锚杆紧固力状态指示器研究及应用

为了准确反映锚杆预紧力施加是否合格,及时预警锚杆破断危险,进一步提高锚杆施工质量,研究开发了一种新型锚杆支护配件-锚杆紧固力状态指示器,该指示器主要具备2种功能,即量化锚杆预紧力,施加预紧力合格后,指示器绿色指示灯亮,提示锚杆预紧力达到设计的量值;预警锚杆杆体拉断破坏,杆体受拉将要达到其极限抗拉强度时,指示器红色指示灯亮,警示锚杆有破断危险。     

煤巷锚杆新型高效减摩垫片的研发

介绍了煤巷锚杆预紧力国内外现状,分析了锚杆预紧力的影响因素,在详细分析我国现有锚杆预紧力施加情况的基础上研制开发了煤巷锚杆新型高效减摩垫片,使锚杆的预紧力比现有锚杆提高了1倍以上,300N.m安装扭矩下锚杆预紧力可达锚杆屈服载荷的50%以上,为深井及动压巷道高预紧力锚杆支护技术的大力推广奠定了坚实的基础。     

锚杆螺纹结构与扭矩-预紧力转化关系试验研究

锚杆预紧力是锚杆发挥其主动支护效果的关键。为提高矿井巷道支护锚杆的预紧力,研究了螺纹螺距、牙高、形状对锚杆扭矩-预紧力的转化关系规律;选取了不同锚杆螺纹螺距、螺纹牙高、螺纹形状,通过试验研究螺纹结构对锚杆扭矩-预紧力转化的影响。结果表明:螺纹螺距越大,螺纹牙高越大,锚杆扭矩-预紧力转化率越低;三角形螺纹锚杆的扭矩-预紧力转化率较高。矿井巷道使用锚杆时,为提高锚杆扭矩-预紧力转化效果,可以选取螺纹螺距1.0mm、螺纹牙高0.2mm、螺纹形状为三角形的锚杆。     

锚杆预紧力的支护效应探讨

分析了锚杆预紧力的支护作用机理,对锚杆预紧力的影响因素和确定方法进行了巷道实验研究,提出了合理增大锚杆预紧力的途径,为锚杆支护设计提供了依据。     

锚杆预紧力的支护效应探讨

分析了锚杆预紧力的支护作用机理,对锚杆预紧力的影响因素和确定方法进行了巷道实验研究,提出了合理增大锚杆预紧力的途径,为锚杆支护设计提供了依据。     

浮煤对锚杆预紧力矩的影响

锚杆进行预紧支护时,随着预紧力的增大,锚杆托盘压紧钢带,甚至使得钢带发生变形,对上一根锚杆预紧效果产生影响。文章利用Workbench软件,建立锚杆支护的三维模型,分析了锚杆预紧次序不同,即预紧后一根锚杆对钢带状态的影响,得到了当煤墙有浮煤时,施加锚杆预紧力会使前一根锚杆的力矩减小。研究结果对煤矿巷道支护具有重要意义,可以指导巷道锚杆预紧力施工。     

不同预紧力锚杆锚索对围岩支护应力场影响研究

针对不同预紧力情况下锚杆锚索对围岩支护应力场的影响进行了研究,得出了几点重要结论:随着锚杆锚索预紧力的增加,巷道周围有效压应力区呈现逐步扩大的趋势,同时锚固范围之外的应力降低区也随着预紧力的增加而扩大。在同一预紧力情况下,锚杆的自由段轴力大小可以视为均匀分布,但在锚固段部分,由于预紧力的损失,在很短距离范围内,锚杆轴力明显减小,直至减小为0。对锚索施加预紧力时,锚索尾部附近均出现了明显的应力集中。在同一预紧力情况下,锚索距离顶板越远,最大主应力越小。在不同预紧力下,在同一距离处,预紧力越大,最大主应力也将越大。     

煤巷锚杆预紧力损失特征及围岩控制机理研究

锚杆预紧力对维持煤巷围岩稳定具有重要作用，然而现场工程中因预紧力损失造成的巷道失稳现象普遍发生。分析了锚杆预紧扭矩与预紧力间的转化关系，研究了五家沟煤矿现场锚杆预紧力损失现象，揭示了锚杆预紧力损失行为特征及原因，并探究了不同预紧力损失率下锚杆对围岩应力及位移分布的影响。研究发现：现场锚杆预紧扭矩与预紧力基本呈线性正相关，但受支护构件间摩擦和巷道围岩条件影响，锚杆预紧力损失率均值范围为20%～58%,而锚杆预紧力损失加重可导致巷道浅部围岩应力下降，围岩变形及塑性区深度和体积增加，降低围岩的承载能力。研究可为现场锚杆预紧施工提供指导，提高支护初期巷道围岩的稳定。     

