锚杆支护预紧力影响因素研究

在理论方面论证了预紧力在锚杆支护系统中的重要性以及影响预紧力的因素,结合唐家会煤矿现场实际情况,研究了预紧力的影响因素并针对性地提出了提高预紧力的措施,为煤矿锚杆支护质量检查及支护设计施工提供了借鉴依据。     

深部煤巷锚杆支护合理预紧力研究

以王楼煤矿埋深-1 000 m的27304上顺槽为工程背景,探讨了深部煤巷锚杆支护合理预紧力的确定。采用ANSYS进行了不同预紧力下的顶板离层数值模拟,确定了锚杆合理的预紧力,并通过现场扭矩力转化试验确定了施工扭矩。现场矿压观测可知,煤巷开挖后围岩主要经历了迅速自稳阶段、锚杆(索)受力缓慢增长段及稳定阶段。巷道移近量及锚杆(索)受力、顶板离层等监测数据表明,支护方案合理有效。     

影响锚杆支护预紧力的因素分析与确定

锚杆预紧力受到多种因素的影响,其中预紧扭矩是最主要的影响因素。在锚杆的加工和井下安装过程中,应当保证预紧扭矩充分转化为预紧力,合理确定预紧力,可增大锚杆的间排距,降低支护成本,减少钻孔数量,提高单进速度,以获得合理的预紧力。     

锚杆预紧力的支护效应探讨

分析了锚杆预紧力的支护作用机理,对锚杆预紧力的影响因素和确定方法进行了巷道实验研究,提出了合理增大锚杆预紧力的途径,为锚杆支护设计提供了依据。     

锚杆预紧力的支护效应探讨

分析了锚杆预紧力的支护作用机理,对锚杆预紧力的影响因素和确定方法进行了巷道实验研究,提出了合理增大锚杆预紧力的途径,为锚杆支护设计提供了依据。     

锚杆支护预紧力的初步研究及应用

提出影响预紧力的因素和提高预紧力的途径及合理确定预紧力的方法,对理论预紧力和实际预紧力问的差距进行量化,为解决工程实践中锚杆支护效果差、支护成本高等问题提供了依据。     

高预紧力锚杆支护技术及应用

采用理论分析、数值计算研究得到锚杆支护高预紧力的作用机理:减小围岩早期变形,提高围岩的承载能力;提供较大的初始支护阻力,实现锚固围岩高阻让压;使顶板处于预应力梁状态,有效减小顶板拉破坏和早期离层。总结了增大锚杆预紧力的各种方法,并将高预紧力锚杆支护技术应用于三河口矿2421工作面轨道巷,结果表明,增大锚杆预紧力可减小围岩的变形、保证围岩稳定。     

煤矿井下锚杆预紧力控制研究

预应力是锚杆支护中重要的参数,预应力对巷道支护效果有重要影响。分析了锚杆预应力对巷道支护效果的影响,锚杆预紧扭矩与预紧力对应关系。针对目前煤矿井下常用的锚杆施工预紧机具,对比了各种施工机具的优缺点,从技术角度、材料方面以及施工机具方面提出了煤矿井下锚杆预紧力的控制措施,提出了锚杆预紧扭矩的合理范围,并得出对于高强度锚杆及强力锚杆,锚杆的预紧扭矩不是越大越好,而是应该有一个合理的范围。井下试验实测数据表明,对于传统高强度锚杆,预紧扭矩要达到300 N·m,一般不要超过500 N·m;对于强力锚杆,锚杆的预紧扭矩要达到400 N·m,一般不要超过550 N·m,否则锚杆容易扭曲变形甚至屈服。通过井下实例进行了锚杆预紧力控制的试验,锚杆破断现象基本消失,取得了很好的支护效果。     

论锚杆预紧力的影响因素与确定

锚杆支护的主动、及时支护,主要体现在锚杆支护体系对巷道围岩施加较大的、及时的初期支护阻力,初期支护阻力提高了围岩的自承能力、有效控制了巷道围岩变形。锚杆支护体系的初期支护阻力是由锚杆的初锚力产生的,初锚力则是由安装锚杆时施加在锚杆上的预紧力产生的。锚杆预紧力是体现锚杆支护的主动性、及时性的主要指标。合理的预紧力可提高岩层的自支撑能力,保证整个锚杆支护体系充公发挥支护效能。     

谈煤巷锚杆支护的预紧力与强度

从煤巷锚杆支护的效果、锚杆材料的特性等因素来阐述合理的锚杆预紧力和支护强度的意义。     

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。     

高预紧力均布承载型锚杆力学响应及应用

预紧力作为锚杆支护的关键参数之一,对主动支护起着决定性作用,国内外研究表明提高锚杆预紧力可降低冒顶事故的发生,为有效提高锚杆预紧力、降低断锚、失锚的现象发生。研发了滚动式减摩垫片和拉压分离型螺母,综合采用实验室试验、理论分析、数值计算,研究了滚动式减摩垫片、拉压分离型螺母转矩-预紧力转化关系,研究了普通螺母、拉压分离型螺母预紧过程中力学响应特征。研究表明：普通锚杆预紧过程中,约有60%转矩被锚杆螺母与托盘之间的摩擦所消耗,使用滚动式减摩垫片可将摩擦消耗的转矩降低至25%,转矩-预紧力转化率提高2倍左右;普通锚杆螺母内螺纹副应力沿着远离挤压面轴向呈指数衰减,螺母内前3圈应力值较大,该范围发生明显的应力集中,为锚杆杆体断裂的危险面,使用拉压分离型螺母后螺纹副应力呈均匀分布,消除了应力集中现象,螺纹变形协调;集成滚动式减摩垫片、拉压分离型螺母等发明了高预紧力均布承载型锚杆,可将预紧力提升至2.5倍,杜绝锚杆易从螺纹段断裂的现象,在淮南矿区朱集矿得取得良好的应用效果。     

