新型锚杆支护巷道安全监测系统

为了保证锚杆支护能够达到安全可靠的要求,文章提出了一种新型锚杆支护巷道安全监测系统的设计方案,详细介绍了系统硬件结构及软件设计。该新型锚杆支护巷道安全监测系统实现了锚杆工作状况监测、历史数据查询和受力趋势计算机分析等功能。实验证明,该系统最大量程为500 kN,测量误差<5%,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。     

CMM2-28Y型煤矿用液压锚杆钻车在伯方煤矿中的应用

传统采用气动锚杆钻机进行井下锚网支护的安全性能差、支护效率低、劳动强度大,且其最大扭矩力不能满足顶板锚杆扭矩力要求。为提高掘进工作面锚网支护质量,伯方煤矿在3306回风顺槽成功引进CMM2-28Y型煤矿用液压锚杆钻车,该钻车具有钻进功能全面、安全性好、工作效率高、工人劳动强度低等优点,应用前景广阔。     

FBG传感器在隧道锚杆支护结构监测中的应用研究

在应用新奥法进行隧道施工中,锚杆支护是重要支护形式之一,而如何监测该结构的应变特性是其中关键.提出了将FBG传感器应用于隧道锚杆支护结构的监测.现场试验表明:FBG传感器能够很好地实现对锚杆支护工程的监测.     

基于ANSYS的构造应力场条件下实体巷道锚杆支护模拟研究

在ANSYS大型有限元软件基础上开发了巷道锚杆辅助设计软件ANSYSBOLT;在该软件环境下,根据某工作面煤岩层的物理参数,建立了构造应力场条件下的实体巷道锚杆支护模型,并按照不同的埋藏深度、锚杆支护结构和预紧力条件,经软件分析计算,得出了实体巷道围岩应力及位移分布情况,进而分析了不同埋藏深度、锚杆支护和预紧力条件对巷道顶底板稳定性的影响,最终根据分析结果得出了可行的锚杆支护方案。现场试验结果验证了上述方法的可行性和有效性。     

采区轨道运输大巷支护技术研究

针对现行锚杆支护设计方法存在指标选取简单、计算误差较大、测试过程复杂等局限性,以某煤矿3号煤北翼准采区轨道运输大巷为研究背景,通过现场调查、实验室力学试验确定巷道围岩稳定性等级,以此为依据提出了不同的支护方案。通过数值模拟分析不同支护方案的支护效果,得出如下结论:巷道采用"锚索+锚杆+网+钢带"的支护方式时,巷道围岩塑性变形范围最小,巷道顶底板及两帮位移量也最小,该方案是所有支护方案中最合理的。现场实测结果表明,采用"锚索+锚杆+网+钢带"支护方式时,巷道围岩变形较小,支护控制效果较好。     

基于人机关系的煤巷掘进作业优化

目前针对煤巷掘进效率提升的研究大多从改进掘进设备的角度出发,对煤巷掘进作业工序及人员配置的考虑较少,而保持和谐稳定的人机关系是保障煤巷掘进效率的关键。以马道头煤矿8404工作面2404进风巷为工程背景,在考虑人机匹配关系的基础上,提出了煤巷掘进作业优化方案。对掘锚机割煤支护工序进行了优化,提出了顶部和帮部锚杆空间不成排的掘进巷道支护体系,即在连续作业2个循环进尺后不退掘锚机组,使顶部锚杆领先帮部锚杆300 mm,以节约巷道支护时间。数值模拟结果表明,顶部和帮部锚杆空间不成排支护的应力场与顶部和帮部锚杆空间对齐成排支护的应力场相差不大,验证了顶部和帮部锚杆空间不成排支护体系的可靠性。通过多工序并行作业优化了煤巷掘进作业流程,进而计算各工序任务量,优化各工序相关的人员配置。工程应用结果表明,基于人机关系对煤巷掘进作业进行优化后,日循环数由10次增加到15次,月进尺由300 m增加到450 m,工人效率从0.1 m/工提升到0.14 m/工,循环周期由80 min缩减到44.6 min,明显提升了煤巷掘进效率。     

锚杆相互耦合理论用于锚固质量监测的研究

结合目前我国煤巷锚杆支护检测的实际情况,本文提出应用弹性波技术对锚杆支护进行检测.该方法检测周期短,费用低,并可实现三维空间连续、动态检测等特点.     

