煤矿巷道支护中使用的锚杆种类及特点分析

按照对围岩应力的适应性,煤矿使用的锚杆分为常规锚杆和吸能锚杆两大类。其中,常规锚杆主要解决受相对较低应力影响条件下的围岩不稳定问题,包括机械锚杆、粘结式锚杆和摩擦式锚杆。吸能锚杆可解决有冲击倾向性和受挤压条件下的围岩失稳问题,包括锥形锚杆、Garford锚杆、Roofex锚杆、D形锚杆、Lok屈服锚杆、可接长锚杆和横阻大变形锚杆。与常规锚杆相比,吸能锚杆的吸能效果显著,具有较高的承载能力,能适应较大围岩变形,在深井高应力复杂巷道支护中具有良好的应用前景。     

金山店铁矿三种锚杆支护数值模拟对比研究

金山店铁矿主要采用管缝锚杆和螺纹钢锚杆进行巷道支护,但是这两种锚杆具有易腐蚀的局限性,该局限性通常会造成锚杆失效,容易造成安全隐患。为克服该局限性,金山店铁矿计划采用玻璃钢锚杆代替管缝锚杆和螺纹钢锚杆,该锚杆具有高强、轻质和耐腐蚀的优点。通过采用Phase2软件对金山店铁矿管缝锚杆、螺纹钢锚杆和玻璃钢锚杆巷道支护效果进行数值模拟研究,对比分析了这三种锚杆支护下的岩体强度系数和巷道变形位移。研究结果表明玻璃钢锚杆略优于管缝锚杆和螺纹钢锚杆,证明玻璃钢锚杆在金山店铁矿的应用具有可行性。     

沿空掘巷锚杆支护参数敏感性分析与应用

综合运用正交试验、UDEC数值模拟以及极差分析法对沿空掘巷条件下的锚杆长度、锚杆间距、锚杆预紧力、锚杆直径4项锚杆支护主要参数的敏感性进行了对比分析研究.研究结果表明,锚杆主要参数敏感性从强到弱依次为锚杆预紧力、锚杆间距、锚杆长度、锚杆直径.因此,在工程实践中应当确保对锚杆所施加的预紧力满足需求,相对于增加锚杆直径而言,减小锚杆间距、增加锚杆长度能够更为有效地改善巷道围岩的稳定性.结合分析结果,优化沿空掘巷支护参数,并在现场进行工业性试验,围岩控制效果良好.     

不同黏结长度锚杆拉拔承载特性研究

黏结长度是影响锚杆承载性能的关键因素之一,研究不同黏结长度锚杆的拉拔承载特性对锚杆支护设计具有重要意义。为此,基于锚固界面的"三线性"黏结-滑移模型,采用FLAC3D数值软件研究了不同黏结长度锚杆的拉拔承载特性。研究结果表明:黏结长度会显著影响锚杆拉拔载荷-位移曲线的形态和发展过程,增大锚杆黏结长度能够提高其承载能力,提高锚杆抵抗失效的能力。随着黏结长度的增加,锚杆峰值拉拔载荷先快速增大后稳定增大,锚杆软化载荷和摩擦载荷先逐渐增大后保持不变,锚杆存在临界黏结长度。拉拔载荷作用下,锚杆轴力沿锚杆长度方向逐渐降低,峰值剪应力最先出现在锚杆加载端,并逐渐向锚杆自由端移动。随着黏结长度的增加,锚杆轴力作用范围增大,锚杆剪应力的不均匀性增加。研究结果可为锚杆支护设计提供有益参考。     

楔管式锚杆在煤矿软岩巷道支护中的应用

锚杆是近代地质工程支护特别是地下工程(包括煤矿井巷)支护的最重要的方法之一。锚杆的应用越来越普遍,由于地质工程的类型不同,地质条件不同,而对锚杆提出了不同的要求,近些年来,各式各样的新式锚杆不断涌现,树脂锚杆、膨胀性锚杆、金属楔缝式锚杆、可伸缩性金属锚杆、胀壳式锚杆和楔管式锚杆等相继问世。它们为不同地质条件的工程支护起到了极大作用。由于     

锚杆钻机标准与基本性能考核

锚杆钻机是煤矿推广锚杆支护的关键,贯彻锚杆钻机标准,有利于确保锚杆钻机的质量与水平。介绍了煤矿锚杆钻机的技术标准,阐述了锚杆钻机基本性能,考核项目,基本性能参数的试验方法以及贯彻锚杆钻机标准应注意的问题。     

基于正交数值试验的玻璃钢锚杆支护参数优化研究

金山店铁矿现采用玻璃钢锚杆替代传统螺纹钢锚杆支护回采巷道,而玻璃钢锚杆支护参数仍沿用与螺纹钢锚杆相同的参数,不利于发挥玻璃钢锚杆的支护优势。通过选取锚杆直径、锚杆长度、锚杆排距、锚杆间距和锚杆预紧力5个参数进行正交试验设计,运用FLAC3D软件对正交设计的各种参数组合进行数值模拟,采用极差分析法分析不同支护参数组合对支护效果的影响,以获得最优支护参数组合。为玻璃钢锚杆合理支护参数的选取提供理论依据。     

