高应力煤巷全螺纹等强锚杆支护

全螺纹等强锚杆与普通螺纹钢锚杆相比，具有安装方便、锚固力强等特点。应用表明，采用普通螺纹钢锚杆支护的煤巷在不能有效地控制围岩稳定时，采用全螺纹等强锚杆支护则可以有效保证高应力条件下煤巷的稳定。     

石横特钢锚杆钢筋——煤矿支护安全的脊梁

正产品介绍锚杆钢筋自2001年开始研发,多年来坚持与矿务局及科研单位合作,相继开发了MG335、MG400、MG500、MG600四个强度级别,普通无纵肋外形及螺纹肋精轧锚杆钢筋两大系列产品,其中MG600级别普通无纵肋锚杆钢筋填补了国内空白。产品规格从Φ16~Φ25,长度从8m~12m近20种规格,规格型号达100余种。     

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。     

螺纹钢锚杆搅拌树脂锚固剂端部形态优化试验研究

常用的树脂锚固剂是实现螺纹钢锚杆与围岩黏结的重要介质,其工作性能对锚固质量存在重要影响,螺纹钢锚杆端部搅拌树脂锚固剂是锚固的关键步骤。为明晰螺纹钢锚杆端部搅拌树脂锚固剂问题,基于已有成果分析了螺纹钢锚杆搅拌端部类型,重点对双楔形端部搅拌树脂锚固剂进行了力学分析,得到了加制“V”型槽双楔形搅拌端效果良好的理论基础。锚杆端部加制“V”型槽有助于锚杆端头刺入锚固剂封袋,增加锚固剂所受的旋转力,更好破坏锚固剂封袋,增强锚固剂的搅拌效果;拉拔实验发现,双楔形角在60°～75°,随着双楔形角的增大,锚杆的拉拔力有逐渐递增的趋势,在双楔形端部加制“V”型槽的螺纹钢锚杆锚固时,平均拉拔力峰值比未加制“V”型槽的提高了22%,比传统原型锚杆提高了62%,相比于锚杆有横肋双楔形搅拌端,无横肋双楔形搅拌端的平均拉拔力峰值下降了约16%;通过高速动态非接触全场应变测试系统观察搅拌过程发现,锚杆原型搅拌端搅拌锚固剂时其封袋是被搅拌端挤压、摩擦破坏的,且破坏过程中锚固剂封袋几乎没有发生扭曲;锚杆单楔形搅拌端搅拌锚固剂时锚杆单楔形尖端从锚固剂与孔壁之间的空隙插入,将锚固剂推入孔壁的一侧进行挤压、旋转,并从锚固剂侧面...     

改进全螺纹锚杆构造提高支护质量

<正>兖州矿业(集团)公司东滩煤矿使用左旋无纵肋锚杆支护时普遍存在煤体片落导致锚杆失效的情况,通过改进全螺纹锚杆构造,成功解决了此问题。     

深井碎裂岩体新型锚杆支护实验研究

为了寻找深井碎裂岩体区域合理的支护方式和科学的支护参数,改善井下破碎岩体应力环境,在高峰矿-200m中段和-185m中段开展了现有支护技术手段和支护效果调查,以此为依据设计了深井碎裂岩体新型螺纹钢锚杆支护现场试验。通过现场螺纹钢锚杆锚固力拉拔试验发现,在锚杆安装施工质量良好的情况下,全锚固的螺纹钢锚杆锚固力比现有点锚固的管缝锚杆的锚固力高2~3倍以上,锚固力均大于100kN,不仅完全满足现场支护要求,而且中、长期的支护效果比管缝锚杆好,安装合格率高于玻璃钢锚杆。     