高应力软岩巷道大变形机理及返修支护技术研究

针对高应力软岩巷道围岩破坏及持续变形,已发生大变形巷道如何科学合理返修支护等问题,以白皎煤矿+300水平4号石门运输大巷为例,根据巷道围岩钻孔窥视、围岩力学状况及支护技术综合分析了巷道围岩变形破坏特征,指出构造应力突出、巷道围岩岩性软弱、巷道集中布置、巷道围岩支护强度低、支护材料不匹配、施工质量不达标等是导致巷道持续变形的原因。指出对于已发生离层、破坏的巷道破碎围岩,仅采用锚杆、锚索补强支护时,围岩中不连续变形的存在会导致巷道围岩结构整体稳定性不足,无法有效抵抗应力的持续挤压作用,巷道易发生持续变形,需进行注浆加固将围岩中不连续变形产生的裂隙进行充填,进而通过锚杆、锚索进行支护。在此基础上,提出了"高压注浆+高强高预应力锚杆、锚索联合支护+喷浆"的巷道返修支护方案,即首先通过注浆加固将围岩裂隙及不连续结构面进行及时加固,进而通过强力锚杆、锚索支护对围岩进行支护,在围岩中形成承载结构,通过表面喷浆封闭围岩,阻止围岩风化,提高表面围岩稳定性。数值模拟和现场试验结果表明,采用"高压注浆+高强高预应力锚杆、锚索联合支护+喷浆"后,顶底板最大移近量为109mm,两帮最大移近量为212mm,能有效控制巷道围岩变形。     

煤巷底鼓破坏特征及支护技术研究

针对煤层巷道底鼓破坏问题,以某矿53082巷为研究对象,采用UDEC离散元模拟软件对该巷道掘进期间的围岩应力状态、位移分布及破坏模式进行了分析研究,结果表明:在较大的水平构造应力下,53082巷底板软弱煤层成为应力释放的主要区域,破坏特征主要表现为浅部拉伸破坏和深部的剪切破坏。针对53082巷原有支护方案无法控制底板位移,造成底鼓比较严重的问题,通过对不同底板支护方案进行支护效果模拟分析,提出了底板注浆与锚杆锚索联合支护方式,试验结果表明:底板注浆与锚杆锚索联合支护方式优于单一的锚杆锚索支护方式,大大改善了底板应力状态,抑制了底板深部的剪切破坏,顶底板位移量控制在150mm以内,两帮位移量控制在60mm以内,巷道围岩的控制效果较好。     

建筑工程中的深基坑支护施工相关技术的应用

现阶段,我国社会不断的发展和进步,在这样的背景下,建筑行业发展迅速,深基坑支护施工技术作为建筑工程中的重要技术,在建筑行业中得到了广泛的应用。合理的开挖及支护方案是保证基坑安全施工的重要保障。基于此,论文对深基坑支护施工要点进行了分析,分别对灌注桩支护、排桩支护、锚杆支护、连续墙支护技术进行了论述,提出选择合理的开挖及支护方案,提高深基坑支护技术水平,才能保证基坑本身的安全稳定性,从而提升整个建筑工程的施工质量。     

巷道支护质量无线监测系统设计与应用

针对传统的巷道锚网和锚杆支护质量有线监测系统存在施工危险、断线频繁、维护困难的问题,设计了一种巷道支护质量无线监测系统,该系统以巷道支护危险区域段面为监测对象,采用ZigBee和WiFi无线数据通信协议解决了主干网络的传输可靠性问题。现场应用结果表明,该系统安装维护简便,优化了巷道支护参数,提高了回采安全性。     

