基于豆石混凝土的不同杆体形式锚杆承载力试验研究

为了提高锚杆承载力,利用小粒径豆石混凝土作为锚固剂,进行了异型锚杆抗拔性能试验,研究了混凝土强度及杆体形式对锚杆承载力的影响。试验结果表明:杆体形式对锚杆承载力影响显著,螺纹双盘、螺纹单盘锚杆承载性能明显优于螺纹光杆锚杆,螺纹单盘锚杆承载力为螺纹光杆锚杆的1.12倍,螺纹双盘锚杆承载力为螺纹单盘锚杆的1.35倍;对于螺纹单盘及螺纹双盘锚杆,由于金属圆盘的存在,锚固体系荷载传递机制发生改变,传统界面滑脱破坏形态不再发生,破坏形态主要为圆盘上部浆体产生锥形剪切破坏,有利于锚杆承载力提高;在相同条件下,各锚杆承载力与混凝土强度呈非线性关系,随混凝土强度的增加而增大,但其增大幅度随着混凝土强度的提高而逐渐降低。     

锚杆杆尾螺纹力学性能的实验研究

为提高锚杆杆尾螺纹段综合力学性能,在分析锚杆杆尾螺纹力学性能主要影响因素的基础上,对不同螺纹参数的锚杆螺纹段力学性能进行了试验研究,开发出螺纹力学性能测试试验台,加工不同公称直径、不同牙型、不同螺距等参数的螺纹段试件,进行多方案对比试验,得出不同螺纹结构参数与锚杆螺纹段力学性能的关系。试验结果表明：螺纹参数对锚杆螺纹段力学性能影响非常显著;通过减小螺纹的螺距,能够有效提高螺纹预紧力矩转化效率,并提高杆尾螺纹段的拉伸强度性能。     

锚杆杆体加工工艺及专用设备的研究与应用

针对传统锚杆杆体生产工艺存在的问题,利用原材料本身固有的延伸性的特点,研究解决了锚杆螺纹段的强度问题,研制出锚杆液压缩径机,并对局部缩径的锚杆体进行抗拉强度试验研究,通过实例说明新的锚杆可进一步有效控制顶板,保证安全生产。     

冲击韧性对锚杆力学性能影响的试验研究

高强度锚杆在井下使用时经常发生螺纹段脆断现象,这与锚杆材料的冲击韧性密切相关,测试了4个厂家屈服强度500 MPa锚杆的冲击吸收功,不同厂家锚杆冲击韧性差别较大,冲击吸收功从19~165 J不等。对具有不同冲击吸收功锚杆的杆体段和螺纹段分别进行弯曲试验、拉伸试验、复合应力下破坏试验,试验结果表明:冲击韧性影响锚杆螺纹段的冷弯性,当冲击吸收功低于30 J时,锚杆螺纹段冷弯性差;冲击韧性对杆体的冷弯性、杆体段和螺纹段的伸长率没有影响;冲击韧性影响锚杆复合应力下破坏状态,当冲击功低于19 J时,复合应力下锚杆易出现脆性破坏。认为屈服强度500 MPa高强锚杆的冲击吸收功不应低于30 J。     

锚杆杆尾扭矩与预紧力相互转化的影响因素研究

针对目前井下普遍存在的锚杆杆尾预紧扭矩向预紧力转化效率低的问题,理论分析了预紧扭矩与预紧力之间的关系,建立了数学表达式,分析了锚杆杆尾预紧扭矩转化效率低的主要影响因素。利用锚杆预紧扭矩试验台,试验研究了锚杆杆尾螺纹加工精度、锚杆螺纹处直径及减磨垫片材质3种因素对杆尾预紧扭矩转化效率的影响,得出了螺纹加工精度、锚杆螺纹处直径及减磨垫片材质与锚杆杆尾预紧扭矩转化效率之间的关系,并通过井下试验加以验证。研究结果表明:提高杆尾螺纹加工精度,减小锚杆螺纹直径,使用合适的减摩垫片均能提高杆尾螺纹预紧扭矩向预紧力转化的效率,但减磨垫圈对其影响最显著。井下试验结果与试验室试验结果基本相符,进一步说明了螺纹加工精度、锚杆螺纹处直径及减磨垫片材质对锚杆杆尾预紧扭矩转化效率的影响。     