影响锚杆支护预紧力的因素分析与确定

锚杆预紧力受到多种因素的影响,其中预紧扭矩是最主要的影响因素。在锚杆的加工和井下安装过程中,应当保证预紧扭矩充分转化为预紧力,合理确定预紧力,可增大锚杆的间排距,降低支护成本,减少钻孔数量,提高单进速度,以获得合理的预紧力。     

高预紧力锚杆支护理论与技术发展现状

总结了高预紧力锚杆支护作用机理,介绍了我国高预紧力锚杆支护技术发展现状。认为:我国锚杆预紧力水平较低,应当在锚尾螺纹精细加工、锚杆与附件结构性能匹配、防锈蚀锚杆材质研制等方面加强研究,真正实现高预紧力锚杆支护,为我国复杂困难条件下的巷道支护提供重要保障。     

煤巷锚杆支护施工工艺与围岩控制

结合江西省重点煤矿推广煤巷锚杆支护的实践 ,分析了煤巷锚杆支护机理 ,施工工艺对锚杆锚固力和预紧力的影响。提出了提高锚杆锚固力和预紧力的方法和技术措施。     

全长锚固预应力锚杆杆体受力特征分析

采用理论分析、现场实测等研究方法,分析了锚杆杆体轴应力、剪应力与预紧力的关系以及杆体轴应力与剪应力的分布规律.结果表明:锚杆轴应力随预应力的增大而增加,在锚杆全长方向上呈曲线变化的,从锚杆尾部到锚杆端头方向,轴应力先增加后减小,在中性点处轴应力最大,轴应力最大值位置向锚杆尾端移动;随锚杆预应力增加,锚杆杆体剪应力在巷道表面与中性点位置一段减小,在中性点与锚杆端头一段增加,中性点处锚杆剪应力为零,中性点向锚杆尾部移动.全长锚固锚杆预紧力不是越大越好,而是有个合理的范围,预紧力大小要与锚杆支护系统强度相匹配.     

锚杆预紧力对锚固体强度强化的模拟实验研究

锚杆预紧力在巷道支护中发挥着重要作用,但其对锚固体强度强化特征的研究仍存在不少问题;以砂蜡材料、预紧力锚杆和平面应变约束装置制作锚固分离体,在RMT-150C实验机上对其力学特性进行了研究。实验结果表明：锚固体的峰值强度、残余强度的强化系数和岩体强度、锚杆预紧力呈正相关,岩体强度一定时,随着锚杆预紧力的增大,强化系数逐渐增加,锚杆预紧力对锚固体峰后残余强度的强化大于对锚固体峰值强度的强化。锚固体的应变-应力全程曲线与锚杆受力存在着对应关系,锚固体屈服之前,锚杆受力增加缓慢;屈服点之后,受力急剧增加;峰后软化阶段锚杆受力逐渐增加,摩擦阶段锚杆受力处在不断的调整下降中。预紧力一定时,岩体强度越高,锚杆受力增加幅度越小;岩体强度一定时,高预紧力锚杆受力增幅较小;软弱岩层破坏后,锚杆载荷的损失比坚硬岩层大,预紧力锚杆对软弱岩层的作用比坚硬岩层明显。现场实践表明,提高锚杆预紧力能够有效控制围岩的变形。     

高强锚杆在深部煤矿巷道支护中的应用

根据深部软岩条件下煤矿巷道锚杆支护效果不理想的情况，分析认为调整锚杆预紧力的大小是改善支护效果的有效方法。通过在具体支护中对螺纹钢锚杆、淮北预紧力锚杆、高预紧力锚杆进行对比试验，采用高预紧力锚杆支护有效地控制住了深部巷道围岩的变形，同时具有较好的经济效益。     

锚杆支护预紧力影响因素研究

在理论方面论证了预紧力在锚杆支护系统中的重要性以及影响预紧力的因素,结合唐家会煤矿现场实际情况,研究了预紧力的影响因素并针对性地提出了提高预紧力的措施,为煤矿锚杆支护质量检查及支护设计施工提供了借鉴依据。     

