锚杆支护金属网力学性能及传力机制试验研究

鉴于目前井下金属网常见的强度及刚度失效2类破坏方式严重制约巷道安全可靠性问题，采用自主研发的金属网静载试验系统对3类金属网进行了测试，得到了3类金属网在垂直载荷作用下的支护强度、刚度及变形破坏方式；借助有限元分析软件Ansys得到了3类金属网在垂直载荷作用下的应力分布规律；采用理论分析的方法得到了3类金属网的传力机制问题，并进一步根据3类金属网的力学响应特征、应力分布规律及传力机制分别给出了结构优化建议。研究结果表明：(1)金属网支护系统在垂直载荷作用下的载荷-位移曲线变化可分为载荷传递阶段、网丝变形阶段及结构破坏阶段3部分。(2)钢筋网具有高刚度支护特征，菱形网具有高强度支护特征，垂直载荷作用下经纬网的网丝错动会大幅度降低其支护强度及刚度。(3)钢筋网及经纬网以中心“十”字型区域内的网丝承受轴向应力，菱形网以中心“X”字型区域内的网丝承受轴向应力。(4)钢筋网支护系统在承载过程中呈现出中心“十”字型传力方式，菱形网呈现出中心“X”字型传力方式，经纬网网丝在外部载荷作用下由高应力区向低应力区滑移。(5)直接决定金属网支护作用的边界网丝，在垂直及水平方向上分别受到剪切及扭曲作用，且绑丝强...     

锚杆支护金属网力学性能与支护效果实验室研究

针对煤矿锚网喷支护巷道金属网选择及联网方式随意性大,严重影响支护质量的问题,采用实验室试验的方法对锚杆支护常用金属网的受力状态、变形状况及支护作用进行了研究。制作了专门的金属网变形破坏试验台和测力金属网,测试了3种金属网在不同支护下提供的最大护表力和挠度,分析了不同联网方式对金属网强度利用率的影响,得出3种金属网的极限承载能力和在不同支护方式下的强度利用率。指出钢筋网的强度利用率极低,联网强度是制约钢筋网充分发挥护表作用的薄弱环节。提出大幅度提高金属网的预张力是提高锚杆支护效果的重要方法和途径。     

锚杆支护组合构件对钢筋网加固作用试验研究

针对深井高地应力巷道因围岩大变形导致金属网严重破坏引发支护失效的问题,对高地应力巷道支护常用的钢筋网配合单体锚杆、钢筋托梁、W型钢带3种组合系统在垂直载荷作用下的力学性能进行实验室测试,分析了锚杆支护组合构件对钢筋网支护系统峰值强度、承载刚度、残余强度及卸压程度的影响规律,得到了锚杆支护组合构件对钢筋网支护效应的加固特征。借助Ansys Workbench软件分析钢筋网支护系统在垂直载荷作用下的整体位移变形量,得到了锚杆支护组合构件对钢筋网横向、纵向股线的位移约束差异性。基于锚杆支护组合构件对钢筋网的不对称加固特征及边界网丝概念的提出,探讨了锚杆支护组合构件对钢筋网支护系统的加固机理。结果表明:①钢筋网支护系统在垂直载荷作用下的承载性能可分为峰前承载区与峰后卸压区,W型钢带对钢筋网支护系统的强度强化作用是钢筋托梁的1.5倍,刚度强化作用是钢筋托梁的3倍。②锚杆支护组合构件对钢筋网的横向股线加固作用大于纵向股线加固作用,横向股线抗变形阻力分为垂直和水平两个分量,垂直分量由边界网丝与锚杆支护组合构件提供,水平阻力大小取决于边界网丝及焊接点剪切强度。③锚杆支护组合构件通过提高垂直约束作用、护表面积及护表区域内系统的抗变形能力增加钢筋网的支护强度与刚度。     

介绍我矿一种简易金属网锚喷支护

金属网锚喷支护目前应用较广 ,特别适应于围岩破碎巷道 (包括煤巷 )。其原理主要是金属网与喷砼浇铸在一起 (相当于钢筋混凝土 )对围岩起支承作用。这种支护在我矿应用比较成功 ,但也并非尽善尽美 ,比如网丝比较细 ,承载能力有限 ;需地面编织好 ,现场不便编织 ;成本较高等。结合现场情况我们试用了一种简便的金属网锚杆喷支护。我矿东风井 30 4石门和 30 1运输顺槽小断层较多、裂隙发育 ,围岩有“脱壳剥离”现象 ,原打算使用金属网锚喷支护 ,由于没有旧钢丝绳、时间又较紧 ,矿决定自 2 0 0 1年 7月起该两巷改用铁丝直接在锚杆头结网 ,然后喷…     