锚杆发展的方向——全螺纹等强锚杆

全螺纹等强锚杆是新汶矿业（集团）公司研制开发的一种新型锚杆。锚杆杆体采用了２０ＭｎＳｉ钢材，比Ｑ２３５强度提高４０％以上。同时，该锚杆无需加工，全长等强，是反麻花锚杆、建筑螺纹钢锚杆的更新替代产品。经中国煤炭科学研究总院检测和现场试验，各项指标达到部颁标准。这种锚杆具有使用安全、安装迅速可靠、锚固力大、成本低和可实行端头锚固、加长锚固、全长锚固等特点。     

螺纹钢锚杆杆体肋间距与锚固效果间关系的研究与分析

为分析螺纹钢锚杆肋间距与锚固效果间的关系,采用理论分析的方式进行拉拔锚杆锚固段应力理论分析,得出肋间树脂假想弱面失效破坏准则平衡方程;结合理论分析结果,设计采用左旋螺纹钢锚杆和壁厚为5.5 mm和7.0 mm的刚性套筒,对锚杆肋间距分别为12 mm、24 mm、36 mm、48 mm时的锚固效果进行试验分析,并基于试验结果进行了锚杆的拉拔力、套筒周向应变、剪胀位移量的分析。结果表明:两种套筒壁厚条件下,锚杆拉拔力的最大值均出现在肋间距为24 mm时。随着肋间距的增大,锚杆的锚固效果会得到一定程度的提升。     

右旋螺纹钢锚杆横肋间距锚固优化数值模拟研究

为了研究右旋螺纹钢锚杆不同横肋间距对其锚固性能的影响,通过ANSYS有限元数值模拟软件分析了在简支约束条件下60、100 k N载荷下横肋间距为12、24、36、48和60 mm的右旋锚杆锚固试件的受力状态。模拟结果显示:2种载荷下,锚杆杆体表面最大应力在横肋间距12、24、36、48 mm时增长较为显著,与横肋间距48 mm相比,横肋间距为60 mm时最大应力无明显增长;杆体横肋对应的树脂圈凹槽处易形成应力集中区域,且在横肋间距为48 mm时应力峰值达到最大;试件套筒外壁应变随着横肋间距增加先增大而后减小,在横肋间距为48 mm时达到最大。分析表明,在树脂与套筒内壁和杆体锚固段锚固密实情况下,横肋间距为48 mm时试件的锚固性能最优。     

左旋螺纹钢树脂锚杆的应用

为了解决西山矿区复合、破碎、近距离煤层顶板巷道支护的技术难题,从1995年开始,煤巷支护一直采用的是建筑螺纹钢锚杆(加长锚固方式),经过一段时间的应用发现,建筑螺纹钢锚杆虽然能够提高巷道支护强度,但存在杆体与树脂药卷搅拌不充分的缺点,因而就会影响其锚固效果。针对以上问题,集团公司有关科技人员研究开发了一种新的锚杆——左旋螺纹钢锚杆,配树脂药卷使用,其效果良好。     

温度对树脂锚杆锚固性能影响研究

为了分析在靠近自燃发火区的巷道进行锚杆支护时,树脂锚杆锚固力降低的现象,采用实验室试验和数值模拟相结合的方法进行了温度对树脂锚杆锚固性能的影响研究。不同温度下树脂锚杆拉拔试验结果表明:温度对树脂锚杆锚固性能影响比较大,温度为25℃时树脂锚杆锚固力最大,随着模拟钻孔温度的升高,树脂锚杆锚固力呈现明显递减规律;运用FLAC3D有限差分程序对单根锚杆支护小范围锚固系统的数值模拟结果表明:岩体应力场与温度场之间存在一定程度上的耦合作用,在相同外载荷作用下,热源温度不同,岩体应力分布状态也不同。在上述研究基础上,指出温度变化对岩体物理力学性质以及树脂锚固剂固化反应过程都会产生一定的影响,并提出了不同温度环境下保证锚杆支护效果的技术途径。     

