徐庄煤矿深部采区煤巷单轨吊悬吊关键技术分析

在深部高应力巷道安装单轨吊运输系统将面临更多的技术难题。通过分析煤巷锚杆悬吊单轨吊的可靠性、锚索抗拉强度、悬吊锚杆(索)、树脂药卷与煤层界面粘结锚固力、锚杆悬吊单轨吊受力状况,研究开发了锚杆(索)悬吊单轨吊技术及方法,减轻工人劳动强度,提高运输效率。     

特厚煤层煤巷锚索支护机制及参数优化研究

针对特厚煤层锚杆索常常无法锚固在稳定岩层中的问题,基于FLAC~(3D)数值模拟软件对特厚煤层煤巷锚杆索支护参数合理优化进行研究,得出在锚杆索锚固在煤体中的情况下使用悬吊理论来解释锚杆索支护原理是不适宜的,同时增加锚索长度对巷道支护效果并没有实质性的改善,且往往带来材料浪费、增加工人劳动强度、降低巷道掘进效率等问题。为相似条件下的巷道支护参数优化提供指导意见。     

锚杆支护巷道单轨吊悬吊技术及应用

在大量试验和理论分析的基础上，对锚杆支护巷道单轨吊悬吊技术进行了研究，并通过井下工业性试验验证了采用锚杆或锚索悬吊单轨吊的可行。     

全锚网支护巷道单轨吊悬吊方式探讨

漳村矿辅助运输以单轨吊机车为主。在广泛推广锚杆支护以后,单轨吊悬吊方式发生了较大改变,如何在锚杆支护巷道中选用安全可靠的悬吊方式,本文做了一些总结,仅供参考。     

高应力软岩巷道破碎顶板单轨吊悬吊技术研究

单轨吊作为煤矿井下辅助运输的一种形式,主要是依靠机车悬吊运输材料在悬吊于巷道顶板的单根特制轨道上运行。以往在型钢支架支护的巷道中,轨道是通过挂链和工字钢小梁悬吊在型钢支架上进行承重的,而在高应力软岩巷道破碎顶板条件下锚杆支护巷道中,轨道则是通过挂链和构件悬吊于锚杆(索)上的,这就对悬吊技术提出了更高的技术要求,文章针对高应力软岩巷道破碎顶板条件,通过理论分析、数值模拟提出了合理可靠的悬吊方案和悬吊参数。     

余吾煤业高强锚杆悬吊单轨吊技术及应用研究

为解决高应力破碎围岩条件下单轨吊悬吊问题,根据实际应用环境,进行围岩锚固性试验,探讨了悬吊结构中锚杆受力状况,分析了锚杆悬吊技术的可行性,借助有限差分数值计算程序FLAC,模拟研究了悬吊载荷对巷道围岩应力分布和变形影响,结果表明,悬吊结构对巷道变形和稳定性影响极小;根据N2202工作面回风巷和胶带巷顶板条件,设计采用双高强锚杆进行单轨吊悬吊,将悬吊结构安装在井下巷道中。通过运输液压支架检验其合理性和可靠性,结果表明高强锚杆悬吊技术能够完全满足矿井使用。     

锚杆、锚索拉拔力的测试校验

在煤矿巷道支护中,大多采用锚杆、锚索进行支护,使得巷道围岩与稳定岩层有效地结合在一起而形成悬吊、组合梁结构,起到减小跨度、加固围岩的效果,进而达到支护的目的。但是在实际工作中难免会出现锚杆、锚索失效的时候,这就要求工作人员及时进行拉拔力实验检查,确保支护质量。通过阐述锚杆(索)支护工艺,介绍了使用LDZ-200型锚杆锚索拉拔计对锚杆(索)进行拉拔力测试校验方法、锚杆(索)锚固合格性的神东企业标准及安全注意事项。     

小庄矿40204工作面冲击危险区锚杆支护质量无损检测研究

为了搜寻冲击危险区域内的支护薄弱环节,并分析导致锚杆支护质量较低的原因,采用锚杆(索)无损检测仪对小庄煤矿40204工作面巷道冲击危险区域内的锚杆支护进行无损检测,对锚杆支护质量进行评价。研究表明,该工作面临空巷道交叉口附近区域、巷道群区域和临空巷道超高段区域锚杆支护质量差。高地压环境、采空区及巷道交叉口等因素的叠加作用下,使得锚杆杆体受损、锚固段粘结度降低,工作载荷下降,进而锚杆支护质量降低,巷道变形加剧,是40204工作面锚杆支护损伤的主要原因。     

深井软岩高应力区锚杆(索)支护系统新型安全高效预紧技术

随着井工煤矿高强度开采及开采深度的增加,巷道围岩控制难度逐步增大,造成巷道支护困难,损坏、修复率加剧.在煤矿事故中,巷道顶板事故频发.因此,安全、可靠、高效的巷道支护技术是实现矿井安全高效生产的必要条件.通过创新改进现有锚杆支护系统,提高锚杆(索)杆体预应力、预紧力,让锚杆(索)杆体强度、锚固力、预紧力科学合理匹配,实...     