固庄煤矿15号煤层综放面锚网支护巷道的矿压显现研究

固庄煤矿试验和推广应用了锚杆、锚索、金属网联合支护煤巷的技术。试验过程中，对被支护巷道的收敛变形和锚杆、锚索的受力情况进行了观测。观测结果的分析表明，沿巷道掘进方向变形量变化范围较大，不同部位的锚杆、锚索的受力也相差甚远。实践证明，这种支护形式可有效地维护巷道的稳定，同时，与钢棚支护相比可降低支护费用。本文还介绍了试验的支护参数和工艺。     

大断面浅埋巷道围岩控制技术研究

针对王庄煤矿大断面浅埋巷道的赋存条件,通过对顶板的受力计算,分析了此类巷道的变形特点,提出了巷道支护参数,并对巷道进行了矿压观测。结果表明:采用锚杆+锚索+金属网+钢筋梯子梁的联合支护方式,可以增强围岩的刚性和整体性能,有效控制围岩的稳定。     

某矿辅运巷支护方案应用实践

以某矿2107S辅运巷为例,对巷道顶板和两帮分别设计了锚杆(索)+金属网+M型钢带的联合支护方案,并分析了巷道围岩支护参数。为考察该方案的支护效果,在工作面前方布置了3个观测站,对巷道断面收缩量、巷道顶板离层状态以及锚杆受力进行监测,结果表明:受工作面回采超前支承压力的影响,顶锚杆和帮锚杆受力状态基本相同,接近工作面时顶锚杆和帮锚杆应力变化较大,但基本为1~2 MPa,说明锚杆支护效果较好,可供类似矿山巷道支护参考。     

大角度厚煤层优化巷道布置的研究应用

根据株柏煤矿三层煤的顶底板地质条件,分析沿煤层顶底板布置巷道的受力情况,通过现场实验分析,沿煤层顶板布置改变支护方式,一方面锚杆盘、锚杆丝和部分金属网可以回收复用,节约了材料费用;另一方面用金属支护取代了木支护,增加了支护强度,提高了安全性能,减少了巷道维修率。     

冲击地压巷道锚杆支护金属网静载和动载力学性能试验研究

为揭示冲击地压巷道锚杆支护常用金属网的静载和动载力学性能,从而为冲击地压巷道锚杆支护中金属网的选取提供设计依据,采用专门制作的金属网静载和动载力学性能试验装置对常用的经纬网、菱形网和钢筋网的力学性能进行了测试,分析了常用金属网在静载和动载荷下的受力特征和变形状况。实验结果表明:静载作用下,菱形网、经纬网和钢筋网的最大挠度分别为240,236和225 mm,最大承载能力分别为20,16.2和77 kN,3种金属网的最大挠度差别不大,但承载速率差别较大,钢筋网承载速率最大,其次是经纬网,最小是菱形网;动载作用下,菱形网、经纬网和钢筋网的最大吸能能力分别为1 743,938和2 010 J,最大挠度分别为350,420和360 mm,钢筋网吸能能力最大,挠度中等,而菱形网吸能能力次之,而挠度反而最小。菱形网无论是静载还是动载,其初期刚度较低,承受效率慢,而其受力均匀,能承受较大的静载荷和动载荷,且四周绑丝处不易破断,勾接连接方式有很好的承载和缓冲能力,但其主要的缺陷在于承载效率慢,支护刚度太低,通过提高初期张紧力是提高菱形网支护效果的主要途径;经纬网刚度较高,承载效率快,但强度相对较低,易产生经线和纬线错动失效,且经纬网变形时,受力不均匀,绑丝易断裂,四角固定处受力较小,受力传递效果较差,要想提高经纬网支护效果,需提高经纬网经线和纬线之间的约束力;钢筋网初期刚度高,强度大,吸能能力强,但钢筋网的缺点是强度不能充分利用,尤其是钢筋网焊接处和四周绑丝处强度较低,制约了钢筋网支护效果,要想提高其支护效果,需提高焊接点强度和四周绑丝强度。     

松软厚煤层支护技术

临江市永安煤业有限责任公司为了解决松软厚煤层的支护问题,会同辽宁工程技术大学共同选择了锚杆、锚索、金属网、钢筋梯联合支护设计,并对现场的实际支护参数进行了测定,分析巷道表面位移、离层等矿压数据,总结出锚杆、锚索、金属网、钢筋梯联合支护这一项成功的支护技术.     

