刚性长螺纹锚杆及其在巷帮支护中的应用

为避免巷道扩帮后重新补打锚杆,研发了巷帮支护的一种新型刚性长螺纹锚杆,并在焦作煤业集团赵固二矿进行现场试验,对试验巷道进行深基点位移监测和表面位移监测,监测结果表明,由于刚性长螺纹锚杆有高强长螺纹锚尾,在扩帮后,只需继续拧紧螺母,截掉外露多余部分即可,刚性长螺纹锚杆可以充分利用原有巷帮支护,避免重新补打锚杆,不仅节省扩帮维修费用,还能缩短巷道维修时间,其支护效果要优于普通锚网索的支护效果。     

大变形条件下锚杆支护巷道刷大扩巷技术应用实践

传统的架棚等被动支护巷道中对扩巷方式的技术要求并不高,但对于大变形锚杆支护巷道扩巷的情况,扩巷过程中容易产生顶板冒落或大面积冒顶事故,则需要研究一种更加安全有效的扩巷方式。     

新型树脂锚杆巷帮支护技术及其应用

为研究新型树脂锚杆巷帮支护效果,以山西王庄矿62B2工作面为工程背景,采用FLAC3D对巷道无支护条件下的应力分布情况进行了数值模拟,确定了巷道围岩的最大垂直应力分布区域。通过现场测试,针对新型树脂锚杆和传统锚杆的支护效果进行了对比分析。结果表明:无支护条件下,巷道围岩的最大垂直应力分布在巷道两侧围岩内靠近巷道约8~9 m区域;在应力集中区,采用新型树脂锚杆支护区域的巷道形变量明显大于传统锚杆,而在应力正常区则正好相反;新型树脂锚杆目前只适用于应力较小、煤壁相对完整的区域,而高应力区域新型树脂锚杆支护效果较差。     

玻璃钢锚杆在偏W通风回风巷煤帮支护中的应用

针对山西段王煤矿150405工作面高瓦斯的特点,为消除使用金属锚杆在回采生产中不易切割、容易产生火花引起瓦斯煤尘爆炸的隐患,提高回采期间巷帮的稳定性,在回风巷帮部采用树脂玻璃钢锚杆支护。支护参数经由类比法、计算法确定,并投入现场应用。深部基点位移及表面位移观测等试验表明,帮锚杆采用玻璃钢锚杆支护效果良好,保证了巷道两帮的稳定性,消除了因采煤机切割锚杆引起的瓦斯煤尘爆炸隐患。     

顶板可接长锚杆耦合支护系统性能研究

针对大变形巷道顶板支护系统中锚杆与锚索受力和变形不协调的问题,研发了一种新型可接长锚杆。在对普通锚杆、锚索及新型可接长锚杆拉伸试验和力学分析的基础上,结合大变形巷道顶板围岩的变形破坏特征,提出了大变形巷道顶板可接长锚杆耦合支护系统,建立并分析了可接长锚杆耦合支护系统与锚索耦合支护系统的本构模型。研究表明:当巷道顶板变形量超过锚索最大延伸量时,锚索耦合支护系统中锚索由于延伸率低,过早于普通锚杆达到延伸极限而破断,而可接长锚杆能与普通锚杆在受力和变形2方面协调同步地支护顶板围岩;可接长锚杆能够提高顶板围岩的自承性能,并在保证较强支护力的同时提供更大的让压距离。可接长锚杆耦合支护系统成功应用于赵固一矿11031巷道试验段中,顶板变形量比原支护方案减少了20%左右,顶板围岩从开挖到稳定的时间缩短了33%,且顶板变形稳定后顶板下沉速率较原支护方案明显降低。     

新型玻璃钢锚杆及其在煤帮支护中的应用研究

介绍了新型玻璃钢锚杆的结构特点和抗扭性能,同时对玻璃钢锚杆的尾部正常受力和偏心载荷受力两种情况进行了实验研究.并给出了新型玻璃钢锚杆在神东煤炭公司保德煤矿88301工作面的应用实例.     