掘锚交叉综掘工艺工业性试验研究

针对传统巷道掘进工艺存在掘进快、支护慢的难题,塔山煤矿引进了锚杆钻车,开发了掘锚交叉综掘工艺,并对其进行了工业性试验研究。通过对工艺实施过程相关参数进行监测,得出结论:巷道开挖支护60d后,左右围岩日收敛速率小于0.1mm/d,说明巷道收敛已经趋于稳定,最大锚杆受力为206kN,最大锚索受力为305kN,均在安全范围,锚固力大为提高,离层得到有效控制。该工艺实现了减员10%,支护效率提高41%,掘进工效提高33.3%,可以推广应用。     

基于双目视觉的掘锚机器人行驶位移检测方法

针对掘锚机器人在行驶过程中存在行驶位移检测精度低的问题,以已支护锚杆为定位基准,通过分析掘锚机器人与已支护锚杆之间的距离关系,建立“掘锚机器人-已支护锚杆”定位模型,提出一种基于双目视觉的掘锚机器人行驶位移检测方法。煤矿井下环境复杂,采用传统的Census变换算法得到的视差图具有局限性,通过分析双目视觉测距原理,提出一种改进Census变换算法获取锚杆的视差图,得到锚杆图像的深度信息;提出一种锚杆特征的识别与定位方法,利用边缘检测算法对视差图中的锚杆进行轮廓提取,采用最小外接矩形与最大外接矩形算法对锚杆轮廓进行框选,提取锚杆特征点的像素坐标,通过分析坐标转换关系将特征点像素坐标转换为世界坐标,采用最小二乘法将特征点空间坐标拟合成一条直线,经过该直线建立平行于巷道截面的平面,解算双目相机与该平面之间的距离,进而得到掘锚机器人与该平面之间的距离。搭建移动机器人平台进行掘锚机器人行驶位移检测实验,结果表明：改进后的Census变换算法使误匹配率从19.85%降低到11.52%,较传统Census变换算法的误匹配率降低了41.96%;锚杆特征点识别与定位方法能够有效提取锚杆特征点的空间坐标,经...     

高应力区巷道支护结构采动破坏特征研究

高应力区巷道围岩裂隙发育,支护结构更易受采动影响而失稳破坏,而目前对巷道支护结构在采动过程中破坏演化特征的研究鲜有报道。针对双柳煤矿3316工作面地质特征,采用井下动态载荷实测、原位探测、数值模拟等方法,对3316抽采巷支护结构受采动影响破坏动态演化特征进行研究。结果表明:(1)采动对高应力区巷道支护结构动态载荷影响明显,采动影响增强系数达2.1～5.8,致使部分锚杆(索)达到屈服极限甚至发生破断,巷道围岩有失稳破坏风险。(2)采动应力增大引起围岩内部次生裂隙扩展,集中在0～2.44m范围内,围岩裂隙受采动影响系数为1.92～2.54,围岩黏聚力减小,加速支护结构破坏,导致巷道变形加剧。(3)采动对支护结构破坏影响具有显著的时效特性,工作面超过测点10～70m处支护结构受力受采动影响最明显,且两帮支护结构受力具有非对称性。通过优化锚杆强度、锚索直径及间排距等关键支护参数,可有效提高支护强度,巷道顶板变形量为146mm,较优化前减少了71.7%,实现了巷道围岩稳定控制。     