煤矿巷道锚网支护机理及围岩变形规律分析

为了改善锚网支护的耦合效果,研究了煤矿巷道锚网支护技术及围岩变形规律,理论分析了护网受力,给出了锚网支护的强度耦合标准;采用FLAC^3D数值模拟软件,模拟分析了不同方案条件下巷道塑性区、应力和位移分布。研究得出,进行锚网支护后,巷道围岩变形得到有效的改善,且采用锚杆+格宾金属网支护后,巷道护表效果明显,能够有效抑制巷道变形。研究为深部破碎巷道的合理设计提供了指导。     

半煤岩巷道围岩变形机理及控制技术研究

基于潞安集团蒲县隰东煤业公司半煤岩回采巷道合理支护的问题,运用现场实测、数值模拟和理论分析相结合的方法,研究了半煤岩回采巷道变形破坏的机理,提出了半煤岩回采巷道支护对策和方案,确定采用锚网索+钢筋托梁联合支护技术,并确定了联合支护的参数和工艺。可为其他具有相似地质条件的巷道支护设计提供参考和借鉴。     

Research on space-time coupling action laws of anchor-cable strengthening supporting for rock roadway in deep coal mine

In order to obtain space-time coupling relationship of anchor-cable to improve supporting effect for deep coal mine rock roadway, FLAC^3D was used to investigate into mechanical characteristics of the roadway whose crosssection shape was vertical wall and semi-circular arch when the roadway was supported by bolts and metal mesh. The results show that the extent of stress concentrations, the range failure zone, and the deformation at the roof center and two spandrels of roadway are greater than those at other positions, except at the floor. The reasonable positions of anchor-cable supporting are the roof center and two spandrels of roadway. The anchor-cable should be installed at good time with bolts supporting after roadway driving because it can improve the stress states of deep surrounding rock around the roadway and control the roadway deformation effectively. The engineering practice has proven that the sustained deformation of deep surrounding rocks is effectively controlled when the anchor-cable supporting is adopted at reasonable positions of the roadway at good time.     

郑州矿区“三软”煤层锚网支护技术研究与应用

针对郑州矿区“三软”煤层煤巷支护技术难题,阐释了“三软”煤层的赋存特征和形成原因,分析了三软煤巷支护失稳因素,并基于组合拱梁原理揭示了锚杆支护的作用机理,提出煤层锚固性能、锚杆预紧力、护表强度、快速安装工艺和及时支护是“三软”煤层锚网支护的关键技术。在此基础上,结合超化煤矿22011A运输巷地质条件,进行三软特厚煤层锚网支护技术设计,现场试验结果表明：该巷道从掘进开始到回采结束,巷道顶板离层浅基点和深基点下沉量最大值分别为48mm和52mm,顶底板和两帮相对移近量值最大值分别为372mm和310mm,有效保证了巷道的支护断面,支护效果良好。     

深部煤层合成区切眼支护技术实践

张双楼煤矿9421切眼处于深部煤层合成区,又有火成岩的不规则浸入,地质条件复杂。通过数值模拟分析,采用高强、高预应力锚杆、锚索和双层金属网支护以及"单体液压支柱+工字钢棚"和木垛加强支护,提高了支护体的整体性、强度和刚度,实现了对煤层合成区切眼的有效支护,取得了较好的围岩控制效果。     

大断面多交叉点破碎围岩巷道锚梁网索支护

由于采煤方法变革,煤矿开采机械化程度越来越高,机械设备高效化、大型化必然带来煤巷断面越 来越大、交叉点越来越多的现象,交叉点处断面大,围岩压力相互叠加,巷道支护难度大。一般的棚式支 护、砌碹支护等传统方式无法解决这一问题。通过对五阳煤矿短臂开采工艺实践过程的总结,提出大断面 多交叉点破碎围岩巷道锚梁网索支护技术,确保掘巷及回采期间的安全可靠性。     

端帮开采煤柱应力分布动态演化过程研究

为了解决目前露天煤矿端帮探入式开采工艺中，留设煤柱应力随时间和空间位置不同，分布特征与规律不明确的问题，以源通长富露天煤矿为研究对象，采用理论研究与FLAC3D数值模拟相结合的研究方法，分析采深与煤柱宽度对临界载荷影响、单侧煤壁与支撑煤柱的应力动态分布、区段内煤柱应力分布特征与永久煤柱的应力分布特征，得出相关规律。研究结果表明：随采深的增加，临界载荷呈类似于幂函数逐步降低，初采50m以内减弱较为迅速|随着煤柱宽度的增加，临界载荷呈类似于指数型函数关系增加|单侧煤壁处于工作面侧向支承压力增高区内|支撑煤柱前方出现应力集中，应力分布呈现“驼峰”型|区段开采结束后，区段间内的煤柱应力随采深的增加，应力呈逐渐减低|永久煤柱在开采过程中应力分布呈现“峰型”趋势，煤柱中部存在弹性核区。     

孤岛煤柱面回采巷道过断层围岩控制技术

本文通过理论与数值模拟分析经坊矿3-701孤岛煤柱面3-边角071顺槽掘进过断层期间的围岩变形破坏及应力分布特征,针对原有支护方式存在的问题,提出采用超前锚杆支护+锚网棚联合支护方式进行支护优化调整。通过50d观测后,其顶底板移近量稳定在251 mm,两帮移近量稳定在157 mm,有效地解决了3-边角071顺槽原有支护方式存在的变形过大问题,可为类似条件下巷道过断层支护选择提供参考。