巷道煤柱合理留设宽度及帮锚杆对煤柱宽度的影响分析

通过对回采巷道煤柱顶部载荷的估算及对煤柱破坏、失稳过程的分析,得出了采区回采巷道两侧煤柱的合理布置宽度;运用理论分析与数值模拟相结合的方法,通过对巷道煤柱在不同帮锚固体厚度影响下其核区宽度的分析,得出了不同帮锚固体厚度对煤柱核区宽度的影响系数。提出了帮锚固体厚度是巷道煤柱宽度优化设计需考虑的一个重要因素。     

柔模沿空留巷实体煤帮张拉锚杆支护研究

古城煤矿工作面巷道采用沿空留巷设计，针对实体煤侧变形明显、扩帮工作量大等问题，以S1303辅助进风巷为工程背景，运用数值模拟，研究了不同锚杆预紧力水平对沿空留巷实体煤帮和底板变形的影响，改进了适用于实体煤帮支护的张拉式预紧力锚杆及相关装置；通过现场实验和巷道围岩变形量监测，表明巷道实体煤帮变形量明显减小，同时扩帮效率明显提高、返修成本显著降低，对类似围岩条件巷道控制具有参考价值。     

超高巷道巷帮变形特征及支护技术

通过以山西某矿回采巷道掘进过程中出现的巷道超高段为工程背景,采用数值分析的手段演算了巷道高3～9 m时两帮位移特征:巷高越高巷帮中点水平位移和下沉越明显,大于某临界高度后位移会明显增加且巷帮有产生整体滑移的趋势。揭示了巷帮是超高巷道围岩控制的关键部位,采用锚杆索加固浅部围岩形成的锚固结构对围岩具有约束作用,并采用了相应的"三高"锚杆支护技术。     

锚杆预紧力对锚固体强度强化的模拟实验研究

锚杆预紧力在巷道支护中发挥着重要作用,但其对锚固体强度强化特征的研究仍存在不少问题;以砂蜡材料、预紧力锚杆和平面应变约束装置制作锚固分离体,在RMT-150C实验机上对其力学特性进行了研究。实验结果表明：锚固体的峰值强度、残余强度的强化系数和岩体强度、锚杆预紧力呈正相关,岩体强度一定时,随着锚杆预紧力的增大,强化系数逐渐增加,锚杆预紧力对锚固体峰后残余强度的强化大于对锚固体峰值强度的强化。锚固体的应变-应力全程曲线与锚杆受力存在着对应关系,锚固体屈服之前,锚杆受力增加缓慢;屈服点之后,受力急剧增加;峰后软化阶段锚杆受力逐渐增加,摩擦阶段锚杆受力处在不断的调整下降中。预紧力一定时,岩体强度越高,锚杆受力增加幅度越小;岩体强度一定时,高预紧力锚杆受力增幅较小;软弱岩层破坏后,锚杆载荷的损失比坚硬岩层大,预紧力锚杆对软弱岩层的作用比坚硬岩层明显。现场实践表明,提高锚杆预紧力能够有效控制围岩的变形。     

大变形巷道顶板可接长锚杆支护系统性能研究

为解决大变形巷道支护成本高、效果差的技术难题,研发了一种新型可接长锚杆。针对大变形巷道顶板变形破坏特征进行研究,对比分析了普通锚杆、传统锚索及可接长锚杆的受力与变形特性,构建了围岩-支护系统本构模型,提出了顶板可接长锚杆支护系统,并应用于五家沟煤矿5203回风巷道,有效地控制了顶板的持续变形。结果表明:4 m可接长锚杆的最大延伸量为685 mm,破断载荷为195 kN,在充分发挥高延伸性的同时,保证了较高的支护阻力;顶板可接长锚杆支护系统后期的稳定性及支护强度均大于顶板锚索支护系统。现场监测表明,采用可接长锚杆支护系统维护的顶板,下沉量减小了33%以上,支护强度在160~180 kN的可接长锚杆的比例可达87.5%,实现了强力支护与有效让压。     

巷道锚杆支护特性分析与应用

对采用锚杆工作阻力为夹紧力、锚固区围岩力学性质不改变的计算方法得出的结果进行了分析,研究了巷道锚杆支护作用的特性及其相关因素间的影响关系.结果表明：锚杆巷道围岩径向、切向应力在锚杆锚固端位置有一个跳跃;锚杆长度一定时,支护强度对围岩塑性区半径、巷道位移的影响随锚杆工作阻力值的提高逐渐减弱;锚杆工作阻力强度一定时,锚杆支护巷道周边位移、围岩应变软化区半径及破碎区半径,随锚固区半径增加开始阶段显著减小,基本呈双曲线函数关系,一定阶段后,变化趋缓,呈近水平直线变化.并在程村矿井下巷道进行了一次锚杆支护的设计应用.     