预应力锚杆支护防止巷道冒顶的机理与措施

离层弯曲型冒顶是锚杆支护巷道冒顶型式之一。文章首先分析了该类冒顶的机理、影响因素与冒顶形状及规模,然后根据有限元方法模拟结果,分析预应力锚杆防止顶板离层的作用原理,并根据现场实测结构,分析了锚杆预紧力大小与顶板离层量之间的对应关系。结果表明,目前煤矿巷道锚杆预紧力普遍偏低,是影响锚杆支护效果和锚杆支护可靠性的重要因素。提高锚杆预紧力,是充分发挥锚杆支护潜能,有效降低顶板离层量,防止顶板离层破坏的关键因素。     

高预紧力全长锚固锚杆工况监测

 通过对常用的测力锚杆改进,开发出了能够监测高预紧力全长锚固锚杆受力状况的CM-200Ⅰ型测力锚杆,并进行了实验室标定。同时开发出适用于测力锚杆施加扭矩的扭矩套筒,更好的实现了对高预应力全长锚固锚杆的实际工况监测。将改进后测力锚杆应用于井下,通过监测结果知高预紧力全长锚固锚杆的载荷在施加预紧力后沿杆体均匀分布,围岩变形后,在距锚杆尾部500mm处出现中性点,此处轴力最大,剪应力为零。并且根据巷道表面位移监测结果知高预紧力全长锚固锚杆有效的控制了顶板的变形,充分发挥了锚杆的支护性能     

锚杆预紧扭矩转化效率主控因素分析

为研究锚杆预紧扭矩与预紧力转化规律，通过理论分析和现场试验，系统研究了转化效率主控因素，并基于数值模拟结果对锚杆预紧扭矩进行参数优选。研究结果表明：同一预紧扭矩下，随螺母与螺纹间摩擦因子、螺母与垫圈间摩擦因子增大，锚杆预紧力均随之减小，且减小速率呈降低趋势。对于细牙全螺纹锚杆和左旋无纵筋锚杆，当预紧扭矩超过400 N·m时，预紧力增幅随预紧扭矩增加而变缓，继续施加预紧扭矩获得的预紧力增量较小。锚杆直径越大，预紧扭矩转化效率越低，锚杆螺距越小，预紧扭矩转化效率越高。当预紧力达到80 kN时，直径18 mm细牙全螺纹锚杆和直径20 mm左旋无纵筋锚杆对应的预紧扭矩分别为408 N·m和429 N·m。研究成果对锚杆支护理论完善及支护参数选取具有一定实用价值。     

锚杆预紧力对支护围岩的重要作用

论述了邢东矿井在深井大地压锚杆支护施工中，加大锚杆预紧力，对加固围岩起到的重要作用，试验得出了螺母扭矩与锚杆拉力的关系及影响因素，提出锚杆预紧力不应小于杆体强度的１／２。     

张拉预紧式锚杆支护系统高能强化锚固机理研究

目前传统转矩式锚杆预紧力损失大、锚杆主动性利用率较低,难以满足深部复杂困难巷道的支护要求,因此提出了张拉式高预紧锚杆支护技术,开发了张拉预紧式锚杆锁具及相关构件,并对系统在实验室进行了锚杆拉伸试验,结果表明:在锚具锥度为6°时,整个锚杆拉伸过程直至锚杆破断后锁具都可实现自锁,锚杆破断时,锁具总后退距离平均为3.3 mm,验证了锁具系统的安全性、匹配性及稳定性。而后采用数值模拟的方法建立了巷道锚固分离体模型,对比了低、高预紧力下锚固体的变形破坏特征与能量演化机制,最终得出高预紧力锚杆比低预紧力锚杆更能提高锚固体强度,减小锚固体受载变形的破坏程度,高预紧力产生的高储能可有效提高锚固体破坏峰值,减小破坏时的总耗散能,有效提高锚固体峰后残余能量。基于理论分析结果,在王庄煤矿91采区运输大巷进行了张拉预紧式锚杆与普通转矩式锚杆的对比试验,据矿压监测结果显示采用张拉预紧式锚杆的巷道段两帮最大移近量减少了32.6%,证明了提高预紧力构建高储能锚固支护体系可以有效减小巷道变形。