煤矿锚杆轴向受力无损检测试验研究与应用

煤矿巷道锚杆轴向受力是衡量其工作状态的重要指标,现有的检测手段尚不能有效对锚杆轴力状态进行随机、快速的无损检测。基于结构动力学原理,建立了锚杆轴向受力与锚固系统横向固有频率间的关系,并借助于专用的电液伺服锚杆拉力试验系统,测定了锚杆直径、锚固状态、围岩条件对锚固系统横向振动频率、锚杆轴向受力的影响规律。结果表明：锚杆锚固系统的横向振动频率与锚杆轴向受力具有很好的相关性;围岩性质是影响系统横向振动频率的主要因素之一;锚杆锚固系统的振动频率与锚杆轴向受力间可用对数函数关系描述。开发了锚杆轴向受力的无损检测技术,现场应用结果证明了该项技术对巷道锚杆轴向受力实施随机、无损检测的可行性。     

基于动载稳定性影响下的锚杆系统质量评价

本文基于锚杆系统支护机理,结合试验数据研究,对锚杆系统检测各部件的组合效能进行研究,提出系统强度的概念和各部件应满足的理想关系式,同时结合锚杆系统拉伸曲线对系统质量进行评价,并提出改进意见。文章分析了锚杆系统运作机理,提出系统各组件质量隐患。结合文献对动载作用下锚杆系统的稳定性进行评价。     

强力锚杆支护系统及在潞安五阳煤矿的应用

介绍了强力锚杆支护系统的基本概况,阐述了强力锚杆支护系统的基本组成、材料特性、配套方式及设计要点。分析了强力锚杆支护系统在五阳煤矿巷道支护中的支护效果和存在的问题,提出了强力锚杆支护系统进一步改进的方向。     

横向激振力作用下锚杆动力响应分析

在锚杆无损检测技术中主要是根据测定锚杆的动力响应信号,从而计算出锚杆锚固质量的各种参数。建立锚杆横向振动力学模型,采用ANSYS数值模拟的方法,对锚杆支护系统进行瞬态动力学分析,确定了系统中锚杆工作载荷、刚度阻尼系数和采样位置的不同对锚杆横向振动响应信号的影响规律。     

预紧力对锚杆锚固系统横向振动频率的影响分析

根据煤矿锚杆的结构和受力特点,建立锚杆横向振动的力学简化模型,分析得到锚杆固有频率、长度和预紧力等参量间的相互关系;并针对锚杆的实际工作环境,建立锚杆支护系统动力分析的数值计算模型,应用ANSYS软件分析得到不同预紧力作用下锚杆支护系统固有频率的分布特征。结果表明:预紧力锚杆以横向振动为主,系统各阶自振频率随锚杆预紧力的增大而增大,且锚杆预紧力改变对锚固系统的低阶频率影响比对高阶频率更大,并给出预紧力与系统基频之间的拟合函数,该函数与理论分析结果基本相符。研究结果为锚杆的预紧力检测提供了理论依据。     

全长锚固锚杆的光纤光栅实验研究

在分析传统锚杆监测系统的缺点和光纤光栅传感技术的优点的基础上,通过对全长锚固锚杆的受力分析,设计了一套新的光纤光栅锚杆监测系统.采用相似材料模拟试验手段,对全长锚固锚杆做了拉拔实验及分析,验证了光纤光栅锚杆监测系统的可行性.     

基于负载敏感变量系统液压锚杆钻机钻进性能的研究

介绍了液压锚杆钻机的工作原理,并对影响锚杆钻机钻进性能的因素做了简单分析。设计研究了负载敏感变量系统液压锚杆钻机,并进行加载试验,通过测试数据的对比分析得出,负载敏感变量系统液压锚杆钻机有效地解决了普通锚杆钻机在作业过程中出现的各种缺陷,提高了锚杆钻机的钻进效率。     

不同锚杆参数对锚固系统稳定性影响研究

为了研究不同锚杆参数对锚固系统稳定性的影响，采用理论分析和数值模拟相结合的方法，理论分析了围岩协同锚固系统力学模型和锚杆锚固段的“大托盘”效应，数值模拟了不同锚杆长度、锚杆密度和锚杆预紧力下群锚杆最小主应力分布，分析了锚杆围岩形成的挤压带范围，得到了相关参数对锚固系统稳定性的影响。研究为巷道支护提供了理论指导。     

煤矿用锚杆转载机组液压系统的设计

为了解决煤矿掘进与支护作业时间不平衡的问题，设计了煤矿边掘边锚快速掘进系统，掘进与支护平行作业，提高掘进生产效率。锚杆转载机组是边掘边锚快速掘进系统的一个重要组成部分，有4个锚杆钻机且可以同时作业，负责打顶锚杆和帮锚杆。根据锚杆转载机组的工作流程，设计了锚杆转载机组的液压系统，叙述了主要液压回路的组成和工作原理，对液压系统中关键的行走液压元件进行了选型设计计算，实现锚杆机和行走互锁，保证了机器操作的安全性。实际应用表明，该液压系统性能稳定可靠，满足了锚杆转载机组液压系统设计要求。     

预应力锚杆支护系统动力特征的数值模拟

根据煤矿预应力锚杆支护系统的结构和受力特点建立了预应力锚杆支护系统的动力分析模型;运用ANSYS/LS-DYNA软件模拟了锚杆工作载荷、树脂黏接状况、扰动脉冲载荷强度、扰动脉冲载荷作用时间等对预应力锚杆支护系统动力特征的影响规律;在垞城矿进行了预应力锚杆的现场无损检测试验.试验结果表明：数值模拟结果真实地反映了预应力锚杆支护系统的动力特征.     

