锚杆钻车运行中支护承载结构及围岩受力变形分析

目的针对单轨液压锚杆钻车运行过程中支护承载结构及围岩受力变形难以观测分析的问题。方法利用研发的CMMD4-35煤矿用单轨液压锚杆钻车,结合长城五矿1902S回风巷巷道现场情况综合分析钻车在大断面大倾角巷道动态运行的支护、承载及围岩协同受力变形特征。结果研究表明,钻车运行过程中吊挂板的受力变形在悬吊点处均达到峰值,工字钢在悬吊点的部分位移最小,与钻车直接接触的部分受力最大;锚索中部主要受到拉应力,靠近巷道一侧主要受到剪应力,而巷道两帮的锚杆拉应力主要分布在靠近巷道内部一侧;巷道顶板悬吊点处位移最大,两帮靠近顶板位移高于底板处,而巷道偏向低帮处底板的位移大于高帮处;以单轨液压锚杆钻车为核心的新型配套工艺可以有效控制围岩变形,支护效果良好,比传统以掘锚一体机为中心的机器化工艺掘进效率更高。结论研究明确了CMMD4-35煤矿用单轨液压锚杆钻车在实际应用的可行性,解决了现有掘锚一体机难以在复杂地质条件下大断面煤巷自动化掘进支护的问题,提升了煤巷支护效果掘进效率,为CMMD4-35煤矿用单轨液压锚杆钻车的现场应用提供了理论依据。

地下掘进巷道富水破碎围岩锚杆支护参数优化

针对矿山掘进巷道富水破碎区支护方案不合理,出现冒顶、片帮等问题,以1 660 m水平YM-Ⅱ巷道迎头大理岩破碎区为工程背景,进行巷道支护参数优化研究。为了合理有效地支护巷道和降低支护成本,结合现场实际建立巷道模型,采用正交试验设计的支护方案,利用FLAC3D数值模拟软件模拟计算,通过模拟结果对比分析巷道围岩的稳定性。结果表明:锚杆长度主要影响巷道围岩变形量,锚杆间排距主要影响是巷道围岩破坏情况;最优支护方案为锚杆直径40 mm、长度1.8 m、间排距0.9 m×0.9 m,可减少巷道围岩位移量70.77%、塑性区体积63.91%、垂直应力12.96%,有效控制巷道围岩稳定性,为矿山安全生产提供保证。研究结果可为富水破碎区围岩巷道支护设计和地压治理提供参考。

长江某大桥高峰岸锚碇基坑边坡应力变形及支护效果数值模拟分析

依据工程地质资料及锚碇基坑支护设计方案,利用ANSYS软件构建长江某大桥锚碇基坑的三维地质概化模型,将模型导入FLAC3D中模拟分析了锚碇基坑开挖支护全过程中的应力、变形及塑性区演变特征。结果表明:基坑开挖过程中,岩体应力集中现象相对较轻,整体以压应力为主,分布较均匀;开挖后基坑的整体变形趋势是向上向临空面回弹变形,底板最大综合位移为14.7 mm,边坡最大变形出现在北侧反倾向边坡,变形值8.65 mm;塑性区体积持续增大,仅在最后一级开挖时有所降低;开挖完成后,基坑北侧的岩体内出现大量塑性区。与单一锚杆支护方案相比,锚杆+锚索支护方案北侧高边坡岩体变形平均减小16.6%,开挖完成后塑性区体积减小8600 m^(3),最大分布深度从15 m减小到5 m。锚杆+锚索支护方案不仅较好地抑制北坡变形,而且有效减小岩体内塑性区分布深度,提高岩体稳定性,基坑边坡支护效果更好。

