不同杆体外形树脂锚杆锚固与安设性能对比试验研究

采用实验室试验的方法研究了目前煤矿巷道支护常用的5种不同杆体外形树脂锚杆的锚固性能、树脂锚固剂搅拌均匀性、搅拌扭矩和搅拌推力。研究结果表明：5种锚杆在125 mm锚固长度下抗拔力均在170 kN以上;精轧右旋全螺纹锚杆搅拌效果差,锚固段中多处出现空洞或杆体与锚固剂分离现象;搅拌扭矩阻力最小的为细肋左旋无纵肋螺纹钢锚杆,精轧右旋全螺纹粗牙锚杆、新型低宽肋左旋锚杆、精轧右旋全螺纹细牙锚杆、普通左旋无纵肋螺纹钢锚杆分别是它的1.16倍、1.18倍、1.24倍和1.65倍;锚杆安装推力最小的为精轧右旋全螺纹粗牙锚杆,新型低宽肋左旋锚杆、精轧右旋全螺纹细牙锚杆、细肋左旋无纵肋螺纹钢锚杆、普通左旋无纵肋螺纹钢锚杆分别是它的1.75倍、1.85倍、2.7倍和2.5倍;在全长锚固情况下,精轧右旋全螺纹粗牙锚杆和精轧右旋全螺纹细牙锚杆在安装时需要1～2个工人才能完成安装,新型低宽肋左旋锚杆需要2～3个工人才能完成安装,细肋左旋无纵肋螺纹钢锚杆和普通左旋无纵肋螺纹钢锚杆需要3～4个工人才能完成安装。虽然新型低宽肋左旋锚杆在锚固性能和安装性能上明显优于目前常用的左旋无纵肋螺纹钢锚杆,但还存在一定的优化空间,特别是在横肋宽度和高度方面。     

螺纹钢锚杆锚固岩石拉拔试验过程精细化数值模拟研究北大核心

为研究螺纹钢锚杆拉拔界面力学特性及锚固结构拉拔破坏过程,在锚杆拉伸试验及数值模拟的基础上,采用有限元软件ABAQUS建立螺纹钢锚杆拉拔对称平面模型,基于界面黏结损伤模型,对螺纹钢锚杆拉拔失效全过程进行模拟。结果表明:数值模拟可还原真实螺纹钢锚杆的拉伸断裂过程,与圆钢材料拉伸断裂特征不同,螺纹钢锚杆拉伸断裂方位与肋倾角平行;不同肋间距锚杆的载荷-位移曲线说明,肋间距越小,锚固承载性能越好;锚杆横肋的存在可提高黏结接触面积,增大机械咬合力;随着拉拔载荷增加,岩体呈漏斗状由锚固前端向锚固后端逐渐破坏,界面损伤及剪应力峰值逐渐向锚固段深部移动;锚杆、岩体及界面损伤会造成锚杆拉拔载荷-位移曲线波动,损伤越剧烈,波动越明显。     

深部回采巷道锚固失效分析及支护对策

针对深部回采巷道围岩变形导致锚杆支护失效的问题,提出通过改善锚杆受力状态、改变锚杆锚固方式、优化杆体形状,减少锚杆破断的方法,在此基础上,设计了1种新外形结构的螺纹钢锚杆。进行了实验室拉拔试验,结果表明:矿用右旋锚杆、左旋锚杆和大肋间距高强锚杆的平均拉拔力为136.9、106.1、147.6 kN,且大肋间距高强锚杆吸能效果更好。在现场试验前,先对回风巷的围岩结构进行探测,包括顶板钻孔窥视和松动圈测试,依据围岩结构探测结果,确定最终的巷道支护方案。回风巷采用原支护方案和大肋间距高强锚杆全锚支护2种方案支护,并对顶板离层和锚杆受力进行实时监测,试验结果表明:大肋间距高强锚杆支护的巷道顶板最大下沉量较原支护方案减小36.4%,顶板离层量较原支护方案降低24.1%;顶板和两帮锚杆受力的结果显示大肋间距高强锚杆支护较原支护方案锚杆受力更小,两种支护方案顶板锚杆受力最大值分别为442.9 MPa和78.1 MPa,改进方案较原支护方案降低了82.4%;其回采期间,全锚大肋间距高强锚杆支护方案与原支护方案相比,支护失效锚杆数量明显减少,这都表明全长锚固的大肋间距高强锚杆更有利于维护巷道的稳定。     