基于LabWindows CVI开发平台的矿用锚杆拉力监测系统

在传统的应变式锚杆测力仪基础上,设计了一种新型锚杆拉力实时监测系统。该系统由地面监测主机、应变式锚杆测力传感器,实时测试板卡、通信系统以及带内部高精度A/D模块的智能型HCS12DG128系列单片机组成,可以完成锚杆实时工作状况监测、历史数据记录、查询和受力趋势分析等功能,具有实时、高精度、成本低等优点。     

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。     

基于高强锚注支护技术的巷道稳定性研究

为了对巷道进行有效支护,研究了高强锚注支护对巷道稳定性的研究,分析了高强锚注支护系统,主要是对新型中空注浆锚索、中空注浆锚杆、水泥注浆添加剂以及施工设备的分析。采用FLAC^3D数值模拟软件,分析了不同锚注条件下塑性区、应力分布,并进行了现场试验。研究得出,高强锚注支护能够有效控制巷道围岩。     

新型机械锚杆在综采面巷道中的应用研究

以大柳塔矿树脂锚杆支护设计为基础,采用工程类比法进行综采工作面巷道新型机械锚杆支护设计．采用最新锚杆施工机具及工艺,保证钻孔垂直于项板岩面,孔深及锚杆扭矩满足新型机械锚杆的设计要求．锚杆受力、围岩深部位移、项板离层及巷道表面位移综合观测表明,受回采动压影响后,试验巷道稳定,支护效果好．同树脂锚杆相比,新型机械锚杆节省了安装、搅拌树脂和等待树脂凝固时间,大大提高了综采工作面巷道施工速度．     

智能型锚杆拉力测试系统的研制

介绍一种智能型锚杆拉力测试系统。该系统由应变式锚杆测力传感器、高精度24位A/D转换器CS5524、时钟和非易失存储器的单片机的系统。具有锚杆工作状况监测、记录历史数据、查询和受力趋势计算机分析等功能,测试稳定精度可以达到17位。     

巷道锚杆尾部破断机理及合理结构的设计

应用材料力学理论,阐明了锚杆支护时锚尾一定受到偏心载荷作用和顶板锚杆破断的机理.通过理论分析和实验,提出了一种防止锚尾破断的新型锚杆,以及锚杆结构形式和加工制造工艺.论述了杆体直径与锚尾螺纹直径的合理级配关系,比较了金属粗尾锚杆和普通锚杆在不同载荷作用下的挠度值.证明了新型粗尾锚杆可以解决顶板锚杆破断问题.     

Study on the material character steel big-end bolt

Based on the manufacturing method now used in our country, caused low bearing capacity in the bolt-end, which is a potential danger in the bolt supporting tunnel and a waste of money, and presented the new type strong steel big-end bolt can solve this problem. Analyzed the active state of the end of bolt by ANSYS, we can know that it is very disadvantage when bolt bore eccentric load. Contrasted with the different that common bolt and big-end bolt when they bore the same loading. The common bolt is bigger than the big-end bolt in stress value. Study on the processing technic of the new type of the strong steel big-end bolt, the new metal big-end bolt was produced by heat processing over big-end bolt and upset. From the microscopic examination on bolt metal, it is concluded that heat processing on the bolt-end refines the crystal grain of the metal material, which not only increase its extension but improve its property. Moreover the strength ability of the bolt material can be exerted completely.     

Research on the mechanical property test of a new high-strength metal bolt

In order to study how to improve the overall performance of the operational metal bolt, based on the production process of an ordinary metal bolt used in understructure engineering, this paper focused on the existing problems of ordinary metal bolts identified by some survey and analysis. The results show that the structure of operational metal bolts is so unreasonable that the bolt tail is easily fractured by low load capacity. Furthermore, a new type of strong big-end metal bolt and its heat treatment and roughing processing technology were introduced. Through bolt tensile and metallographic tests, the property of the new big-end bolt was analyzed. The new findings indicate that after a special processing, the overall strength and plasticity of the bolt is greatly improved, and the grain of the bolt tail structure is refined, which would help build up favorable working conditions for bolt tails.     

煤矿软岩巷道支护技术新进展

分析了煤矿中不同类型软岩的力学特性及其支护对策,阐述了与软岩类型相匹配的支护形式,即:高应力软岩宜采用高预应力强力锚杆组合支护系统;极破碎软岩宜采用锚注一体化支护系统;低强度高膨胀性软岩宜采用锚喷支护与混凝土整体碹复合支护系统。     

锚杆拉力测试系统的设计

研制了一种性价比高的锚杆拉力测试系统。以高速单片机为主控器,MODEM通信接口,利用PC丰富的资源,实现了锚杆工作状况监测、记录历史数据查询和受力趋势计算机分析等功能。实验证明,测试系统为本安型,用于检测时,最大量程600 kN,测量误差<5%,测定实时可靠、抗干扰性能强、人机接口方便,具有良好的适应性和自保护能力。