深井高应力腐蚀环境下锚杆强度劣化机理及预测

煤矿深部开采除了面临“三高一扰动”之外,还面临井下腐蚀性大气和高应力、强扰动等因素共同形成的高应力腐蚀环境,井下大气腐蚀环境等级能达到CX(极高腐蚀)级。以山东巨野煤田深部矿井为工程背景,首先分析了深井开采高应力腐蚀特征及影响因素,对锚杆杆体材料开展实验和理论研究,揭示了高应力腐蚀环境下锚杆强度劣化机理,推导了杆体强度劣化理论模型。①通过对杆体材料开展SEM、腐蚀SSRT和加速腐蚀实验发现:腐蚀会造成杆体材料的断后伸长率和断裂时间的衰减,相较于惰性条件分别减少了8.22%和8.34%;随腐蚀率增加,材料破坏形式由韧性破坏向脆性破坏转变,区域腐蚀类型逐渐由点蚀发展为均匀腐蚀。②结合实验结果、电化学理论与非均匀腐蚀模型,引入Pruckenr温度影响因子,推导出杆体材料强度劣化时变模型。深入探究该模型中服役环境温度T、杆体截面半径R和杆体材料常温腐蚀速率V_(h,298K)对杆体服役寿命的影响发现,R与服役寿命呈线性正相关;T和V_(h,298K)与服役寿命的关系表现为服役寿命衰减程度随影响因素水平升高而减小。③结合实验结果与锚杆防冲吸能原理,对巷道锚杆支护极限抗冲能力进行计算分析。结果表明,随锚杆腐蚀率增加,锚杆吸能减少,可抵抗最大震级降低,巷道动力失稳灾害发生风险增加。

深部大变形巷道“锚杆+短锚索+长锚索”支护机理与实践

唐山矿0293工作面回采巷道存在变形大、难支护等问题,理论分析表明:处于高偏应力环境的巷道围岩易于产生较大的变形,理论分析和现场实测表明,巷道围岩局部区域的塑性区破坏深度达到3.8 m左右,巷道表面位移量达400 mm左右,基于此,设计了针对围岩的“塑性区内+塑性区外+稳定岩层”的“锚杆+短锚索+长锚索”三重支护方案:即选用2.4 m锚杆、4.5 m短锚索与10.5 m长锚索协同支护,实现软岩巷道的安全稳定。

回采巷道锚杆索支护优化设计与应用

针对山西长平煤矿2302工作面掘巷完成后,回采时采动压力剧增,巷道锚杆支护不能满足安全开采要求的问题,从岩体内部构造与岩层压力传递角度分析了巷道变形失稳机理,以巷道顶板和帮部变形失稳特点剖析了巷道变形破坏特征,通过锚杆锚索的岩体改性性质阐明了锚杆锚索作用机理。结合实际地质情况,对2302工作面回采巷道锚网索支护进行优化设计,通过FLAC^(3D)数值模拟软件计算对比分析了巷道支护方案优化前后的顶板垂直位移与岩体塑性破坏区范围,确定了支护方案优化后的支护效果更佳。现场工业性试验与巷道实时垂直位移监测得出优化后的支护方案巷道垂直方向变形量最大82 mm,最小49 mm,巷道支护方案优化效果良好,具有很好的可行性。

基于抗滑桩-锚杆组合结构支护下边坡变形机制研究

为研究多地层地质边坡在抗滑桩和锚杆组合结构支护下的稳定性,依托贵州某水库工程,利用Midas GTS NX有限元软件构建典型水库边坡变形数值模型,对有无支护两种工况分别进行计算分析,研究水库溢洪道边坡的变形规律,得出结论如下:抗滑桩和锚杆组合支护可以减小边坡的变形,稳定性系数从支护前的0.85提升到支护后的1.52;抗滑桩在岩层交界附近弯矩和剪力最大;数值模型和实际监测变形值吻合良好。研究结果可为同类型地质边坡的组合支护设计提供借鉴和参考。

关于巷道锚杆支护的煤矿井下掘进装备工艺研究

煤矿开采深度不断增加,地质条件日益复杂,对巷道掘进支护技术提出了更高要求。基于锚杆支护理论,围绕煤矿井下掘进装备工艺优化展开研究。通过理论分析、数值模拟以及现场工业性试验,揭示掘进支护耦合机理,研发掘锚设备协同工作新方法,攻克复杂地质条件下装备适应性不足等技术难题,形成一套切实可行的掘进装备工艺优化方案。该研究成果对提高煤矿掘进支护智能化水平和保障煤炭开采安全高效具有重要意义。