石横特钢锚杆钢筋——煤矿支护安全的脊梁

正产品介绍锚杆钢筋自2001年开始研发,多年来坚持与矿务局及科研单位合作,相继开发了MG335、MG400、MG500、MG600四个强度级别,普通无纵肋外形及螺纹肋精轧锚杆钢筋两大系列产品,其中MG600级别普通无纵肋锚杆钢筋填补了国内空白。产品规格从Φ16~Φ25,长度从8m~12m近20种规格,规格型号达100余种。     

树脂全长锚固锚杆外形尺寸优化实验室研究

锚杆全长预应力锚固支护方式是解决复杂困难巷道支护的有效手段,但是由于施工困难,一直制约着它的应用与推广。通过优化锚杆外形的方法,在保证锚杆锚固性能的前提下,解决煤矿巷道全长锚固施工困难的问题。采用实验室试验的方法,对锚杆外形与锚杆锚固性能以及安装阻力之间的关系进行了研究,提出锚杆外形相关参数的合理值。优化后的锚杆横肋高度由原来的1.46 mm降低为1.00 mm,锚杆横肋间距由原来的11.05 mm增加到33.15 mm,横肋采用交错布置的方式。对锚杆横肋高度和间距优化后,锚固长度125 mm时锚杆的拉拔力比改进前反而提高了7.7%;锚杆安装过程中的平均扭矩比优化前降低约40%,安装锚杆所需要的推力仅为优化前的50%左右,最大值为0.73 kN。     

基于FLAC~(3D)精细化模拟锚杆横肋对锚固力的影响

运用Midas/GTS-FLAC~(3D)耦合建模手段,建立圆钢锚杆和螺纹钢锚杆模型,通过FLAC~(3D)数值模拟软件,研讨锚杆横肋作用机理,对比分析锚固状态下圆钢锚杆和螺纹钢锚杆在荷载相同时的锚杆-锚固剂-围岩三者之间的力学关系及变形情况。发现2种锚杆轴向应力随着深度的增加逐渐减小且当2种锚杆处于相同埋深时,圆钢锚杆的轴向应力略大于螺纹钢锚杆,所得结果与文献[1]做的相似材料模拟试验结果基本相同,因此可以通过FLAC~(3D)数值模拟软件建立的数值模型,作为深入研究横肋与锚固剂作用关系、锚固剂破坏规律以及不同岩性中锚杆横肋参数选择的一种参考办法。     

螺纹钢横肋作用下锚固体应力分布与破坏规律

在柱坐标系下将拉拔状态下的锚杆空间受力问题简化为平面应变问题。基于ABAQUS仿真软件建立全长黏结式螺纹钢锚杆有限元模型,研究螺纹钢横肋作用下的锚固体应力分布特征。选取单元锚固体,建立有限元模型并数值计算,重点分析了树脂破坏面的演化特征以及螺纹钢横肋面角q、径向尺寸系数d/D和横肋间距L对锚固体破坏的影响。结果表明,螺纹钢锚杆的应力分布显著不同于圆钢锚杆;拉拔状态下螺纹钢的轴向应力较圆钢沿轴向衰减速率更快,树脂-杆体接触面剪切应力值沿轴向呈现锯齿状分布。螺纹钢横肋几何参数q,d/D,L对锚固体的强度和破坏失效形式有直接影响。联合分析螺纹钢锚杆全长应力分布与单元锚固体的破坏失效形式,总结了横肋作用下的锚固体失效的时空演化规律。     