膏体充填开采胶结体的蠕变本构模型

为分析膏体充填开采胶结体的蠕变特性,进行了三轴蠕变试验。在试验基础上推导了考虑时间和应力2个变量的损伤演化方程,将损伤变量引入改进的西原模型中,建立了新的本构模型,推导了胶结体的三维蠕变本构方程。根据试验数据对该模型的蠕变参数进行拟合,将理论计算的蠕变曲线与试验得到的蠕变曲线进行了对比。研究结果表明：膏体充填开采胶结体属于黏弹塑性材料,具有明显的流变特性。在偏差应力值较小的应力水平下仅有衰减蠕变和稳态蠕变2个蠕变过程,在偏差应力较大时有加速蠕变阶段,蠕变值随偏差应力值的增加而增加,蠕变值增大速率随偏差应力值的增加而减弱。引入损伤的改进西原模型能较好地反映胶结体的蠕变规律。     

螺纹钢横肋作用下锚固体应力分布与破坏规律

在柱坐标系下将拉拔状态下的锚杆空间受力问题简化为平面应变问题。基于ABAQUS仿真软件建立全长黏结式螺纹钢锚杆有限元模型,研究螺纹钢横肋作用下的锚固体应力分布特征。选取单元锚固体,建立有限元模型并数值计算,重点分析了树脂破坏面的演化特征以及螺纹钢横肋面角q、径向尺寸系数d/D和横肋间距L对锚固体破坏的影响。结果表明,螺纹钢锚杆的应力分布显著不同于圆钢锚杆;拉拔状态下螺纹钢的轴向应力较圆钢沿轴向衰减速率更快,树脂-杆体接触面剪切应力值沿轴向呈现锯齿状分布。螺纹钢横肋几何参数q,d/D,L对锚固体的强度和破坏失效形式有直接影响。联合分析螺纹钢锚杆全长应力分布与单元锚固体的破坏失效形式,总结了横肋作用下的锚固体失效的时空演化规律。     

浅析42216-1巷道锚杆支护技术

针对榆家梁煤矿42216-1掘进面上覆基岩薄且松散的特点,采用数值模拟及理论计算并结合工程实际,得出锚杆最佳间排距及长度。现场检测巷道无明显下沉,取得了良好的支护效果。     

沿空留巷锚杆支护技术研究及应用

分析沿空留巷巷内支护存在的问题，从提高巷道围岩自身强度及巷内支护对顶板支撑力出发，提出了沿空留巷巷内采用锚杆支护技术。工程应用表明，锚杆支护巷道沿空留巷，有效切落了采空区侧顶板，减小了巷旁支护体载荷；沿空留巷维护效果表明，该技术在留巷期间有效控制了巷道变形，提高了沿空留巷围岩整体稳定性。     

锚杆支护的砌体梁作用原理及其应用

为了更好地使用锚杆支护技术,提出锚杆支护的砌体梁作用原理,并应用岩体力学、材料力学理论对地下岩块的受力状态和稳定性进行分析.将砌体梁的作用原理对各类巷道、硐室、煤仓和地面建筑物加固进行了试验和应用,特别在断层带和围岩不完整的岩体中.在应用中,采用倒楔式金属锚杆和管缝式金属锚杆,根据断层情况需要增加锚固的强度,加以注浆充填岩体的裂缝和眼孔空隙,增强砌块(岩块)的抗剪切能力.经过多年试验应用,证实只要锚固巷道顶板相对稳定的岩层,就能达到巷道稳固,减少不必要的锚固深度.砌体梁作用原理可进一步应用在受采动影响较大的巷道及断层、裂隙发育的岩层中,同样可以使用锚杆支护,达到很好的实用效果.     

正阳矿回采巷道锚杆支护设计的研究

通过现场测定和理论分析 ,确定出了正阳矿 2 9#层 (深部、浅部 )及 37#层回采巷道锚杆支扩的合理支扩参数 ,并应用于现场实际 ,取得了良好的经济效益     

锚杆支护参数的改革与应用

以较典型的新建煤矿层状顶板为例，试验锚杆支护参数的改革，并进行技术经济分析，验证了锚杆支护设计改革的可行性。