孤岛工作面沿空巷道锚固失效分析与支护对策

为解决某矿3210孤岛工作面回采巷道中大量锚杆锚索断裂及锚固失效、导致巷道围岩变形破坏严重的现象,对现场锚杆锚索的断裂数量分布和断裂形态进行统计分析,揭示了锚杆索支护失效的重点区域,发现大部分锚杆破断的位置都在杆尾螺纹处、大部分锚索破断位置均为杆体中部,进一步分析了巷道围岩破坏的破坏特点及原因。针对巷道支护帮弱的问题,对强帮护顶支护技术应用进行了探讨。基于研究针对原有支护,提出了“锚网索加强支护+帮部注浆补强加固”的支护对策,对支护参数及注浆施工参数进行详细设计。在改进支护前后对围岩变形情况进行实时监测与拉拔试验检验。结果表明,在工作面采动影响下,围岩变形量减小,该支护方案能提高巷帮抗变形能力与锚固能力,增强锚杆体锚固结构的弹性模量,能够有效解决锚杆索破断导致的锚固失效问题,极大提高了生产效率。     

单轨吊运行轨道悬吊设计参数研究

单轨吊运输系统轨道悬吊参数，锚杆悬吊受力计算公式，截面与夹角的关系，减小单轨吊运行巷道高度的措施。     

预应力全长锚固锚杆工况研究

预应力全长锚固锚杆对于控制松散破碎、高瓦斯和强烈动压影响的巷道围岩有重要的意义。为了揭示预应力全长锚固锚杆的受力状况,研究巷道矿压显现规律,本文采用有限差分软件FLAC3D和井下试验相结合的方式进行研究,取得结论:全长锚固锚杆的预应力沿杆体慢速锚固段呈近似均匀分布,在快速锚固段呈负指数或线性形式衰减,且在中性点处,锚杆的轴向载荷最大;预应力全长锚固锚杆的中性点随着围岩强度的降低向钻孔的深部移动,中性点深移会加速锚固区深部岩层的破坏,恶化锚固效果,需采取预注浆、注浆锚杆(索)等方式。     

深井工作面巷道围岩控制技术研究

针对2701工作面回风巷围岩变形较大，原支护方案无法有效控制的情况，基于矿井地质条件，提出基于锚杆(索)的“串群体结构”岩层锚固研究，即通过各个锚固体串联组合形成形梁实拱支护体结构，并设计两种不同的支护方案，利用数值模拟与原支护方案对比，通过位移场和应力场的模拟对比，确定第二种支护方案更为合理，因此基于组合梁理论设计优化的锚杆支护方案能够有效控制深井工作面巷道围岩变形，尤其在顶板和两帮围岩变形控制及巷道围岩应力改善方面效果突出。     

煤矿巷道树脂锚固体力学行为及锚杆杆体承载特性研究

目前锚杆(索)支护技术是我国地下煤矿开采中普遍采用的一种主动控制巷道围岩稳定的支护技术。但由于锚杆支护加固对象的复杂性,至今锚杆支护原理还没有一个统一全面的认识,对于复杂条件下锚杆的锚固机理、与围岩相互作用关系、应力分布规律及锚杆杆体承载特性等问题需要更深入的研究。论文采用理论分析、数值模拟、现场实测、实验室试验和工程实践相结合的综合研究手段,围绕树脂锚固体力学行为及锚杆杆体承载特性展开研究。论文研究的主要工作如下:(1)总结分析了树脂锚固体4类主要失效类型,着重分析了黏结失效类型中树脂锚固体空洞锚固失效和长时蠕变失效的两种形式。建立了空洞树脂锚固体拉拔状态下的力学模型,推导并求出了空洞树脂锚固体拉拔状态下沿锚固方向上杆体内拉应力分布的理论公式;同时建立了考虑锚固层黏弹特性树脂锚固体拉拔状态下的长时蠕变力学模型,推导并求出了与时间有关的杆体拉应力和锚固层-杆体界面剪应力分布公式,并求解了恒力长时作用下的树脂锚固体杆体外端点位移的近似公式,同时得到了锚固体产生破坏的极限拉拔力。(2)通过实验室力学试验,获得了围岩、锚杆等力学参数。基于ABAQUS数值模拟软件,验证了两种锚固体理论力学模型,研究了两种模型中杆体应力沿锚固方向上的分布规律,揭示了拉拔过程中锚固体内应力和位移的演化过程;着重阐述了长时蠕变模型杆体应力传递的3个阶段,分析了杆体的极限抗拉拔力与时间的关系。同时,分析了锚杆直径、锚固层厚度、钻孔直径、围岩强度等参数对树脂锚固体杆体拉拔状态下的力学特性影响。(3)采用预拉力锚固系统锚固作用综合实验台,研究了不同预拉力下锚杆杆体应力和弯矩的分布特征及其变化速率;通过测力锚杆井下拉拔试验,揭示了预拉力与锚杆杆体外端点位移的相互关系及不同预拉力下锚杆杆体轴力分布及承载特征,同时基于测得的锚杆杆体应力分布曲线,借助第三章研究结果,准确推测了巷道顶板的完整性;初步判定预拉力锚杆实际工作状态下杆体承载受力主要集中在外锚固段中性点附近,对限制巷道围岩变形起主要作用的是中性点附近杆体-锚固层-围岩3者之间的黏结关系,同时杆体内弯矩的存在说明杆体截面处于非均匀受力状。(4)在分析现有煤矿巷道围岩监测手段的不足和光纤光栅传感技术优越性的基础上,初步提出并建立了一套基于现代光纤传感技术的煤矿巷道围岩动态实时在线监测系统;并采用该系统对煤矿巷道锚杆杆体受力及演化进行了实测,监测结果表明树脂锚杆的杆体应力分布呈非均匀分布且波动变化,杆体内存在大量弯矩。(5)最后基于理论研究结果提出了确保锚杆支护效果的几个基本原则,并应用于淮南矿区顾桥矿1115(1)工作面轨道巷及朱集煤矿1111(1)工作面轨道巷的工程实践,应用结果表明遵循该原则采用的预拉力高强锚杆强化支护技术可以充分调动围岩的自稳能力优化围岩的力学参数,有效控制巷道围岩变形,满足矿井安全生产要求;同时采用煤矿巷道围岩动态实时在线监测系统成功揭示了1111(1)工作面轨道沿空留巷期间的矿压显现规律,并与传统矿压观测结果进行了对比,两者基本一致,初步显示了该系统的可靠性和应用前景。     