屯宝煤矿逆断层破碎带巷道变形控制研究

针对屯宝煤矿逆断层破碎带煤柱侧巷道受采动影响造成的巷道变形量大、巷道底鼓、煤柱侧帮鼓、巷道顶板局部下沉等问题,采用锚杆测力计对锚杆应力进行监测,采用PASAT-M应力探测方法对逆断层煤柱侧巷道应力分布和巷道变形规律进行了研究。研究结果表明:胶带巷煤柱侧锚杆应力峰值出现在超前工作面10~15 m,轨道巷上帮锚杆应力峰值出现在超前工作面5~10 m;巷道不同位置的锚杆应力、围岩应力及巷道变形量均受T 2逆断层影响,应力和变形量集中分布在逆断层附近;距离逆断层25 m内围岩应力中等危险区分布相对集中。根据研究结果,提出了巷道补强支护和大孔径卸压综合治理措施,工程实践结果表明,该措施为围岩提供了稳定的支护力,适用于屯宝煤矿逆断层影响区域围岩变形的防治。     

新型应变式锚杆受力测试仪的研制与应用

新型应变式锚杆受力测试仪的研制与应用郝迎吉赵朔柱惠兴田屈崇综西安矿业学院（西安７１００５４）铁一局通信处随着各种支护锚杆的广泛使用，促进了锚杆受力检测仪器的发展，目前煤矿生产中已有几种结构形式的锚杆测力仪在使用，并以机械丝杠推动液压油缸式为多见。据多...     

锚固承载层作用下巷道围岩稳定性分析

针对现有巷道围岩稳定性控制方法是将锚杆支护阻力均匀作用于巷道表面,较少考虑锚杆与围岩耦合形成的锚固承载层的等效支护力问题,通过分析围岩力学模型得出锚固承载层等效支护力的解析表达式及巷道围岩在锚固承载层作用下的弹性区与塑性区应力、塑性区半径和巷道围岩表面位移的解析表达式。算例分析结果表明:(1)锚杆长度增加时,锚固承载层厚度随之增大;锚杆长度一定时,随着锚杆排距的增加,锚固承载层厚度减小;锚固承载层等效支护力随着锚固承载层厚度的增大而增大。(2)在塑性区中,相对于不考虑锚固承载层的Fenner解,考虑锚固承载层的本文解下的围岩切向应力较大,应力峰值位置更接近巷道中心位置;在弹性区中,相对于Fenner解,本文解下的围岩切向应力较小,径向应力较大。(3)随着锚固承载层等效支护力的增大,塑性区半径呈下降趋势;随着锚固承载层等效支护力的增大,Fenner解与本文解下的巷道围岩表面位移减小,且Fenner解下的位移变化量比本文解下的大。利用Flac3D软件对锚固承载层作用下的巷道围岩应力、塑性区半径和巷道表面位移进行数值模拟,数值模拟结果与算例分析结果基本一致,锚固承载层作用下巷道围岩稳定性更为可靠。     

锚杆锚索载荷数据采集及分析系统设计

针对目前锚杆、锚索载荷数据采集与分析方法存在的准确性低、读数困难、效率低等问题,研发了一种新的锚杆、锚索载荷数据采集及分析系统。该系统利用无线传输技术采集载荷数据,并借助计算机软件对采集的数据进行数字化分析研究,提高了数据分析的准确性,为判断巷道支护的安全性提供了更为科学的依据。     

变频泵控锚杆钻臂摆角动态滑模自适应控制

巷道支护锚杆/锚索安装过程中, 液压锚杆钻机钻臂通常人工控制, 定位精度低, 导致钻杆安装偏离设计位置, 引起设备故障和巷道坍塌. 因此, 设计一种基于动态切换函数的滑模自适应摆角控制器. 针对变频泵控液压锚杆钻臂旋转系统存在的诸多内外部干扰, 设计自适应律和动态滑模控制器, 有效降低抖振和抑制干扰. 联合仿真实验表明, 动态滑模自适应摆角控制能够有效克服诸多不确定性对系统的影响, 无超调的准确跟踪设定值, 满足煤炭安全规程中锚杆/锚索安装偏转角控制和巷道稳定支护的需求.     

一种支持深基坑支护工程优化设计的协同演化算法

提出了一种支持深基坑支护工程优化设计的协同演化算法，并介绍了实现遗传优化的相关技术。通过对“锚杆 排桩”支护体系应用系统的实验数据分析，说明该算法的实效性和适用性。