基于锚杆拉拔的临界锚固长度测试研究

基于锚杆拉拔锚固段受力分布规律及杆体屈服强度,提出了临界锚固长度的确定方法,并进行了数值模拟和现场拉拔试验进行验证。数值模拟表明,锚固段临界锚固长度是存在的,现场拉拔结果表明,基安达矿回采巷道顶板临界锚固长度为0.9 m以上,帮部临界锚固长度为0.7 m。     

不同锚固长度锚杆作用效果分析

以美国EASTERN公司FIF型机械式锚头锚固锚杆和树脂端锚锚杆为例，分析了不同锚固长度锚杆的作用效果，结果表明：在锚固力相同的条件下，若达到同样的支护效果，锚杆的锚固长度愈短，所需锚杆的长度亦愈短；在锚杆长度相同的条件下，锚固长度愈短，锚杆的作用效果愈好。     

不同锚固长度锚杆作用效果分析

以美国EASTERN公司F1F型机械式锚头锚固锚杆和树脂端锚锚杆为例,分析了不同锚固长度锚杆的作用效果,结果表明:在锚固力相同的条件下,若达到同样的支护效果,锚杆的锚固长度愈短,所需锚杆的长度亦愈短;在锚杆长度相同的条件下,锚固长度愈短,锚杆的作用效果愈好。     

锚固剂锚杆工程力学特性及应用研究

在锚固剂锚杆拉拔力/变形实测数据的基础上,拟合出锚固剂锚杆的工程力学特征曲线--阶梯函数。锚固剂锚杆的拉拔力在支护10 d后就接近其平均最大拉拔力,其变形能力则随时间的增加表现出先增后减的趋势。根据锚固剂锚杆实测工程力学特性曲线和典型巷道变形特性曲线,阐明了评价巷道支护设计效果的安全系数法,从而为优化设计提供了重要的依据。     

高频超声导波检测锚杆有效锚固长度分析

为检测锚杆实际有效锚固长度,得到锚固锚杆和自由锚杆中的高频超声导波传播规律,在1~15 MHz频率范围内对不同锚固锚杆试件进行频率扫描,并根据试验结果得到了群速度和频率之间的关系曲线。结果表明,激发频率为2.007~2.312和3.266~3.491 MHz时,导波在不同锚固质量的锚杆中传播速度几乎一致,且锚杆锚固质量对高频超声导波的传播速度影响很小,并据此得出在这个频率范围内可检测超声导波在自由锚杆中的传播速度,进而计算出锚杆的锚固长度。     

土中锚杆临界锚固长度的试验研究

基于近几年来关于临界锚固长度理论,研究分析了黄土中拉力型和压力型锚杆临界锚固长度的试验条件、方法、结果和判别临界锚固长度的方法,并且与其他研究成果作了对比分析。结果表明,此次试验条件下拉力型和压力型锚杆临界锚固长度的存在和其长度,以及锚杆锚固段第一和第二界面局部破坏转移、峰值剪应力转移、零值剪应力转移大体是同时发生的,此时峰值和零值点间的空间距离就是临界锚固长度。     

温度对树脂锚杆锚固剂凝胶时间的影响

采用国家标准和煤炭行业标准的检验方法,系统研究了-10～30 ℃的树脂及锚固剂的凝胶时间的变化.结果发现：选择2种型号的树脂,树脂和锚固剂的凝胶时间与温度存在一致的对应关系,即随着温度的升高,凝胶时间显著下降;并且温度每升高10 ℃,树脂的凝胶时间缩短1/2左右,甚至2/3以上;锚固剂的凝胶时间也缩短1/2左右.     

促进剂用量对树脂锚杆锚固剂凝胶时间的影响

选择了2种锚固剂为UP-1和UP-2型号的树脂,考察了不同温度下,促进剂用量对树脂锚固剂凝胶时间的影响.结果表明,随着促进剂用量的增加,树脂锚固剂的凝胶时间显著下降,当促进剂用量超过1.4%时,凝胶时间变化不大;通过化学反应速率方程和Arrhenius方程对固化反应活化能的计算,结果也表明促进剂用量为1.4%时,活化能最低,凝胶时间受温度的影响最小.为此,促进剂的合理用量为1.4%左右.     

树脂锚杆直径、钻孔直径及锚固长度的合理性分析

锚杆支护是我国煤矿回采巷道中的主要支护形式之一。本文通过对树脂锚杆直么工、钻孔直径及锚固长度的合理性分析,得出三者最佳的技术经济效益和支护效果。     

玻璃钢锚杆锚固质量声波检测技术

针对大冶铁矿玻璃钢锚杆锚固质量检测手段单一、检测参数有限的现状,应用声波检测技术,对大冶铁矿井下巷道玻璃钢锚杆锚固质量进行抽样检测。在随机抽取的35根锚杆中,玻璃钢锚杆锚固质量合格率为85.7%,与支护巷道的实际情况相符,说明应用声波检测技术对玻璃钢锚杆锚固质量进行检测是可行的。检测结果分析表明,影响大冶铁矿玻璃钢锚杆锚固质量的主要因素是玻璃钢锚杆的锚固长度以及玻璃钢锚杆与围岩之间的锚固剂密实度。为此从钻孔深度、锚固剂填塞数量、锚杆杆体插入深度、锚固剂浸泡时间等方面,提出了相应的锚固质量控制对策。玻璃钢锚杆锚固质量声波检测技术可为大冶铁矿玻璃钢锚杆锚固质量的控制提供指导,对实现矿山安全高效开采具有较大的应用价值。     