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。      

单轨吊巷道顶板深梁支护结构的构建及应用

针对单轨吊作用下区段平巷顶板控制难题,提出将巷道顶板视为深梁进行稳定性分析,并采用密集布置的高预应力锚索和强力锚杆支护系统构建顶板锚固复合深梁承载结构。采用FALC3D数值模拟软件研究了余吾矿S1203回风巷实际支护参数条件下的顶板预应力场分布特征,揭示了单轨吊巷道顶板的成梁机制,得出S1203回风巷顶板深梁厚度为6 m。通过对S1203回风巷顶板进行受力分析,建立了单轨吊作用下巷道顶板锚固复合深梁承载结构的力学模型,根据应力叠加准则,推导出深梁内部最大剪应力分布表达式,据此结合Matlab数值分析软件得出顶板深梁最大剪应力分布随单轨吊载荷变化的响应规律,阐明了单轨吊作用下巷道顶板的稳定性控制机理。根据S1203回风巷的矿压观测结果,单轨吊作用前后巷道顶板均未出现离层现象,顶板最大下沉量及两帮收敛量不变,分别为72,48 mm,表明巷道顶板深梁支护结构的构建有效实现了单轨吊作用下巷道顶板的控制。     

不同锚固长度下巷道锚杆力学效应分析及应用

为研究不同锚固长度对巷道围岩的控制效果,从理论方面推导了锚杆应力分布规律,建立了不同锚固长度下巷道围岩力学分析模型,考虑分析了锚杆直径、围岩强度参数、锚固长度、预紧力、布设间距等影响因素,给出了巷道锚杆支护设计的工程建议措施,并通过开展现场试验验证了本文理论研究成果的正确性。研究表明：锚杆受力主要集中在锚固段端头1/3范围内,且沿长度方向杆体剪应力与轴力不断递减;在软岩中更利于锚杆锚固作用的发挥;施加高预紧力,并留设一定的自由段长度,有利于锚杆预紧力在围岩中扩散,可形成有效的锚固围岩承载结构,充分发挥杆体支护潜力;当锚杆布设间距较大时,可通过提高预紧力、适当减少锚固长度来增加预紧力对围岩的控制效果。     

全锚支护的底煤巷单轨吊车道安装方法

分析了用锚索悬吊单轨吊车道的可行性 ,设计并制作了用锚索悬吊单轨吊车道的吊具 ,解决了全锚支护底煤巷道采用单轨吊车进行运输时单轨吊车道的安装问题     

浅议掘进巷道锚网索支护的安全检查

为了有效提高锚杆索支护巷道的工程质量,保持巷道顶板围岩的完整性和稳定性必须对施工过的锚杆索进行质量安全检查,并加大对锚杆索支护巷道质量的过程监督与控制。该文主要从锚杆锚索的锚固、安全检查、锚杆锚索支护设计及锚杆锚索支护等四个方面浅议锚网索支护巷道的安全检查。     

软岩应力集中区巷道锚注组合支护技术

煤矿锚杆支护技术是煤炭开采的一项关键技术。针对深部复杂地质条件下采动动压影响区内的矿井、采区主要巷道支护,采用高预应力锚杆、锚索和注浆联合加固支护技术,可实现有效控制围岩变形与破坏,避免巷道多次维修。并通过高压注浆技术实现锚杆、锚索全长锚固支护和对松散破碎岩体进行充填、固化、加固,能更好地发挥岩层与锚杆杆体共同抗剪切作用,抑制围岩离层与错动,充分发挥锚固岩体的自承、自稳能力。解决深井高地压复杂地质条件下采动动压影响区内的主要巷道支护技术难题,为矿井实现高产高效创造了条件。