螺纹钢横肋作用下锚固体应力分布与破坏规律

在柱坐标系下将拉拔状态下的锚杆空间受力问题简化为平面应变问题。基于ABAQUS仿真软件建立全长黏结式螺纹钢锚杆有限元模型,研究螺纹钢横肋作用下的锚固体应力分布特征。选取单元锚固体,建立有限元模型并数值计算,重点分析了树脂破坏面的演化特征以及螺纹钢横肋面角q、径向尺寸系数d/D和横肋间距L对锚固体破坏的影响。结果表明,螺纹钢锚杆的应力分布显著不同于圆钢锚杆;拉拔状态下螺纹钢的轴向应力较圆钢沿轴向衰减速率更快,树脂-杆体接触面剪切应力值沿轴向呈现锯齿状分布。螺纹钢横肋几何参数q,d/D,L对锚固体的强度和破坏失效形式有直接影响。联合分析螺纹钢锚杆全长应力分布与单元锚固体的破坏失效形式,总结了横肋作用下的锚固体失效的时空演化规律。     

巷道锚固体内离层对树脂锚杆承载特性影响分析

针对回采巷道锚固体内出现的离层现象,基于荷载传递规律、界面剪切滑移模型和锚固体离层面两侧轴力及剪应力布等研究成果,研究了锚固体上任意处发生离层前后不同锚固方式树脂锚杆的承载特性。结果表明：受锚固方式、锚杆预紧力和锚固体离层的影响,锚杆承载特性呈明显的不均匀分布特征。离层发生前,尽管端头锚固、加长锚固和全长锚固锚杆的界面剪应力和锚杆极限承载力峰值相同,但其界面剪应力和锚杆极限承载力分布形态各异。离层发生时,三种锚固方式锚杆不仅界面剪应力和锚杆极限承载力分布形态都发生了明显变化,而且其界面剪应力和锚杆极限承载力峰值也各不相同。全长预应力锚固锚杆承载特性要优于端头、加长锚固和全长锚固锚杆,对围岩变形和离层有更好的约束和抑制作用,在容易发生围岩离层的回采巷道应优先采用全长预应力锚固锚杆。     

树脂锚杆锚固性能及影响因素分析

采用理论分析、实验室试验、数值模拟及井下实测相结合的方法对树脂锚杆锚固性能及影响因素进行研究。理论分析了锚杆在拉拔与全长锚固状态下的应力分布特征;在实验室进行了不同形状锚杆、不同钻孔直径下锚杆拉拔力试验,得出了锚杆形状、孔径差对锚杆拉拔力的影响程度;测试了不同模拟钻孔温度、淋水量下锚杆的拉拔力,得出了温度、淋水量与锚杆拉拔力之间的关系。采用有限差分数值模拟软件FLAC3D,计算了不同杆体形状、孔径差、居中度及不同围岩强度下锚固剂、围岩中的剪应力大小,分析了诸因素对剪应力分布的影响,得出了不同条件下剪应力分布特征。在平庄风水沟煤矿井下进行了软岩可锚性试验,实测了软岩不同含水状态下锚杆、锚索拉拔力。最后,提出改进树脂锚杆锚固性能、提高锚固力的建议。     

巷帮-支护体本构模型及长螺纹扩帮锚杆研究

基于螺纹钢锚杆拉伸试验与巷帮围岩深部位移变形监测,建立了锚杆安装后的本构模型与巷帮围岩峰后强度区、塑性区以及弹性区的本构模型,并分析了锚杆参数对巷帮围岩本构模型的作用效果。结果表明：当锚杆安装后的锚固段位于弹性区围岩时,锚杆能同时控制巷帮峰后强度区与塑性区的变形,且能保证锚固段强度。针对大变形巷道中,锚杆长度不足,锚索延伸率较低,片帮或扩修后支护材料失效的难题,新研发了长螺纹扩帮锚杆。该锚杆具有“锚固点深”、“延伸性好”和“多次复用”的特性,且特有的长螺纹段可解决巷道片帮和扩修后需要补打锚杆锚索的难题。     

