松软破碎煤体钻封注一体化锚固实验研究

赵家寨矿"三软"厚煤层回采巷道为锚网支护全煤巷道,掘进过程中时常遇到松软破碎围岩段,该围岩条件下普遍存在锚固孔成孔质量差、塌孔现象严重及锚固力低下等瓶颈问题。为有效解决其支护难题,改善局部破坏严重段的巷道支护效果,研发了一种钻封注一体化注浆锚杆。采用理论分析、实验室实验及现场试验相结合的研究方式,对钻封注一体化注浆锚杆锚固机理、注浆效果及锚固性能进行了分析,研究结果显示:钻封注一体化注浆锚杆,具有较好的注浆封孔效果,可减少松软破碎煤巷注浆加固流程,加快施工进度;该注浆锚杆在松软和破碎煤体钻进过程中,注浆锚杆振动响应特征表现较大差异,依此实现煤体条件的判别,可为巷道围岩注浆参数设计及差异化注浆提供理论依据;实验室超声波无损检测注浆效果显示,该注浆锚杆能有效实现松软及破碎煤体注浆,且浆液扩散效果良好,说明该注浆锚杆可对该类巷道围岩实现良好的注浆加固作用;注浆锚杆现场拉拔试验结果显示,在松软破碎围岩条件下,相较于普通树脂锚杆,注浆锚杆锚固力提升约36.4%,说明该注浆锚杆能够对围岩起到更好的锚固作用。上述研究结果表明,钻封注一体化注浆锚杆,可明显简化松软破碎煤巷注浆加固流程,同时,可对松软破...     

树脂锚固剂搅拌过程仿真及高效搅拌构件优化实验

针对树脂锚杆工程应用中普遍存在的多种锚固失效问题,着重分析了树脂锚杆锚固系统黏结失效问题及影响因素,发现树脂锚固剂搅拌效果对其发生有重要影响。为有效降低锚固系统黏结失效问题的影响,提升树脂锚固剂的搅拌质量,根据锚固剂搅拌工作过程及搅拌效果影响因素,研发了一种可以套在锚杆(索)端部的锚固剂高效搅拌构件。采用理论分析、数值模拟和实验室试验相结合的方法,分析了树脂锚固剂对锚固系统工作性能的重要作用,同时,完成了高效搅拌构件结构设计及参数优化、工作原理、搅拌成效及改善锚固质量的作用效果分析。结果表明:高效搅拌构件搅拌截齿斜角为30°时,其结构参数设计较为合理,此时对树脂锚固剂具有较好的搅拌效果。在锚杆顶端安装高效搅拌,可有效提高搅拌过程中树脂锚固剂的运动速度,改善锚固剂搅拌混合的均匀性及固化效果,锚固剂体积分布更加合理密实。在构件的搅拌作用下,锚固剂封装袋将破碎成较小碎片,可避免较大封装袋碎片对锚固质量的影响,有助于提高锚杆锚固质量。锚杆拉拔试验对比分析结果显示,通过在锚杆顶端安装高效搅拌构件,锚杆的拉拔力峰值、拉拔过程能量吸收能力,相较于仅有锚杆作用时均有较大提高,说明锚固系统的锚固质量及抵...     

巷道含水软岩顶板锚索树脂锚固增效方法

针对含水软岩顶板巷道锚索锚固力低下、锚索高强支护难以发挥等问题,以李家壕煤矿含水软岩顶板巷道为工程背景,通过理论分析、数值模拟、实验室试验和现场试验等综合研究方法,提出锚索锚固增效方法,研发一种安装使用方便、结构简单、不影响锚索正常施工的锚固增效装置,揭示锚索锚固增效机制。研究表明:由于巷道顶板深部含水岩层位置与顶板的距离的变化,合理的锚固层位确定存在难度,当锚索锚固到含水松软岩层中,锚固力明显下降,且有达不到锚固要求的较大隐患;锚固增效结构设有搅拌装置和封堵导升装置,可有效提高树脂锚固剂搅拌均匀程度、增加锚固区域锚固药体密实性,进而增加锚固药体的锚固效力。相比无处理的锚索锚固力,现场试验锚索锚固力可增加30%以上,有效促进了顶板形成稳定的锚固结构,顶板变形明显降低,顶板稳定性得以增强。     

锚索偏心树脂锚固特征分析及锚固剂推送限位装置设计

锚索锚固偏心现象普遍存在于岩土及地下支护工程中,对锚固系统工作性能存在一定的不利影响。采用理论分析和室内实验手段,初步探究锚固偏心问题的影响机制,明晰了偏心对锚索锚固性能的影响特征,基于自主研发锚固剂推送限位装置,对锚索锚固偏心问题的控制对策进行有效探索。研究结果表明：锚索树脂锚固偏心导致锚固剂–围岩界面处的剪应力及位移分布不均衡,锚索靠近侧锚固剂–围岩界面区域因达到剪应力及位移承载极限而容易发生破坏失效,削弱锚索锚固系统的承载性能;锚固偏心程度与锚索锚固试件的抗拉拔性能整体表现为负相关形式,锚固偏心严重时影响更为显著;锚固剂推送限位装置能够为锚固剂搅拌阶段的锚索提供有效的约束,使锚索能始终近似位于锚固孔中心区域,保证锚索锚固后具有良好的居中效果,装置的实际工作效果得到了室内实验的有效验证。研究成果增加了对锚索偏心锚固问题影响机制的认识,并对该问题的解决途径开展了创新性的尝试研究,有助于进一步保证和提升锚索的树脂锚固效果。