工作面配巷玻璃杆锚杆支护优化数值模拟分析

基于掘进工作面配巷回采条件,采用FLAC数值模拟方法,对不同的支护方案进行对比,确定最优的支护方案参数。研究表明:(1)基于FLAC3D数值模拟分析可知,在顶板布设3根锚杆条件下,锚杆间排距在1000~1200 mm时,围岩-锚杆体系的受力区域存在锚固盲区;锚杆间排距在800~900 mm时,单锚的自由段与锚固体的应力场相互叠加,承载能力充分发挥,但顶板两肩预应力覆盖影响范围弱,需要进一步优化支护方式。(2)基于FLAC3D数值模拟分析可知,在顶板布设4根锚杆条件下(间距≤900 mm),单根锚杆锚固端与自由端之间的预应力叠加几乎将悬顶部位覆盖,锚杆间的预应力盲区几乎被取代,支护效果良好。(3)对比数值模拟计算结果,当锚杆间排距由900 mm减小到800 mm时,预应力扩散作用的增强效应并不显著;800 mm的间距过密,造成了材料浪费和经济损伤。因而,玻璃钢锚杆合理间排距为:900 mm×900 mm(单排4根)。

地锚拉杆对无缝线路稳定性的影响

为探明地锚拉杆对无缝线路稳定性的影响,建立了无缝线路稳定性有限元分析模型,以半径为600 m无缝线路为例,分析了拉杆支撑刚度、地锚拉杆铺设间距及其安装温度对钢轨横向位移及钢轨允许温升的影响。研究结果表明:钢轨允许温升与拉杆支撑刚度和地锚拉杆安装温度正相关,与地锚拉杆铺设间距负相关;在地锚拉杆与钢轨温度一致的假设下,地锚拉杆安装温度小于无缝线路锁定轨温时,地锚拉杆的存在会削弱无缝线路的稳定性。建议地锚拉杆支撑刚度控制在1.9×108N/m附近,铺设间距为4倍轨枕间距,且安装温度要高于无缝线路锁定轨温。

皖北矿区煤矿巷道支护技术研究与应用

介绍了皖北矿区煤矿巷道支护类型,分析了巷道支护的主要理论与巷道支护与围岩的相互作用关系,重点介绍皖北矿区锚杆支护成套技术,包括地质力学测试、支护设计及材料、施工及检测机具、矿压监测与巷道修护等。通过软岩巷道及深部沿空掘巷的支护方案的实例分析,介绍了锚杆支护成套技术的应用效果。实践表明,锚杆支护已然成为皖北矿区煤矿巷道首选、安全高效的主要支护方式,在保障采煤工作面安全快速推进的同时,也使巷道支护效果明显提高,推动了煤炭产量大幅增长。

路基填土挤扩锚杆现场试验研究

以汕湛(汕头—湛江)高速公路揭博(揭西—博罗)段的水毁边坡应急抢险工程为依托,开展了路基填土挤扩锚杆现场试验,对比研究了普通锚杆、单盘挤扩锚杆和双盘挤扩锚杆结构力学特性。结果表明:普通锚杆其锚固段前3 m(自锚杆自由段与锚固段接触点起向锚固段延伸至3 m)承受的拉力占比为33.35%;单盘锚杆锚固段前3 m承受的拉力占比为56.65%,双盘锚杆锚固段前3 m承受的拉力占比为61.50‰;单盘锚杆实测极限抗拔承载力为普通锚杆的1.89倍,双盘锚杆为普通锚杆1.73倍;单盘锚杆、双盘锚杆与普通锚杆相比塑性位移占比较低,变形控制效果良好;单盘挤扩锚杆和双盘挤扩锚杆具有良好的工作特性,适合于承受较高荷载的工程应用。

建宁县某水厂边坡支护与排水设计

依托于建宁县某新建水厂边坡支护工程,采用动态设计法对场地的填方段边坡和挖方段边坡进行支护和排水设计,通过对安全性、施工难度、经济性、稳定性、效果等对比分析,最终选择挖方段边坡采用框架锚杆支护,而填方段边坡采用抗滑桩+锚索和挡土墙联合支护方案以及采用地表集水明排+坡体软式透水管或泄水管泄水的排水设计,采用极限平衡法验证了支护后的边坡稳定性。