高煤帮巷道锚杆锚索支护合理预紧力匹配设计及应用

巷帮锚杆锚索预紧力不匹配是造成高煤帮巷道支护失效的重要原因之一。文章分析了某矿30211综采工作面回风巷帮锚索崩断射人事故原因,采用FLAC_^3D软件模拟了巷道采用锚杆、锚索联合支护时二者的匹配关系。结果表明：锚杆、锚索两种延伸率差别很大的材料用在同一条巷道的同一侧帮时,延伸率小的锚索承担的载荷较大,先破断; 锚杆、锚索预紧力联合作用在巷道帮部围岩表面及内部附近形成了大小不等的压应力区,随着预紧力的增加,压应力值和范围也在不断扩大; 锚杆的预紧力矩设定在200~300N?m之间,且锚索的预紧力设定在200~250kN之间,是比较合理的匹配方案。研究结果对高煤帮巷道支护设计和施工具有一定的指导意义。     

深井岩巷高强高预紧力锚杆支护优化数值模拟

基于羊渠河矿区的地应力分布和各岩层的岩石力学性质,针对52回风上山,提出了新的高强高预紧力锚杆深部支护设计方案,通过数值模拟对比了新旧支护方案的支护效果。研究结果可为羊渠河矿区深部支护提供科学合理方案。     

锚杆预紧扭矩转化效率主控因素分析

为研究锚杆预紧扭矩与预紧力转化规律,通过理论分析和现场试验,系统研究了转化效率主控因素,并基于数值模拟结果对锚杆预紧扭矩进行参数优选。研究结果表明：同一预紧扭矩下,随螺母与螺纹间摩擦因子、螺母与垫圈间摩擦因子增大,锚杆预紧力均随之减小,且减小速率呈降低趋势。对于细牙全螺纹锚杆和左旋无纵筋锚杆,当预紧扭矩超过400 N·m时,预紧力增幅随预紧扭矩增加而变缓,继续施加预紧扭矩获得的预紧力增量较小。锚杆直径越大,预紧扭矩转化效率越低,锚杆螺距越小,预紧扭矩转化效率越高。当预紧力达到80 kN时,直径18 mm细牙全螺纹锚杆和直径20 mm左旋无纵筋锚杆对应的预紧扭矩分别为408 N·m和429 N·m。研究成果对锚杆支护理论完善及支护参数选取具有一定实用价值。     

高预紧力锚杆支护理论与技术发展现状

总结了高预紧力锚杆支护作用机理,介绍了我国高预紧力锚杆支护技术发展现状。认为:我国锚杆预紧力水平较低,应当在锚尾螺纹精细加工、锚杆与附件结构性能匹配、防锈蚀锚杆材质研制等方面加强研究,真正实现高预紧力锚杆支护,为我国复杂困难条件下的巷道支护提供重要保障。     

基于应力梯度理论的锚杆合理预紧力

巷道围岩的稳定性不仅与岩体强度有关,还与围岩应力场梯度密切相关。为研究锚杆在巷道围岩支护中合理支护强度的确定方法,在特定的地质条件中提出合理的预紧力,以连续损伤力学模型为基础并引入材料力学领域中的应力梯度理论,推导出了考虑围岩塑性区与弹性区交界面处的平衡方程和边界条件,建立了基于Mohr-Coulomb准则、Drucker-Prager准则以及Hoek-Brown准则下的围岩应力梯度求解模型;以Mohr-Coulomb准则为例,借助FLAC3D对比出模拟结果与理论计算值吻合度为93%且变化趋势一致,验证了提出的应力梯度求解方式适用性,发现随着锚杆预紧力的增加,巷道围岩的塑性区应力梯度相应增加,弹性区应力梯度不断减小,岩体劣化程度减弱。提出应力补偿系数,模拟计算出不同锚杆预紧力下巷道围岩应力梯度分布规律和支护效果,发现预紧力的变化与巷道围岩的锚固效果呈正相关趋势,塑性区范围随预紧力的增加不断减小,围岩稳定性随应力梯度的增加不断提高,并据此得出了锚杆预紧力与围岩应力梯度的对应补偿关系并提出最优补偿比。在现场实践中对巷道变形控制效果提高40%以上,并且应力梯度补偿系数高于0.65,高于该矿围岩变形安全控制要求,为确定锚杆合理支护强度提供了一种研究思路。     

锚杆预紧扭矩与初锚力关系研究及应用

对锚杆预紧扭矩与初锚力的关系进行了理论分析、试验研究 ,并使之量化 ,提出二次预紧等提高初锚力措施 ,对于解决当前锚杆预紧扭矩偏低 ,锚空失效多的问题 ,具有一定的指导意义     

锚杆预紧力对支护围岩的重要作用

论述了邢东矿井在深井大地压锚杆支护施工中，加大锚杆预紧力，对加固围岩起到的重要作用，试验得出了螺母扭矩与锚杆拉力的关系及影响因素，提出锚杆预紧力不应小于杆体强度的１／２。