树脂全长锚固锚杆外形尺寸优化数值模拟研究

锚杆全长预应力锚固支护方式是解决复杂困难巷道支护的有效手段,但是由于施工困难,一直制约着它的应用与推广。本文致力于通过优化锚杆外形的方法,在保证锚杆锚固性能前提下,解决煤矿巷道全长锚固施工困难的问题。论文采用数值模拟的方法,对锚杆外形与锚杆锚固性能之间的关系进行了研究,提出锚杆外形相关参数的合理值。优化后的锚杆横肋高度由原来的1.46mm降低为1.20 mm,横肋间距由原来的11 mm增加到30 mm,横肋宽度由3 mm增加到10 mm。优化后的锚杆在锚固性能不降低的情况下,搅拌阻力降低50%左右,搅拌效果理想,达到了优化的目的。     

改进全螺纹锚杆构造提高支护质量

<正>兖州矿业(集团)公司东滩煤矿使用左旋无纵肋锚杆支护时普遍存在煤体片落导致锚杆失效的情况,通过改进全螺纹锚杆构造,成功解决了此问题。     

螺纹钢锚杆杆体肋间距与锚固效果间关系的研究与分析

为分析螺纹钢锚杆肋间距与锚固效果间的关系,采用理论分析的方式进行拉拔锚杆锚固段应力理论分析,得出肋间树脂假想弱面失效破坏准则平衡方程;结合理论分析结果,设计采用左旋螺纹钢锚杆和壁厚为5.5 mm和7.0 mm的刚性套筒,对锚杆肋间距分别为12 mm、24 mm、36 mm、48 mm时的锚固效果进行试验分析,并基于试验结果进行了锚杆的拉拔力、套筒周向应变、剪胀位移量的分析。结果表明:两种套筒壁厚条件下,锚杆拉拔力的最大值均出现在肋间距为24 mm时。随着肋间距的增大,锚杆的锚固效果会得到一定程度的提升。     

锚杆锚固力试验研究现状

详述了国内外锚杆锚固力的试验研究成果,包括:拉拔载荷下锚杆粘锚力的分布规律以及锚杆形状、锚固剂强度和岩体强度对粘锚力的影响;岩体特征、锚固单元特征和加载特征对加锚节理面抗剪性能的影响;锚杆长度、锚杆预紧力、树脂环体厚度及淋水、动载荷等其他因素对锚固效果的影响。讨论了锚杆锚固力试验研究中存在的问题及需进一步研究的方向。     

新型可回收树脂金属锚杆的研制与应用

新型可回收树脂金属锚杆弥补了普通树脂锚固式锚杆安装后难拆除的缺陷。经力学性能试验和现场应用,该锚杆具有适应性强、承载力大、可靠性高、综合力学性能好等多项优点,能够满足回采巷道支护的要求。     

温度对树脂锚杆锚固性能影响研究

为了分析在靠近自燃发火区的巷道进行锚杆支护时,树脂锚杆锚固力降低的现象,采用实验室试验和数值模拟相结合的方法进行了温度对树脂锚杆锚固性能的影响研究。不同温度下树脂锚杆拉拔试验结果表明:温度对树脂锚杆锚固性能影响比较大,温度为25℃时树脂锚杆锚固力最大,随着模拟钻孔温度的升高,树脂锚杆锚固力呈现明显递减规律;运用FLAC3D有限差分程序对单根锚杆支护小范围锚固系统的数值模拟结果表明:岩体应力场与温度场之间存在一定程度上的耦合作用,在相同外载荷作用下,热源温度不同,岩体应力分布状态也不同。在上述研究基础上,指出温度变化对岩体物理力学性质以及树脂锚固剂固化反应过程都会产生一定的影响,并提出了不同温度环境下保证锚杆支护效果的技术途径。     

