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。      

锚杆拱形托板承载力试验与分析

为深入认识拱形结构对钢托板力学特性的影响,及其与不同锚杆匹配的承载适用性,基于球壳结构弹性力学与极限平衡分析构建了2种拱形托板承载力理论关系式,结合工程实践详细论述了其中5个影响参数。采用实验室加载试验研究了不同板厚、不同拱高的方形托板承载力与变形特征。结果表明:托板承载力与钢板厚度、拱高与拱底圆直径之比呈正增长关系;试验承载力较好地验证了理论计算式的适用性;此外,调向球垫尺寸与强度对托板承载与支护的充分发挥非常重要。综合以上研究与煤炭行业标准,提出常用锚杆规格与拱形托板尺寸的合理匹配表,以供矿山支护工程参考使用。     

软岩大断面峒室卸压机理及效果的研究

提出两种维护软岩大断面峒室的新型掘巷卸压法;借助有限元法分析了它们的卸压机理、合理参数和适用范围;最后,通过井下工业性试验,论证了掘巷卸压法的技术经济效益。实践表明:掘巷卸压法无论在技术上还是经济上都具有明显的优越性,它为软岩大断面峒室的维护提供了一条新的途径。     

金川不良岩体巷道支护技术可行性研究

金川不良岩体中巷道支护一直是困扰矿山生产的重大难题。由于矿区特殊的地质构造 ,形成很大的地质构造应力 ,岩体结构发育 ,巷道支护相当困难。借助于FLAC有限差分软件 ,进行模拟分析和方案优选 ,调整支护强度及刚度 ,限制围岩变形 ,以达到支护稳定的目的     

破碎煤体点载荷强度测试及单轴抗压强度预测分析

针对破碎煤体获取标准煤样困难,无法直接获得其单轴抗压强度,采用点载荷仪对现场取得圆柱体和不规则2种形式的破碎煤块进行实验室点载荷强度测试,通过数理统计方法对30组测试数据拟合分析,得出煤块点载荷强度指数分布规律以及与等效直径的关系,同时结合以往单轴抗压强度与点载荷强度指数公式及适用范围,获得新元煤矿破碎煤体单轴抗压强度。研究结果表明:煤块点载荷强度指数遵循Weibull分布,随着块体大小变化其分布形式无显著差别。对点载荷测试数据聚类分析,点载荷强度指数与等效直径成反比。通过分析单轴抗压强度与点载荷强度指数关系,得出新元煤矿巷帮破碎区煤体单轴抗压强度处于0.7～4.9 MPa。研究破碎煤体点载荷强度测试以及定量估计其单轴抗压强度,对破碎煤体巷道围岩支护提供依据具有重要意义。     

过上山连续综采采空区原位留巷技术研究

概述 针对采区上山沿煤层布置造成综采工作面难以过上山连续回采的技术难题，对综采工作面过煤层上山后采空区留巷的可行性进行了深入的技术研究，并将该技术成功应用于井下采空区留巷的支护实践中，探索出一套完整的采空区留巷的综合技术，填补了煤矿支护领域的一项空白。     

煤巷钻锚一体化快速掘进技术与装备及应用

分析煤巷掘进技术与装备现状及存在的问题,介绍研发的钻锚一体化快速掘进新模式、新技术、新装备及井下应用效果。研发出钻锚一体化锚杆支护技术与设备,包括钻锚一体化锚杆、泵注式锚固剂、钻锚一体化钻臂、钻箱、锚杆仓、锚固剂泵注系统及智能控制系统,将传统树脂锚固锚杆安装6道工序简化为1道连续工序,实现了锚杆自动化“一键”打设,单根锚杆作业时间由原来5～6 min减少为3 min。研发出自动化喷涂支护技术与装备,包括高强、速凝、抗变形喷涂护表材料,抗拉强度超过9 MPa,断裂伸长率超过100%,黏结强度高于3 MPa;研发出6自由度喷涂系统,可实现随掘自动化快速喷涂作业。研发出巷道随掘变形动态监测技术与系统,实现随掘大粉尘、多干扰、低照度环境下的巷道表面变形监测,监测精度能够满足围岩稳定性评价要求。提出煤巷掘支锚运分区并行协同快速掘进新模式,研制出钻锚一体化快速掘进成套装备。对试验矿井陕西陕煤曹家滩煤矿回采巷道掘进过程中围岩位移和稳定性进行了监测,在时间上,巷道掘出2～3 h后80%以上的围岩位移已经发生;在空间上,距离掘进工作面相当于2倍巷道宽度的位置,90%以上的围岩位移已经完成。快速掘进引起的...     

小孔径预应力锚索加固困难巷道的研究与实践

介绍小孔径树脂与注浆联合锚固预应力锚索的特点和力学性能。以山西潞安常村煤矿大断面、围岩松软、受地质构造和采动影响的运输大巷为例，介绍巷道围岩强度、围岩结构和地应力测量结果，锚索加固设计方案，井下施工和矿压监测结果。通过分祈监测数据，对锚索加固效果及其经济效益进行了评价。     

邻近开巷卸压法维护软岩大断面峒室的研究与实践

本文基于兖州矿务局鲍店煤矿一软岩大断面峒室的具体条件,提出了四种邻近开巷的卸压法方案,并借助有限元法对各种卸压法的机理、合理参数及适用条件进行了研究。在此基础上,将顶部卸压法实施于井下,详细介绍了其施工方案与爆破参数。最后,通过实测数据分析,论证了顶部卸压法维护峒室的效果。实践表明:顶部卸压法无论在技术上还是在经济上都优于加固法,它为软岩大断面峒室的维护开辟了一条新的途径。本文为今后顶部卸压法的实施提供了一套完整的实践经验。