全长预应力锚固强力支护系统的应用研究

为解决复杂困难巷道条件下传统锚杆支护体系存在的问题,从理论上分析了不同锚固方式对巷道支护的影响,得出了全长预应力锚固具有端部锚固和全长锚固的优点,能够在较长的锚杆杆体上施加预应力,增加了对围岩离层及错动的敏感度。采用数值模拟计算方法分析了不同锚固方式对锚杆支护附加应力场的影响,得出提高全长预应力锚固锚杆扩散效果的有效途径是先施加预应力而锚固剂后固化。在潞安矿区进行井下工业性试验,对全长预应力锚固状态下锚杆受力分布及变化进行了监测,锚杆锚索受力基本稳定,锚杆最大受力122 kN,锚索最大受力387 kN。矿压监测数据表明：全长预应力锚固强力支护系统优于传统支护,能有效控制围岩变形,支护效果良好。     

深井复合顶板回采巷道支护技术研究

为解决深井复合顶板回采巷道难以支护的问题,以谢一矿4671B4工作面-600 m水平回风巷为研究背景,分析了深井大断面复合顶板回采巷道围岩变形破坏特点,认为受高地应力和回采动压影响,各层顶板极易发生离层,且高帮变形影响顶板的稳定,由此提出了高强全长树脂锚固预应力锚杆支护系统控制对策,同时配用自行设计的低稠度树脂锚固剂,实现了树脂全长锚固,结合自制的光纤光栅测力锚杆,分析了巷道掘进过程中树脂全长锚固锚杆受力特征。工程实践表明,全长锚固锚杆沿锚杆全长均产生较强的黏聚力,能有效控制复合层状顶板的离层变形,保持巷道围岩稳定。     

基于锚杆拉拔试验优化锚固承载特性研究

为提高深部软岩巷道锚杆支护承载能力,有效控制巷道围岩变形,采用锚杆拉拔正交试验对锚固承载特性影响因素进行研究,分析不同影响因素作用效果,并以试验结果为依据针对性提出高预应力全长锚固支护技术,研发了预应力全长锚固锚杆,通过理论计算对预应力全长锚固围岩承载能力加以分析,并以潘三煤矿17102(3)工作面回风巷道为工程背景,采用数值模拟和现场试验方式与传统加长锚固支护、全长锚固支护进行对比验证。研究表明：锚杆拉拔失效首先发生在锚固体与试块黏结界面,锚杆拉拔锚固失效经历了弹性—塑性—破坏的动态阶段,不同锚固因素产生锚固效果不同,在拉拔失效发展过程中的体现也有所区别。其中试块强度和锚杆预应力对锚杆极限拉拔力影响程度显著,并且极限拉拔力的大小与试件强度和预应力值呈正相关。根据试验结果提出高预应力全长锚固锚杆支护技术,研发的预应力全长锚固锚杆采用全长锚固提高岩体强度的同时分段施加预应力,与传统加长锚固支护、全长锚固支护相对比,高预应力全长锚固支护技术实现了锚杆在全长锚固的基础上使得预应力向围岩内传递,从而增大围岩压应力区范围,形成更有效的锚固围岩承载结构。工程实践表明,预应力全长锚固支护技术可有效控...     

锚杆锚索预应力全长锚固技术的实践

针对官地矿巷道压力大、变形严重的实况,提出了锚杆锚索预应力全长锚固技术,确定了锚固注浆浆液合理配比。应用效果表明,该支护技术下巷道两帮、顶底板的变形量远小于普通锚杆支护巷道,锚杆锚索预应力全长锚固效果明显。     

全长锚固锚索支护技术在沿空掘巷的试验研究

为验证预应力全长锚固锚杆(索)等支护技术在冲击地压矿井沿空掘进巷道的应用效果,在赵楼煤矿5304工作面轨道顺槽进行了现场试验,并安设顶板离层仪等矿压观测设备进行效果验证。观测数据显示预应力全长锚固锚杆(索)支护技术可有效控制冲击地压矿井沿空顺槽巷道围岩变形,提高巷道稳定性。     

树脂锚杆全长锚固技术研究及应用

为了解决煤矿-500m水平以下高地应力下支护,减少巷道后期维修费用的问题,研制了全长锚固树脂锚固剂。全长锚固树脂锚固剂综合考虑了巷道支护技术经济效益,实现巷道支护高效快捷支护。全长锚固锚杆支护技术在不改变目前施工机具,不增加工人的劳动强度前提下,通过调整树脂锚固剂的参数,如直径、胶泥稠度、长度、支数,调整锚杆材质,调整螺帽扭矩参数等措施,实现井巷顶部、帮部全长锚固。在淮南矿区试验表明,使用全长锚固锚杆支护技术有效地控制巷道变形和巷道压力,确保煤矿安全支护,节约巷道费用,实现安全生产。     