树脂锚杆锚固性能及影响因素分析

采用理论分析、实验室试验、数值模拟及井下实测相结合的方法对树脂锚杆锚固性能及影响因素进行研究。理论分析了锚杆在拉拔与全长锚固状态下的应力分布特征;在实验室进行了不同形状锚杆、不同钻孔直径下锚杆拉拔力试验,得出了锚杆形状、孔径差对锚杆拉拔力的影响程度;测试了不同模拟钻孔温度、淋水量下锚杆的拉拔力,得出了温度、淋水量与锚杆拉拔力之间的关系。采用有限差分数值模拟软件FLAC3D,计算了不同杆体形状、孔径差、居中度及不同围岩强度下锚固剂、围岩中的剪应力大小,分析了诸因素对剪应力分布的影响,得出了不同条件下剪应力分布特征。在平庄风水沟煤矿井下进行了软岩可锚性试验,实测了软岩不同含水状态下锚杆、锚索拉拔力。最后,提出改进树脂锚杆锚固性能、提高锚固力的建议。     

粘结式可拆卸锚杆及其应用

为了采煤机能切割煤体,在回采巷道两帮支护中经常需要采用可切割锚杆或者可拆卸锚杆.粘结式可拆卸锚杆的锚头由套管和顶端的螺母焊接制成.树脂锚固剂充填于套管与锚杆孔壁之间,将锚头锚固于钻孔,锚杆杆体拧固在螺母上,实现锚杆的固定.通过室内试验,测定了该种锚杆锚固力与套管长度的关系,并在煤矿回采巷道两帮支护中应用获得成功.实践表明,该种锚杆安装方便,容易拆卸回收复用,锚固性能可靠,测得锚固力可达到50 kN.     

煤矿预应力锚杆支护技术的发展与应用

介绍我国煤矿巷道锚杆支护技术的发展过程,分析预应力锚杆支护作用机理与影响因素,确定锚杆预应力设计的原则是控制围岩不出现明显离层与拉应力区,得出不同锚杆的预应力取值范围,分析影响锚杆预应力的主要因素。论述预应力锚杆与锚索对支护材料的要求,介绍高强度、高延伸率锚杆与锚索材料力学性能,高预应力施加方法与机具。最后,介绍预应力锚杆与锚索支护在复杂困难巷道中的应用,包括支护形式与支护效果。指出预应力锚杆与锚索支护,必要时进行注浆加固,是一种复杂困难巷道有效的支护形式。     

全长预应力结构防止钻孔瓦斯积聚技术研究

高瓦斯矿井锚杆锚索孔内高浓度瓦斯积聚,工作面回采过程中由于锚杆锚索各构件在高速旋转过程中相互碰撞或端头支架与锚杆锚索头碰撞产生火花而引燃锚杆锚索孔中高浓度瓦斯造成安全事故。分析了锚杆孔中瓦斯罐的形成及瓦斯燃烧因素,井下实测了锚杆支护巷道中瓦斯含量,并对结果进行了分析。论述了实现全长预应力结构的技术措施,并在井下进行了工业性试验。由于采用了全长预应力结构的锚杆锚索组合支护系统,锚杆与孔壁之间的间隙被锚固剂完全充填,不仅支护效果良好,而且消除了高瓦斯矿井锚杆支护巷道中瓦斯罐的隐患。     

预应力全长锚固锚杆抗剪作用分析

通过有限差分软件FLAC3D模拟计算了预应力全长锚固锚杆抗剪作用,着重探讨了围岩强度、锚杆以及预紧力对节理面抗剪性能的影响。模拟结果得出:节理的抗剪性能受到围岩强度的显著影响;加锚节理的抗剪性能由于锚杆与围岩组成的系统抗剪刚度提高,使得节理的抗剪强度提高;预紧力的施加一方面提高了支护系统的刚度,另一方面使得锚杆轴向力相对于节理面法向分量增加,提高了节理的抗剪性能。     

新庄孜矿微震监测系统的传感器安装技术探讨

结合新庄孜矿井下监测区域巷道的实际情况,利用从加拿大ESG公司引进技术水平先进的矿山微震监测系统MMS(Microseismic Monitoring System),对在煤岩体钻孔内使用锚杆树脂或水泥浆固定传感器的技术进行了试验和改进。结果表明:该技术能够保证传感器和煤岩壁充分地紧密耦合,使传感器不易从孔内脱落而影响监测效果,并且该法操作简单、造价低廉、灵活性强。