预紧力及间排距影响下的锚杆(索)附加应力场研究

以华烨煤业5号煤层为研究对象,采用数值模拟方法,对预紧力、间排距及锚索布置方式影响下的锚杆(索)附加应力场进行研究。结果表明,单根锚杆(索)附加压应力集中在托盘附近,并向围岩深部逐渐减小,附加拉应力集中在锚固段及其上部区域;锚杆(索)附加应力峰值随预紧力增大而线性增大;锚杆群在围岩浅部形成附加压应力区,其均匀程度、连续程度以及影响范围随间排距增大而减小;锚索可显著扩大锚杆产生的附加压应力区,并使锚杆锚固段附近的附加拉应力区转变为压应力区。     

锚杆不同护表构件支护应力场分布规律试验研究

针对煤矿井下锚杆支护系统中各护表构件与围岩相互作用关系缺乏定量性研究等问题，测试了100 kN预紧力时2根锚杆共同作用下，6种常用护表构件在围岩表面以及内部的支护应力的分布规律，并从应力扩散角度，给出了护表构件选型建议。研究结果表明：在围岩表面，锚杆尾部附近各会形成一个压应力集中区，压应力集中区又可分为核心区和边缘区，压应力核心区应力值大于200 kPa,边缘区压应力值介于10～200 kPa之间，相比于应力核心区，边缘区应力分布范围更易受构件类型影响；W钢护板、W形钢带、M形钢带和π形钢梁产生的10 kPa应力可以将锚杆尾部附近的2个独立应力集中区连接起来，并形成一个具有一定宽度的连续条带，产生群锚效应；护表构件对10～200 kPa的压应力在围岩表面和围岩内部的分布范围具有明显影响，但对大于200 kPa的压应力和拉应力的分布范围影响较小；在距离围岩表面1 m范围内，W形钢带、M形钢带、π形钢梁可以明显增加20～60 kPa的应力分布面积，但当距离超过1 m时，20～60 kPa的应力分布面积又要比托盘时有所降低；最后从支护应力扩散角度，对护表构件的应力扩散效果从优到劣进行了排序。     

爆破动载下全长锚固玻璃钢锚杆累积受力特征研究

针对全长锚固玻璃钢锚杆在多次爆破冲击作用下的损伤失效问题,依据金川三矿区玻璃钢锚杆支护参数及爆破振动现场实测数据,基于应力波反射拉伸破坏理论简化了锚杆动载受力模型并建立了数值计算方案,研究了单次及多次爆破动载下的全长锚固玻璃钢锚杆轴向受力特征,并通过全长锚固玻璃钢锚杆冲击试验结果验证了数值计算结果的可靠性。研究表明:在动载强度不变的情况下,不同爆破次数下的全长锚固玻璃钢锚杆轴向应力均沿杆体长度方向呈指数型下降,且锚杆最大轴向应力始终在孔口位置;随着爆破次数的增加,锚杆各部位轴向应力均不断增大,锚杆最大轴向应力增加更为明显,且轴向应力分布范围不断向锚固段深处延伸;随着爆破次数增加,玻璃钢锚杆最大轴向应力持续增大直至破坏,但金属锚杆轴向应力快速增大至一定数值后便趋于平稳,两者具有明显差异性;随着动载强度的增大,玻璃钢锚杆失效前的最大受力次数整体上呈先快速下降后缓慢下降的指数型变化特征。研究结果可为爆破冲击作用下的玻璃钢锚杆支护设计及爆破控制提供理论依据。     

巷道顶板锚固体应力波传播特性数值试验与应用

煤矿巷道顶板树脂锚杆锚固质量应力波法无损检测的实质在于准确测试并分析应力波的传播特性,目前对锚固体中应力波传播特性的认识并不全面。本文数值计算不同围岩类型、不同岩层组合、不同密实度、不同工作载荷锚固体模型中应力波的传播特性。数值计算结果表明锚固体不同失稳模式下的波导特征存在差异性,即:锚固体中波速与围岩岩性具有很好的相关性,依据波速可识别围岩岩性;层状锚固体围岩分界面处应力波发生反射,根据反射特征和反射时间可确定岩层属性和位置;提出一种依据底端反射波幅值比判断密实度的方法;围岩越"坚硬",锚杆横向振动固有频率越大,且高阶固有频率与轴向工作荷载近似呈线性关系。利用开发的无损检测仪现场测试分析了顶板锚固体中应力波的频率域曲线,依据测试的横向振动频率曲线可判别顶板锚固体的失稳模式,对于易失稳的顶板便于采取及时主动加固措施避免灾害发生。     