复合顶板巷道围岩变形特征及控制

针对山西金晖万峰煤矿复合顶板巷道变形剧烈、顶板下沉量大等问题,结合现场调研、理论分析和井下实测等方法,分析了复合顶板巷道支护难点,提出了针对复合顶板围岩控制的关键技术,包括高预应力锚索锚杆全长锚固支护系统、锚杆锚索协调支护技术、两帮加固技术。试验表明,改进巷道支护参数后,围岩变形控制效果良好。     

全长锚固预应力锚杆预紧力确定方法及其应用

预应力锚杆是提高围岩强度和保证巷道稳定的有效支护手段。基于单根全长锚固预应力锚杆在围岩中的作用机理,推导了预紧力作用下全长锚固预应力锚杆形成的锚固区内的应力分布规律。根据锚杆锚固区的两种破坏形式,提出锚杆最小和最大预紧力并推导了其计算公式。该公式在工程中的应用结果表明,在最小与最大预紧力之间,合理增大锚杆预紧力能够有效提高支护强度,对控制巷道围岩变形效果显著。     

顶板淋水条件下全长锚固工艺控水效果试验研究

榆树井矿13800胶带下山受顶板含水层影响,掘进打锚杆时出现淋水,严重影响巷道施工效率和支护效果。试验研究全长锚固工艺对顶板稳定性及控水效果的影响,当锚杆配合5根慢速锚固剂时,锚杆安装顺利,封水效果良好。     

深井高应力巷道围岩变形及控制技术研究

为了解决赵固一矿2号煤层11271胶带巷围岩变形破坏严重的问题,通过现场监测数据分析地质力学参数和原支护方案围岩变形破坏规律,指出围岩强度低、赋存水文地质环境复杂、应力集中系数高、支护强度无法达到要求是巷道围岩变形破坏的主要原因。提出了强力一次支护理论,采用全长预应力锚固强力锚杆锚索控制技术提高顶板初期支护预应力和支护强度,加强两帮支护的支护方案。现场试验效果表明:无论是从锚杆索受力还是从巷道顶底板和两帮变形量来看,采用全长预应力锚固强帮控顶技术后,巷道变形得到有了效控制,而且保证了正常回采。     

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。     

高预应力锚杆在软岩地层斜井巷道的应用

在分析软岩巷道围岩变形与破坏特征的基础上,采用有限差分数值计算软件FLAC3D模拟分析了北京木城涧煤矿穿越软岩地层斜井巷道在高预应力强力锚杆端部锚固与全长锚固支护下预应力在巷道围岩中的分布特征.结果表明:不同类型岩层对巷道围岩受力与变形影响明显;相对于端部锚固,全长锚固能使锚杆的锥形压应力区相互叠加,锚杆预紧力扩散到大部分锚固区域,更能充分发挥锚杆整体支护的效果.现场试验表明,高预应力锚杆全长锚固支护方式能够有效控制软岩巷道顶部和两帮煤岩体的大变形.     

煤巷预应力锚杆支护设计方法及其应用研究

本文分析论述了煤巷预应力锚杆支护摩擦构造梁作用机理 ,提出煤巷预应力锚杆支护设计新方法 ,推导出锚杆预应力的计算公式 ,并由预应力值来选定锚固力、锚杆直径 ;介绍了井下实际应用所取得良好的支护效果和技术经济效益 ,同时证实了该设计的合理性和科学性 ;采用高预应力 ,大锚固力 ,粗直径锚杆比增加锚杆长度、降低密度更为经济合理 ,它可以阻止顶板离层 ,真正起到支护的作用 ,充分发挥围岩和支护体的作用力     

四侯矿采区回风巷道锚杆支护参数模拟优化研究

锚杆预应力、长度、密度、角度、锚固方式等参数的合理确定是煤矿井下巷道支护安全的保障,为保证井下巷道安全、高效、经济支护,以四侯矿二采区回风巷为例,在系统测试各项地质参数的基础上,采用数值模拟方法分析各项参数的锚杆支护效果,揭示了锚杆支护时各项参数的最优组合,建立了巷道锚杆支护成套技术体系。研究结果表明：预应力有效扩散是支护设计的关键,提高预应力,可适当减小锚杆长度;过度增加支护密度时锚杆预应力的扩散作用不明显;角锚杆最大角度不应超过10°;全长锚固与加长锚固的效果均比端部锚固差。     

高应力坚硬顶板煤层巷道锚杆支护方案的确定

针对国内某大型矿井高应力坚硬厚顶板煤层巷道锚杆支护方案的优化问题,通过分析初步确定了锚杆支护的候选方案,随后利用数值计算各方案时巷道围岩的稳定性,并据此确定锚杆支护方案.研究结果表明:该矿回采巷道属于高应力坚硬厚顶板煤层巷道,属于I类巷道顶板,巷道支护的重点应在巷道两帮.锚杆支护参数(锚杆直径、锚杆长度、锚杆间排距)对支护效果有较大影响.该矿条件下,帮部锚杆间排距对支护效果的影响较敏感;回采巷道帮部锚杆采用直径18mm、长度2.4m、间排距0.8m、锚固长度0.8m时锚固效果较好,能满足巷道稳定性要求.     

