到了迅速的推广和应用 ,但在底煤巷的大跨度交岔点中 ,全锚支护的应用尚不普及。通过在常村矿底煤巷与切眼的大跨度交岔点处的全锚支护试验 ,拓宽了锚杆的使用范围 ,为大断面硐室和大跨度交岔点施工时采用锚杆支护提供了现实依据     

深部高应力巷道锚杆脆塑性破断机理研究

针对各种高应力巷道锚杆破断导致的支护失效难题,采用理论分析、数值计算、现场试验等手段,分析了巷道围岩变形的组成与锚杆破断形态,研究了不连续变形的垫衬效应及其与锚杆脆塑性破断过程的内在联系。认为垫衬效应是导致锚杆脆性断裂的根本原因,提高锚杆预紧力是消减垫衬效应的有效手段,普通锚杆强度、延伸率与连续变形的不协调性是锚杆塑性破断的根本原因,提高锚杆强度与伸缩率是强力协调围岩变形稳定的有效途径。     

采场顶板稳定性分析与锚杆支护研究

为了维护采场顶板稳定,确保采场安全生产,通过对顶板进行稳定性分析,研究采用锚杆支护作为顶板稳定性控制措施,并采用工程类比法确定了锚杆的合理参数。选用FLAC^3D数值模拟对无支护和锚杆支护两种方案进行了分析研究,模拟结果表明选取树脂锚杆支护能够减小顶板压力,控制顶板位移变形和岩体冒落。后期的现场实际观测表明,树脂锚杆在顶板稳定性支护中效果良好,能够保证采场顶板的安全稳定。     

深部煤矿巷道等强梁支护理论模型及模拟研究

分析了矩形巷道顶板的受力特点,得到了顶板各位置弯曲正应力与剪力的分布规律。据此推导出了保证巷道顶板维持稳定所需的锚杆参数,并进一步对影响锚杆长度选取的各因素进行了敏感性分析,确定了各因素对锚杆长度选取影响程度的主次关系。由此得出了不同长度锚杆支护下的巷道围岩能够满足稳定性要求,基于此提出了深部巷道等强梁支护概念,即根据顶板弯曲正应力分布特征,在中部弯曲正应力大的区域,采用高强度、长锚杆局部加强;而在两边弯曲正应力逐渐减少的区域,可适当减少锚杆的长度,但增加锚杆直径提高抗剪能力,以期实现巷道顶板各横截面上在不同长度锚杆支护作用下最大正应力都相等,初步建立了等强梁支护施工技术工艺。运用有限差分软件FLAC3D模拟获得了锚杆原有传统支护与等强梁支护下顶板应力及位移分布规律,可看出采用等强梁支护理念可明显优化巷道的应力分布,让顶板局部应力达到均匀分布,并且有效控制了围岩变形,在一定程度上验证了等强梁支护技术的可行性。     

隧道围岩中全长粘结式锚杆受力的非线性分析

为分析隧道围岩中全长粘结式锚杆锚固界面剪切作用的非线性特性及其受力特性,建立了锚固界面剪应力与剪切位移的双曲正切函数模型,推导了围岩变形作用下全长粘结式锚杆的荷载传递方程,采用有限差分方法和Newton迭代公式建立了锚杆受力特性计算方法,并采用典型隧道工程锚杆试验实测结果进行了验证。在此基础上,分析了围岩变形作用下全长粘结式锚杆的轴力和界面剪应力分布特征,探讨了锚杆长度、界面剪切强度和初始剪切刚度、围岩位移释放系数等因素对锚杆受力的影响。研究结果表明：①双曲正切函数模型采用单一函数曲线刻画了界面剪应力与剪切位移的非线性关系及锚固界面剪切刚度演变规律,可有效描述隧道围岩中全长粘结式锚杆的受力特性;②锚杆锚固力随着锚固长度的增加而逐渐增大,但其锚固长度存在临界值;超过临界值后,锚杆锚固力基本不变;③随着界面剪切强度和刚度的增加,锚杆锚固力逐渐增大,中性点位置移向临空面一侧,界面剪应力向临空面和锚杆末端聚集;④围岩位移释放系数越小,锚杆支护后所提供的锚固力越大。实际工程中,宜根据围岩稳定状态及所需锚固力大小,合理确定锚杆支护时机和长度。     