地下矿山大型机械化高效喷锚支护技术应用研究

通过对喷锚支护机理进行分析,得出喷锚支护失效的主要原因在于喷锚支护的刚度和极限变形量与围岩不匹配。针对矿区岩体松散破碎的特点及当前锚网支护方式存在的问题,开展了一系列机械化湿喷混凝土与树脂锚杆联合支护的工业性试验研究。首先,完成了聚丙烯纤维混凝土合理配比及抗压、抗拉等指标的试验,并确定了主斜坡道最佳喷层厚度为68~90 mm。其次,通过引进φ25 mm×2 400 mm树脂锚杆,采用全长锚固方式,逐步替代管缝式锚杆。实现了Boomer282双臂凿岩台车的机械化锚杆安装。两种支护方式的技术经济对比分析表明,湿喷混凝土与树脂锚杆相结合的支护形式每米支护成本相对较低、工程质量更可靠,尤其适用于松散破碎岩层中的巷道掘进支护。     

张拉预紧式锚杆支护系统高能强化锚固机理研究

目前传统转矩式锚杆预紧力损失大、锚杆主动性利用率较低,难以满足深部复杂困难巷道的支护要求,因此提出了张拉式高预紧锚杆支护技术,开发了张拉预紧式锚杆锁具及相关构件,并对系统在实验室进行了锚杆拉伸试验,结果表明:在锚具锥度为6°时,整个锚杆拉伸过程直至锚杆破断后锁具都可实现自锁,锚杆破断时,锁具总后退距离平均为3.3 mm,验证了锁具系统的安全性、匹配性及稳定性。而后采用数值模拟的方法建立了巷道锚固分离体模型,对比了低、高预紧力下锚固体的变形破坏特征与能量演化机制,最终得出高预紧力锚杆比低预紧力锚杆更能提高锚固体强度,减小锚固体受载变形的破坏程度,高预紧力产生的高储能可有效提高锚固体破坏峰值,减小破坏时的总耗散能,有效提高锚固体峰后残余能量。基于理论分析结果,在王庄煤矿91采区运输大巷进行了张拉预紧式锚杆与普通转矩式锚杆的对比试验,据矿压监测结果显示采用张拉预紧式锚杆的巷道段两帮最大移近量减少了32.6%,证明了提高预紧力构建高储能锚固支护体系可以有效减小巷道变形。     

全长粘结锚杆锚固能力分析研究

全长粘结锚杆在岩土介质中受力的复杂性、多变性,使得确定锚固能力十分困难。根据粘结锚杆锚固能力试验、作用机理和应力应变模式分析,建立了锚固作用力学模型,导出了参数计算的理论解。计算结果为:对于中硬岩,粘锚能力是抗拔力的(1 04～1 67)l倍,为(62 4～100)lkN;对于软岩,粘锚能力是抗拔力的(0 47～0 64)l倍,为(28 2～38 4)lkN;研究表明,钻孔、锚杆、药卷直径的合理匹配,可提高粘锚能力和切向锚固能力。     

循环泵连轴螺栓断裂原因分析

通过对某电厂浆液循环泵连轴螺栓失效原因进行理化试验分析,结果表明:螺栓热处理不当、安装时紧固力矩的不平衡及螺栓环向损伤等因素,是导致浆液循环泵连轴螺栓失效、断裂的主要原因.     

锚固系统应力传递影响因素正交优化试验研究

为研究锚固系统应力传递规律的影响因素,基于正交试验研究方法,采用数值模拟软件FLAC对不同钻孔直径、锚杆直径、锚杆材质和间排距条件下的锚固剂和钻孔围岩界面的剪力进行了数值模拟计算,并对试验结果进行了极差分析。结果表明:锚固系统应力传递的影响因素排序由大到小依次为锚固长度、锚杆间距、钻孔直径、锚杆直径和锚杆材质。为提高锚固效果,锚杆直径与钻孔直径要合理匹配,锚固长度和锚杆间距也要合理匹配。经过现场实践,验证了锚杆支护设计方案的可行性。