拉力型岩石锚杆临界锚固长度的试验研究

按照临界锚固长度理论,通过在低、中和高3种强度混凝土中不同长度锚杆的拉拔试验,研究了岩石中拉力型锚杆临界锚固长度的试验条件和方法,并且与其他研究成果相结合,进一步分析了临界锚固长度的试验和判别方法。此次试验结果表明:峰值应力转移、零值剪应力转移大体是同时发生的,此时峰值和零值点间的空间距离就是临界锚固长度。拉力型岩石锚杆临界锚固长度是普遍存在的,而且在试验条件都一致时,可以按照本文的试验方法测得相同的临界锚固长度安全值,并且采用此值为依据进行工程设计是科学合理的。     

不同锚固长度下巷道锚杆力学效应分析及应用

为研究不同锚固长度对巷道围岩的控制效果,从理论方面推导了锚杆应力分布规律,建立了不同锚固长度下巷道围岩力学分析模型,考虑分析了锚杆直径、围岩强度参数、锚固长度、预紧力、布设间距等影响因素,给出了巷道锚杆支护设计的工程建议措施,并通过开展现场试验验证了本文理论研究成果的正确性。研究表明：锚杆受力主要集中在锚固段端头1/3范围内,且沿长度方向杆体剪应力与轴力不断递减;在软岩中更利于锚杆锚固作用的发挥;施加高预紧力,并留设一定的自由段长度,有利于锚杆预紧力在围岩中扩散,可形成有效的锚固围岩承载结构,充分发挥杆体支护潜力;当锚杆布设间距较大时,可通过提高预紧力、适当减少锚固长度来增加预紧力对围岩的控制效果。     

钻孔淋水对树脂锚杆锚固力的影响分析

结合城郊煤矿11201工作面运输巷顶板淋水情况下锚杆锚固力现场测试结果，自行设计了实验装置，研究了钻孔淋水对树脂锚杆锚固力的影响、在现场测试中，当钻孔的淋水量小于128mL／min时，树脂锚杆的锚固力保持不变；当淋水量大于583mL／min时，树脂锚杆的锚固力比无淋水时的锚固力下降35％以上．沿巷道轴向布置卸水孔，采用集中排放，同时加大锚杆支护的密度可以改善顶板淋水时锚杆支护的效果．     

围岩性质对树脂锚杆锚固性能影响的研究

运用数值模拟方法分析了树脂锚固剂锚固界面上剪应力大小在不同性质围岩情况下的分布规律,指出对于不同性质的围岩,锚杆拉拔载荷对锚杆锚固性能影响较大,锚杆锚固长度与锚固剂厚度对锚杆锚固性能影响较小,同时在载荷保持不变的情况下,锚杆与树脂锚固剂界面处的剪应力峰值随着围岩弹性模量的增加而增加,剪应力峰值越大,岩体越容易屈服。     

水对树脂锚杆锚固力的影响性研究

在巷道围岩渗水严重地段, 树脂锚杆锚固力往往低于理论计算值, 锚杆支护的可靠性难以保证。结合现场测试, 在实验室研究了钻孔流水和钻孔内积水两种情况下, 水对树脂锚杆锚固力的影响程度。经过分析表明, 当孔壁渗流水不大时, 树脂锚固剂在搅拌过程中, 通过摩擦挤压作用, 能够堵住某些裂隙出水点, 但是一些分散到树脂胶泥中的水滴, 会影响锚杆的锚固力。而当钻孔内水量较大, 甚至有压力的喷水时, 树脂锚杆锚固力会大大下降。     

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。     

巷道围岩渗水对树脂锚杆锚固力的影响性分析

在围岩渗水严重的巷道,进行树脂锚杆的锚固时,锚固力往往低于理论计算值,其可靠性难以保证.结合现场和实验室试验,对树脂锚杆锚固时,钻孔内有流水和钻孔内有积水条件下锚固力的影响进行了分析,并结合现场应用,提出了在此条件下提高锚固力的一些途径.     

水对树脂锚杆锚固性能影响研究

为了分析在围岩含水量比较大的巷道进行锚杆支护时,树脂锚杆锚固力降低的现象,采用实验室试验与理论分析相结合的方法研究了水对树脂锚杆锚固性能的影响。试验结果表明:顶板钻孔淋水和巷帮钻孔积水对树脂锚杆锚固性能影响较大。树脂锚杆锚固力随着模拟顶板钻孔淋水量的增加、巷帮钻孔积水率的增大呈现明显递减规律;当模拟钻孔淋水量超过600mL/min时,锚杆锚固力为无淋水时最大锚固力的10%;当模拟钻孔积水率大于49%时,锚杆锚固力为无积水时最大锚固力的30%,锚固力下降非常明显。在上述研究基础上,分析了水对煤岩体力学特性和树脂锚固剂固化反应过程的影响,提出通过提高树脂锚固剂防水性能、加大锚固长度等方法来保证围岩含水量比较大的巷道中锚杆支护效果。     

防水树脂锚固剂的试验研究

普通树脂锚固剂在煤矿锚杆支护发挥着重要作用,但在遇水或者淋水的硐室中,由于水的作用,使得普通树脂锚固剂的性能降低,造成安全隐患。依据防水型锚固剂的基本原理,通过试验选择锚固剂的树脂类型、速溶剂、促进剂、阻聚剂的材料和配比,研究合成出新型的防水型锚固剂。经过试验对比,认为防水型锚固剂的性能指标均能达到要求,能解决在有水情况的锚网支护问题,提高安全系数。