预紧力锚杆作用下锚固体内应力及锥形体特征分析

在煤矿巷道预应力锚杆支护中,锚固体内锥形体的形成是预应力锚杆能发挥作用的重要原因。为了研究预应力锚杆作用下锚固体内的应力分布和锥形体的形成规律,采用ANSYS有限元分析软件,建立了含有单根锚杆的锚固体模型,并施加锚杆预紧力和围岩压力,研究了含预应力锚杆的锚固体内应力状态和锥形体的形成规律。结果显示:锚固体内的水平应力呈现出两头大中间小的"凹"形;锚固体内锥形体呈中空的"拳头"状;在靠近锚杆端部位置,锚固体内会产生一定的拉应力;锥形体轮廓与锚杆的夹角随着围压的增大而减小,随锚杆预紧力的增大而增大;锥形体端部高度随围压的增大而增大,随锚杆预紧力的增大而减小。     

预紧力锚杆协同锚固作用试验研究

为了研究预紧力锚杆锚固时所产生的协同作用,在实验室条件下制作了一组模型试件。在不同预紧力作用下,测试分析单根、两根和多根锚杆在锚固体内不同测点所产生的应力值及应力场分布特征,证明了协同作用在锚固体中的客观存在,并提出协同增量的概念和计算公式,以此建立协同作用的评价方法。研究表明,随着锚杆预紧力增大,在锚固体内不同位置所产生的应力值随之变大;单根锚杆作用时锚固体内不会产生协同作用,应力场分布呈现线性衰减;而2根、多根锚杆共同作用时,在锚固体某一范围内产生协同作用,其协同增量大于零,应力场分布呈现出非线性衰减。协同锚固作用能够有效改善锚固体的应力状态,显著提高其强度、刚度、承载能力和抗变形能力。     

单自由面锚固体单向加载破坏特征和 锚杆荷载规律研究

针对岩石与锚杆形成的锚固复合体,基于实验室单轴压缩实验结果,建立岩石试样单轴压缩数值模型,校验强度参数与塑性剪应变定量关系,确定应变软化力学参数;优化Flac3D中Pile结构单元预应力锚杆构建步骤,建立单自由面锚固体数值模型,剖析锚固体在单向加载条件下的内部破裂特征,揭示在加载全过程中的锚杆轴向荷载及弯矩变化规律。研究表明:由锚杆预应力产生的压应力区按椭球形分布,且压应力在锚固范围内具有双峰值特征;锚杆促使锚固体内部产生共轭剪切破坏带,且共轭剪切带与水平面夹角出现增大趋势,并在临空面浅部出现对称分布的次破裂面;杆体轴向荷载和弯矩分布均具有显著阶段特征;在峰前塑性应变阶段,杆体轴力和弯矩小幅增加,且均以靠近锚杆外锚固端的杆体为主;在峰后软化阶段,杆体轴力和弯矩显著增大,锚杆荷载特征由单纯轴向拉应变突变为拉、弯、剪综合受力状态,且靠近内锚固端杆体弯矩剧烈变化。     

锚索预紧力对巷道围岩应力场分布影响研究

依据王庄煤矿5218工作面地质条件,采用有限差分数值模拟软件FLAC3D研究了锚杆与锚索预紧力引起的巷道围岩应力场分布特征。结果表明:锚索预紧力过低时,锚索和锚杆联合支护产生应力场应力值小,形成的有效压应力区范围小且孤立分布,没有连成整体,主动支护效果差;锚索预紧力高时,锚索预紧力引起的巷道顶板应力场应力值大,形成的有效压应力区范围广,相互连接、叠加,形成有机的整体,主动支护作用得到充分发挥。     

夹矸煤层巷道锚杆支护角锚杆倾斜角度的确定及稳定性研究

针对国内某大型矿井工作面顺槽的现场条件,以整体锚固理论为指导,采用理论分析与数值计算相结合方法,研究不同锚杆支护方案下巷道的应力场变化情况.研究结果表明:采用整体锚固能够使巷道围岩形成一个整体锚固带,即锚固应力压缩带,角锚杆不同的倾斜角度会产生不同的整体锚固效果;煤层巷道顶板、两帮及底板由于层状分布而整体性差,在利用锚杆支护时,应采用整体锚固支护技术,以使其形成整体的锚固结构;顶板和两帮的角锚杆随着倾斜角度的增大,巷道锚固体间的缝隙逐渐变小,直至完全成为一个整体;当顶角锚杆、底角锚杆倾斜角度达到一定值时,最大主应力场在巷道周围形成了一个完整的压缩带,即整体锚固,此事如果角度继续增大,锚固效果将逐渐降低.     

