基于锚索延伸率实验分析的顶板管理实践

为可靠指导煤矿巷道锚索支护设计,哈拉沟煤矿对φ17.8mm和φ21.6mm两种锚索的延伸率进行实验。实验结果表明:锚索受力发生延伸后,受力与延伸率为非线性变化,在锚索受力初期,锚索延伸率的斜率小,随着受力的增加,锚索延伸率的斜率增加;在相同的受力情况下,φ21.6mm锚索的延伸率明显小于φ17.8mm锚索;通过锚索的受力与延伸率关系式可得出不同受力情况下锚索的延伸率。实验结果有效指导了22529回撤通道补强支护工作,避免了22529工作面回撤顶板事故的发生。

高延伸率锚索动态力学特性及工程应用

传统锚索延伸率低、抗冲击能力差,在强冲击载荷作用下易出现脆性破断失效,导致巷道出现冒顶、冲击地压事故等问题。基于此,自主开发了具有高强度、高延伸率及高抗冲击等特性的锚索,采用实验室试验、理论分析及现场试验等综合手段,分析了高延伸率锚索的静、动载力学性能,研究了高延伸率锚索化学成分、金相组织和夹杂物与普通锚索的差异,提出了高延伸率锚索支护吸能原理,并将高延伸率锚索在现场进行了应用。研究结果表明:静载作用下,高延伸率锚索抗拉强度为1790 MPa,最大力总延伸率8.1%,是普通锚索的1.61~2.25倍;动载作用下,高延伸率锚索钢丝不易散开,破断载荷与普通锚索基本相同,断后伸长率分别是锚索A、B、C的1.82倍、1.68倍和1.52倍,单位长度吸能量分别是锚索A、B、C的2.54倍、1.99倍和1.70倍,高延伸率锚索塑性变形能力更强,吸能能力更高。高延伸率锚索通过在冶炼和轧制工艺过程中控制有害化学元素和有益化学元素含量、细化金相组织及减少夹杂物尺寸和数量等方式提高了钢丝的塑性变形能力,进而提高锚索整体的抗冲击性能。高延伸率锚索在现场应用过程中经受了多次大能量冲击后,巷道支护效果良好,高延伸率锚索未出现破断,有效控制了巷道冲击破坏。

煤巷小孔径预应力锚索的工程特性分析

提出了煤巷小孔径预应力锚索工程特性的两个重要指标,指明了以往在小锚索设计中把钢绞线力学性能指标当作是小锚索力学性能指标的错误认识,推导出了锚索的承载能力(破断力)及锚索延伸量的经验公式,为煤巷小孔径预应力锚索设计提供了依据。