浅埋厚硬顶板煤层巷道围岩支护参数优化

为保证煤炭安全高效绿色开采,避免优质顶板条件下巷道的过度支护问题,以山西某煤矿为研究对象,采用理论分析、实验室试验、数值模拟同工程实践相结合的方法,分析获得了浅埋煤层厚硬顶板围岩力学参数及岩体特征,基于自然平衡拱理论重新设计了4种15#煤层一采区辅运巷道支护方案,并利用有限元数值模拟软件对原方案与其他支护方案在采动影响下巷道围岩变形量、应力分布规律、塑性区发育范围进行了对比分析。研究结果表明:使用优化方案后,围岩应力积聚处于可控范围内,顶板最大下沉量65.19 mm,底鼓量30.39 mm,帮鼓量174.59 mm,每百米节省锚杆(索)量23.08%,巷道掘进速度显著提高。

CMM2-28Y型煤矿用液压锚杆钻车在伯方煤矿中的应用

传统采用气动锚杆钻机进行井下锚网支护的安全性能差、支护效率低、劳动强度大,且其最大扭矩力不能满足顶板锚杆扭矩力要求。为提高掘进工作面锚网支护质量,伯方煤矿在3306回风顺槽成功引进CMM2-28Y型煤矿用液压锚杆钻车,该钻车具有钻进功能全面、安全性好、工作效率高、工人劳动强度低等优点,应用前景广阔。

初支拱盖法主动支护技术下的开挖工序优化研究

结合青岛中硬岩地质的突出特点,运用主动支护理念采用预应力锚杆快速对车站隧道拱部形成支护体系,在初支拱盖法传统开挖分部的基础上,充分利用围护自稳能力,进一步优化开挖分部,释放出新的作业空间,大幅提高了支护效率,缩短了初支封闭成环的时间。同时研究主动支护技术下分部建立承载体系与整体建立承载体系的受力状态,依托具体工程优化锚杆、钢筋网、喷射混凝土、钢架的施工顺序,为预应力锚杆的施工、预应力的施加、后期损失以及预应力的长期监测创造有利条件。

窄机身锚钻机器人静力学特性对锚入深度的影响研究

窄机身锚钻机器人作为行业特有的狭小作业面快速掘进专用设备,其工作主体结构在推进凿岩作业时受到反向推力作用,导致工作平面内的锚入深度受到不同程度的影响。为此研究了窄机身锚钻机器人锚钻作业时的静力学特性,明确了不同锚钻角度下结构的静变形对锚杆锚入深度的影响,用以提高设备的锚钻作业精度与工作效率。

厚煤层回采巷道锚杆支护技术优化研究

为了解决某矿工作面厚煤层回采巷道支护问题,运用了FLAC3D数值模拟的方法,对锚杆支护方案进行了改进设计。改进后,使用高强锚杆、金属网、钢带和锚索相结合的支护形式。现场实验结果表明:采用改机支护形式后,顶板的最大偏移量为70 mm,帮部的最大偏移量为80 mm,较原方案分别增加了2.4%和6%,锚杆和锚索的轴力提升到原来的3倍以上。改进后的锚杆支护方案比原方案稳定性更强,支护效率更高,支护成本也变得更低。

某矿煤巷快速掘进中锚杆支护技术的改进与应用

为了确保煤矿开采顺利进行,保证开采安全,快速掘进期间需要合理应用锚杆支护技术,发挥出该项技术的作用。以锚杆支护技术机理作为切入点,依据实例对快速掘进中锚杆支护技术应用进行了探讨,最终对锚杆支护技术更新内容进行了总结,希望文中内容对相关工作人员能够有所帮助。

公路施工中锚杆支护技术的应用分析

为了提升公路施工中锚杆支护的稳定性,以德郓高速高唐段工程为案例,详细研究了锚杆支护技术在公路施工中的应用。研究过程中充分考虑了不同设计与建造阶段支撑结构内外部负载的变化,通过精确测量边坡的定位和斜率,采用递增方法挖掘打孔,制作、安装锚杆,并注入浆液,完成了公路锚杆支护的施工。经过应力变化测试,发现在极限值范围内,锚杆长度增加对边坡周围应力分布具有积极影响,三组试验的变形量控制在0~80 mm内,监测15 d后变形量减少,支护稳定性得到了显著提升。边坡表面收敛结果测试显示,该方法有效抑制了边坡的初始变形,减少了边坡表面变形与破坏的风险,展现出良好的支护效果。