节理岩体内砂浆锚杆锚固力演化特征试验研究

为了研究节理岩体内砂浆锚杆锚固力的演化特征,在锚固体内预制了不同尺寸和位置的节理,通过室内拉拔试验,考察了节理开度和节理-表面距离对锚固系统锚固力的影响。研究结果表明:节理-表面距离对锚固系统破坏形态基本没有影响,而随着节理开度的增大,锚固系统破坏形式由锚杆屈服拉断破坏逐渐演化为锚杆、砂浆和锚固体接触面剪切破坏,其中有66.67%表现为锚杆-砂浆接触面破坏,仅有33.33%表现为砂浆-锚固体接触面破坏;节理开度对锚杆锚固段应力分布和系统承载能力影响显著,随节理开度的增大,锚固系统承载力逐渐减小,而节理-表面距离越大,锚固系统承载能力越强;完整锚固体锚杆锚固段轴向应力随深度的增大逐渐减小,在节理附近,含节理锚固体锚杆轴向应力基本保持不变,深度大于节理-表面距离时,锚杆轴向应力大于同位置完整锚固体锚杆轴向应力。     

混联二自由度机械臂的运动学研究

提出了一种混联机械臂,该机械臂是串并联混合机构,具有串联机构工作空间大和并联机构承载能力高的优点,可以实现较大活动空间内对重物的搬运仓储。对该机械臂进行了自由度分析,得到该机械臂的自由度为2,具有平面内的一个移动和一个转动自由度。基于几何解析法分析了该机构的运动学正反解,并且给出了5组正反解分析数值算例,验证了正反解分析的正确性。     

煤中镜质组反射率的测定

介绍了煤中镜质组反射率的测定原理及在测定过程中应注重的问题,从镜质组富集程度的差异性、样品处理、镜质组颗粒鉴别、测试条件和技术方法等方面探讨了其反射率测定的影响因素,并概括论述了煤中镜质组反射率在生产实践中的确定煤级、指导炼焦配煤等实际应用。     

某高速公路岩石单轴抗压强度结果的不确定度评定

依据JTG E41—2005《公路工程岩石试验规程》,结合工程项目实例,对岩石单轴抗压强度进行了试验,对试验结果采用JJF 1059—2012《测量不确定度评定与表示》进行分析与评定,了解测试中造成误差的因素,结果显示影响该项目单轴抗压强度试验的主要因素来源于样品的不均匀性和压力试验机的测量。     

磨机筒体螺栓孔漏料问题分析

对球（棒）磨机筒体衬板螺栓孔漏料、螺栓易松动及断裂原因进行了深入分析,找出了问题的根本所在,提出了处理措施,并给出了全新的结构方案。     

复杂管类零件空间尺寸加工误差分析

介绍某柴油机排气过渡管的加工工艺,分析空间尺寸较多的复杂管类零件的加工工艺及角度误差对空间尺寸的影响。通过角度在公差范围内的微量调整,解决了排气过渡管由于毛坯铸造及加工时找正存在的误差而造成气口处壁厚不均的问题。     

矿柱流变对采空区顶板稳定性的影响

为研究岩石流变特性对采空区长期稳定的影响,基于Reissner厚板和流变力学理论构建了矿柱-顶板流变力学模型,并推导出顶板沉降位移关于流变时间的关系式;依据不同边界条件将顶板破坏过程划分为固支、固支-简支、简支和内部破坏四个阶段。研究结果表明:所建立的流变力学模型可用于对采空区稳定时间的预测,并为采空区及时处理提供参考。     

影响横轴式掘进机截割机构振动特性的因素分析

在横轴式掘进机截割机构横向截割的刚体动力学模型基础上,利用计算机模拟方法获得其在不同参数下的振动特性曲线,并分析了截割头质量、悬臂质量、液压系统刚度及阻尼变化对掘进机截割机构振动特性的影响,为研究横轴式掘进机的振动特性,改进机器设计创造了条件.     

煤矿提升机齿轮箱振动分析

提升机作为煤矿中的重要设备,其故障率对于煤炭的安全高效生产有着极为重要的作用。在详细分析了煤矿提升机工作环境和工作特性的基础上,建立了提升机齿轮箱振动的数学模型,分析了速度和载荷变化情况下的提升机齿轮箱振动的特点,分析了变工况条件下齿轮箱故障信号的分布特征,为变工况条件下提升机齿轮箱的故障诊断提供了一定的理论基础。