基于颗粒离散元法的锚固节理剪切行为宏细观研究

为了研究锚固节理岩体的破坏特点及锚固机理,基于颗粒离散元法利用修正的锚杆双线性本构模型对有锚和无锚节理面在不同边界条件下进行了宏观研究,并对锚固节理试件内部颗粒之间接触力和颗粒旋转弧度等的演化过程进行了细观研究。研究结果表明:1压剪作用下锚固节理块体中处于拉伸状态的锚杆对节理面施加了一个附加的法向应力,从而提高了节理面的黏聚力;随着法向应力的增加,锚杆对节理面峰值剪切强度的贡献越来越小,在宏观上揭示了加锚节理岩体的锚固机理。2压剪荷载和边界位移约束共同作用下,锚固节理试件内部颗粒间接触力和颗粒自身位置不断演化并重新分布,在锚杆周围以及节理面凸起处产生较高的接触压力并在锚杆与节理面交叉处发生较大的颗粒旋转弧度,进而导致压致拉裂纹的产生以及颗粒旋转导致的剪切裂纹的萌生,从细观层面揭示了锚固节理岩体的破坏特点。     

锚杆荷载受围岩参数影响的分析

根据锚杆杆体的轴向变形与围岩加固区的变形相协调,利用围岩加固区的变形确定锚杆的轴向变形,进而由应力应变关系求出锚杆荷载。在求加固区变形的过程中,将锚杆上的荷载近似的看作是分布在加固区边缘的均布荷载,求出硐室分别在地应力和锚杆荷载作用下的位移,锚杆两端的合位移即为加固区的变形,这样可以确定锚杆荷载与围岩参数的函数关系。     

不同围岩条件下锚杆支护参数研究

随着矿井采深的不断加大 ,巷道支护表现出软岩支护的特点 ,锚杆锚固方式由端锚逐步向加长锚、全锚方向发展。从锚杆的支护设计到锚杆的支护密度确定 ,从理论到现场应用 ,全面论述了不同围岩条件下锚杆支护巷道合理支护参数的选择方法。     

基于实际围岩变形的全长锚固锚杆杆体应力分布特征分析

在全长锚固锚杆支护过程中,锚杆与围岩之间会相互作用,进而引起锚杆应力分布变化。为探究全长锚固锚杆正常支护过程及临界失效时锚杆应力分布规律,以围岩变形为基础,建立了锚杆-围岩相互作用模型,推导出锚杆在正常支护过程中及临界失效时轴力及剪应力沿杆长分布解析表达式,进而获得了轴力及剪应力沿杆长分布曲线。并在考虑锚杆及锚固剂弹性模量、锚杆及锚固剂横截面面积等锚固参数的条件下分别分析了围岩条件、锚杆长度、托锚力对全长锚固锚杆杆体应力分布的影响。结果表明:在全长锚固锚杆正常支护过程中,杆体应力分布符合中性点理论;影响锚杆轴力、剪应力分布的因素有围岩条件、锚固参数、托锚力;在锚杆正常支护过程中,全长锚固锚杆杆体应力分布符合中性点理论,随着围岩变软,锚杆为了限制变形,中性点向孔口方向移动且所受轴力、剪应力增大;托锚力影响杆体应力分布,托锚力越大,轴力分布越不均匀,且孔口到中性点处剪应力越小,中性点到杆端剪应力越大。所以在工程实际中可实时监测锚杆托锚力,依靠本文理论依据可深入揭示锚杆支护过程中受力特征;在锚杆支护临界失效时,围岩越坚硬,剪应力及轴力越大,且分布更加集中;锚杆长度影响全长锚固锚杆的支护性能,但在锚杆长度超过一定范围后再增大锚杆长度并不能显著提升锚杆的锚固效果。     

锚杆预紧力对煤矿巷道支护效果的响应特征研究

为从理论上揭示锚杆预紧力对巷道支护效果的作用机理,针对锚杆支护岩石巷道,建立了分析巷道围岩力学特征的理想弹塑性应变软化模型,获得施加预紧力锚杆支护后巷道围岩位移、应力分布的解析表达式,从理论上表明:提高锚杆预紧力对控制巷道围岩变形及改善巷道周边围岩的应力状态有积极的作用,有利于保持巷道围岩的稳定。并结合现场实际研究了锚杆预紧力对巷道支护效果的影响关系,研究成果对分析锚固作用机理及进行锚杆支护设计具有指导意义。     

Study on the material character steel big-end bolt

Based on the manufacturing method now used in our country, caused low bearing capacity in the bolt-end, which is a potential danger in the bolt supporting tunnel and a waste of money, and presented the new type strong steel big-end bolt can solve this problem. Analyzed the active state of the end of bolt by ANSYS, we can know that it is very disadvantage when bolt bore eccentric load. Contrasted with the different that common bolt and big-end bolt when they bore the same loading. The common bolt is bigger than the big-end bolt in stress value. Study on the processing technic of the new type of the strong steel big-end bolt, the new metal big-end bolt was produced by heat processing over big-end bolt and upset. From the microscopic examination on bolt metal, it is concluded that heat processing on the bolt-end refines the crystal grain of the metal material, which not only increase its extension but improve its property. Moreover the strength ability of the bolt material can be exerted completely.