深井高地压软岩新型树脂锚固剂全长锚固支护技术

煤矿锚杆支护技术是煤炭开采的一项关键技术。随着矿井产量和效率不断提高,淮南矿区锚杆支护率已达到90%以上。针对淮南矿区深部复杂地质条件,采用高预应力、强力锚杆支护及锚杆和锚索联合支护技术,从顶板比较稳定的煤巷,到复合、破碎的顶板巷道;从实体煤巷,到高应力、高地压的沿空掘巷,到稳定及松软的岩巷等,实现一次支护有效控制围岩变形与破坏,避免巷道多次维修。特别是锚杆全长锚固支护技术成功应用,解决了软岩、松散破碎巷道的支护技术问题,能更好地发挥岩层与锚杆杆体共同抗剪切作用,抑制围岩离层与错动,充分发挥锚固岩体的自承能力。初步解决了深井高地压复杂地质条件下的巷道快速掘进、快速支护技术难题,为矿井、工作面实现高产高效创造了条件。     

典型锚杆支护巷道含软弱夹层顶板组合梁模型新研究

分析了锚杆支护巷道的悬吊理论和围岩强度强化理论的优缺点,在此基础上详细论述了含软弱夹层巷道锚杆支护的预应力围岩强化组合梁理论。锚杆的预应力越大,岩石的围压越大,围岩强化作用越明显,同时锚杆的预应力减小了梁的弯曲挠度,有助于防止顶板离层。借助岩石力学的本构理论,推导出巷道预应力围岩强化组合梁的本构模型和本构方程,进一步分析了软弱夹层位于锚杆锚固区内、锚杆锚固区边缘、锚杆锚固区外等3种条件下的锚杆支护情况。     

深井三软煤巷高性能锚杆支护技术及应用

在分析深井三软煤巷的围岩赋存特点及维护现状的基础上 ,本文提出强化顶板、加固帮角、高阻让压支护的深井煤巷锚杆支护原理和顶板全长树脂锚固高强锚杆、帮角小孔径加长树脂锚固可拉伸锚杆合理锚固技术 ,实现了高阻有效加固、合理适度让压的支护原则。徐州矿区白集煤矿井下试验表明应用该项技术维护深井煤巷效果显著。     

大跨度破碎岩体顶板预应力锚固支护机理及效果研究

大跨度破碎岩体顶板采用预应力锚固支护,能最大程度地维持顶板围岩稳定,因此研究预应力锚固对大跨度破碎岩体顶板的支护机理及支护效果,对于保障破碎岩体下大跨度地下工程、露天大断面隧道工程的长期稳定性具有重要意义。对锚固后锚固体强度变化进行力学解析,剖析大跨度破碎岩体顶板预应力锚固支护机理,以云南金厂河多金属矿Ⅳ级破碎岩体大跨度顶板支护难题为工程背景,针对其支护方式建立数值模型进行分析,对FLAC^3D软件中结构单元Cable的布置,设计新的三段式布置法,将预应力锚杆(索)在FLAC^3D软件层面分为预紧段、自由段、锚固段分别赋予指定参数进行数值计算,建立3组不同支护方式的数值模拟方案对预应力锚固支护效果进行验证。结果表明：预应力锚固后,支护区域顶板受拉应力基本小于破碎岩体顶板抗拉强度,塑性区体积对比普通无预应力支护方案,下降比率达到61.95%,顶板Z方向垂直沉降量降低比率高达83.90%,预应力锚固范围内围岩得到了有效控制。     

深部岩巷掘进水泥锚固剂全长锚固网喷支护技术应用

钱营孜煤矿在-650 m水平东翼轨道大巷掘进中,应用了水泥锚固剂卷全长锚固网喷支护技术。水泥锚固剂卷全长锚杆锚固技术较端头锚杆锚固技术具有良好的锚固性能,能够有效地控制围岩变形,防止煤、岩体片帮脱落,巷道整体稳定性好。与树脂锚固剂端头锚固相比,可减少巷道成本,经济效益好。