液压锚杆机和气动锚杆机的比较分析

煤矿锚杆支护是巷道支护的发展方向,锚杆孔钻进设备是推广锚杆支护的基础。对气动锚杆机和液压锚杆机进行了比较,指出了液压锚杆机的优越性,阐明其是一种比较实用的锚杆支护钻进设备。     

90年代的锚杆支护

锚杆在美国各矿山普遍使用始于本世纪20年代,当时煤矿使用点锚固锚杆或机械式锚杆。50年代后期出现了树脂锚杆。70年代未,J.斯科特博士发明了缝管式锚杆。之后缝管式锚杆迅速获得普遍推广,尤其是在金属矿和铀矿。迄今煤矿仍广泛使用点锚固锚杆。这种锚杆应考虑的某些重要因素是:安装成本;锚杆装置的完整性(机械式锚杆能用力矩扳手检查);习惯势力的影响很大(新型锚杆很难得到批准);要为特种型式的锚杆设计专用设备(改装设备的费用高)。     

白芨沟煤矿的锚杆支护

白芨沟煤矿从20世纪70年代就开始使用锚杆支护,随着锚杆支护技术研究的不断深入发展,锚杆种类也在不断更换,也从先前的岩巷锚杆支护,发展到从1992年开始先后在一层煤、二层煤的煤巷中使用锚杆支护,从中小断面巷道使用锚杆,发展到大断面巷道使用锚杆支护,从稳定岩层使用锚杆支护,发展到特殊地质条件的岩层巷道使用锚杆支护。     

钢筋缠绕加捻新结构锚杆

利用钢筋缠绕获得一种新结构锚杆,通过改变锚杆的截面形状来提高锚杆横截面惯性矩,从而提高锚杆的抗剪能力,同时通过改变锚杆的外形结构来改变锚杆和水泥药卷的黏结性能。     

煤矿安全生产知识问答（五）

1.什么叫锚杆支护?锚杆有哪些分类? 答:锚杆支护实质上是把锚杆安装在巷道的围岩中,使层状的、软质的岩体以不同的形态得到加固,形成完整的支护结构,提供一定的支护抗力,共同阻抗其外部围岩的位移和变形。 (1)木锚杆。我国使用的木锚杆有两种,即普通木锚杆和压缩木锚杆。 (2)钢筋或钢丝绳砂浆锚杆。以水泥砂桨作为锚杆与围岩的粘结剂。     

我国煤矿巷道锚杆支护理论及技术研究进展

随着我国巷道埋深的不断增加以及矿井环境的复杂化,巷道锚杆支护面临的挑战将更加严峻。基于相关文献的调研,对巷道锚杆支护相关理论进行了系统的总结,重点论述了近些年新提出的锚杆中性点理论、锚杆支护围岩强度强化理论、锚杆等强梁支护理论等;同时从锚固体应力分布规律、锚杆荷载传递规律、锚杆锚固界面力学特性、围岩的流变性及其产生的时效性等4个方面对锚杆作用机理进行了阐述;介绍了锚杆支护形式、锚杆设计方法、锚杆材料及结构等方面的主要研究成果。最后,结合巷道锚杆支护领域的研究现状,探讨了巷道锚杆支护中亟需解决的难题及研究重点。     

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。     

国内外锚杆钻机的现状及发展趋势

随着锚杆支护技术迅速发展,快速锚杆支护技术已成为实现快速掘进的关键。锚杆钻机又直接影响到锚杆支护的速度。通过对国内外锚杆钻机的现状和存在问题以及发展趋势的分析,提出了我国锚杆钻机的研究方向,指出了锚杆钻机在我国的发展前景。     

基于胡克理论的让压锚杆作用机理分析

为了研究让压锚杆的让压支护机理,基于胡克定律假定让压装置和锚杆杆体为具有一定刚度的弹簧,根据锚杆工作时各部分之间力传递的特点,建立了普通锚杆和让压锚杆的力学模型,推导得到了对应的锚杆力学特性方程,分析了让压锚杆的让压机理。结果表明:在相同围岩变形条件下,让压锚杆的杆体应力小于普通锚杆;在让锚杆选用时让压管的刚度与强度应该综合考虑。     

深部开采围岩表面变形随锚杆支护参数变化分析

分析围岩表面变形随锚杆支护参数变化规律可以为合理锚杆支护参数确定提供依据.结合新集矿区采准巷道工程实际,使用ANSYS程序,采用数值模拟方法分析了三种不同围岩岩性矩形巷道不同位置表面变形随锚杆长度和锚杆密度变化.结果表明:围岩表面变形随锚杆密度和锚杆长度变化呈负指数相关性,岩性不同,锚杆控制围岩变形效果不同,存在合理锚杆长度和锚杆密度的问题.     

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。     

软弱层状顶板巷道玻璃钢-管缝锚杆的组合支护研究

以典型金属、非金属锚杆管缝锚杆和玻璃钢锚杆为例,探讨适用于软弱层状顶板巷道的锚杆组合支护形式。通过数值模拟对比分析管缝锚杆和玻璃钢锚杆支护下软弱层状顶板变形破坏特征。结果显示,玻璃钢锚杆对软弱层状顶板具有更好的沉降控制效果,而管缝锚杆抵抗岩层之间横向剪切力的能力更强。在此基础上,构建了2种锚杆的组合支护方案,通过现场试验验证,能够显著提高软弱层状顶板锚杆支护效果。     

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.