锚杆构件力学性能及匹配性

在分析煤矿巷道锚杆支护构件破坏形式与原因的基础上,研究了锚杆各构件,包括杆体、螺纹段、托板、球形垫圈及减摩垫圈的力学性能。采用理论计算与数值模拟分析了杆体与螺纹段在不同受力状态下的应力分布特征。在实验室进行了锚杆形状、参数对其锚固力及安装阻力影响的试验,托板压缩性能及锚杆尾部构件匹配性试验。研究了树脂锚固剂的力学性能及影响因素。研究结果表明：锚杆受拉伸、弯曲、扭转、剪切及其组合作用,煤矿巷道锚杆处于屈服是一种常态,杆体有4个位置易发生破断。螺纹显著改变了螺纹段表面及附近部位的应力分布,在螺纹牙底处出现明显的应力集中。拱形托板压缩变形可分为5个阶段,拱高必须达到一定值才能保证足够的承载能力。锚杆尾部构件几何形状、参数及力学性能应相互匹配,才能使锚杆处于较好的受力状态。树脂锚固剂应与杆体、钻孔匹配,保证锚杆-锚固剂、锚固剂-围岩之间界面有良好的黏结性能。研究成果已应用于多类困难巷道,大幅减少了锚杆支护构件的破坏,显著提高了巷道支护效果。      

D-1型等强可伸锚杆

由煤科总院北京建井所研制、天津市塘沽煤矿支护设备器材厂生产的D-1型等强可伸锚杆,是在普通锚杆(水泥卷式锚杆、树脂卷式锚杆)的基础上开发的新锚杆。杆体两端的结构与加工做了改进,使杆体两端与杆体母材承载力基本一致,克服了普通锚杆由于杆体尾部螺纹易被拉断、锚头易发生滑移或拔出,使锚杆作用失效的缺点.     

强力锚杆杆体尾部破断机理研究

针对煤矿井下部分强力锚杆尾部螺纹发生破断且无“径缩”问题,对锚杆杆体尾部螺纹段进行了受力分析,得到由于变径导致应力集中,球面自锁、球面回转中心不合理导致球面自锁使锚杆受力恶化;对杆体尾部进行了实验室试验,对破断杆尾进行了化验分析,试验了不同安装角度对锚杆受弯断裂的影响;采用有限元数值模拟方法,介绍分析了杆体尾部的力学状态及应力分布状况,得到最不利受力位置。在潞安漳村矿井下强烈动压巷道进行了工业性试验,针对部分锚杆出现破断问题,提出多项优化方案,减小有害受力对杆体的影响。     

锚杆轧圆机的研制与应用

为了满足锚杆日益增长的需求,西山万隆支护器材分公司在原生产工艺的基础上,研制开发出新一代锚杆杆体端头轧圆设备-冷轧圆机,利用冷轧圆机将螺纹钢端头轧圆,以便滚制螺纹.不仅保证了尾部螺纹质量,改善了劳动环境,降低了生产强度,提高了工作效率,而且由于冷轧工艺增强了材质密度,大大提高了杆体的抗拉强度和锚固力,满足使用要求.     

D-1型等强柔性锚杆的研制

完成单位：煤炭科学研究院北京建井研究所该项目是为解决普通水泥锚杆与树脂锚杆两端承载力小、柔性小的问题而进行研究设计的。该锚杆的特点是：（1）通过改进杆体尾部螺纹段与头部锚固段的结构及加工工艺，提高其承载力，使其与杆体母材承载力基本相     

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。