高强预应力锚杆力学性能实验与支护研究

高强预应力锚杆支护是传统锚杆支护技术的进一步优化发展。由于深部巷道具有围岩破碎、高应力等复杂地质特征,更多的高强预应力锚杆替代传统锚杆应用于其中。本文通过理论分析,预应力转化试验,左右旋锚杆拉拔试验以及锚固力试验,对比分析高强预应力锚杆的力学性能,揭示了新型左旋高强预应力锚杆加固围岩的支护机理。研究结果表明:(1)理论分析锚杆在围岩中的作用机理,阐明了预应力锚杆对围岩的加固作用;(2)滚丝锚杆扭矩转化成预紧力的效率约为等强全螺纹锚杆1.7~1.9倍;不同直径的左旋滚丝锚杆力学性能均优于右旋全螺纹锚杆,左旋螺纹钢锚杆锚固力大于右旋螺纹钢锚杆;(3)分析新型左旋高强预应力锚杆的结构,其具有预应力高、锚固力高、有效断面大等优势。本研究为深部巷道围岩支护技术的优化与创新提供了有益的参考和借鉴。

双移动式搓丝工艺参数研究

为增加螺纹成型质量和效率,基于双移动式搓丝工艺,以HRB500螺纹钢搓丝成型过程为研究对象,利用DEFORM软件进行仿真,对搓丝过程中搓丝板的切向速度、径向进给速度和摩擦系数进行研究。结果表明:搓丝板切向速度是螺纹成型和加工效率的重要参数,径向速度可根据设备在合适的范围内选择较大值,通过对比确定参数为切向速度200mm/s,径向速度0.7mm/s或1.6mm/s,摩擦系数为0.7。本研究结论可为企业HRB500螺纹钢双移动式搓丝成型工艺参数的选择提供参考。

巷道中锚网索联合支护方案的应用分析

锚网索联合支护作为1种新型支护技术,具有支撑力度大、可防止巷道变形等优点,被广泛应用于煤矿巷道支护中。首先介绍了锚网索联合支护技术的基本原理和适用范围;然后,针对具体工程情况,在巷道形态、围岩情况和上覆厚度等因素影响下设计了1套支护方案,并进行了实践;最后,对施工过程和支护效果展开了详细分析,针对存在的问题提出了解决措施。

高应力软岩巷道注浆及锚喷支护的研究

通过分析湘永矿区煤系地层力学性质与围岩裂隙发育深度,在对原有锚网喷支护主要材料技术参数进行优化的基础上,提出“注浆+锚网喷”、“锚索+锚网喷”支护新理念,并通过工程试验,确定“注浆+锚网喷”支护为湘永矿区高应力软岩巷道首选支护形式。“注浆+锚网喷”支护在湘永矿区实施后,矿井巷道支护质量有了根本性提高,为高应力软岩巷道锚网喷支护的优化提供了可资借鉴的经验。

慈林山煤业沿空掘巷让压支护技术应用

为解决小煤柱沿空掘巷煤柱支承应力较大以及采空区顶板坚硬岩层断裂产生动载破坏围岩支护的问题,对慈林山煤矿15208工作面运输顺槽沿空掘巷支护存在的问题进行分析,开展单泡让压管和双泡让压管抗压试验,同时优化锚杆、锚索的施工。结果表明让压管能够提高锚索的延伸率,在压力显现时能够吸收围岩传递的能量,保证锚杆、锚索的有效性;在此基础上对帮锚索的优化能保证支护强度的同时还能提高生产效率并降低支护成本。

浅埋煤层工作面回采巷道支护设计及参数优化

针对浅埋煤层支护强度不合理的问题,以某矿浅埋煤层工作面地质条件为工程背景,通过理论计算获得巷道初步支护方案,进一步运用数值模拟技术进行巷道支护参数优化,并验证了巷道的稳定性。结果表明,锚杆为∅18 mm×2100 mm,间排距1100 mm×1200 mm,锚索为∅15.24 mm×6500 mm,沿巷道中线布置1列,排距为3300 mm时,在保证支护效果的情况下,回采巷道整体上围岩变形和破坏范围较小,更有利于保障矿井生产安全,提高经济效益。研究成果可为合理设计浅埋巷道支护方案提供经验借鉴。

沥青路面结构层间加筋性能试验研究

为了研究钢丝加筋网在沥青路面结构层间的力学性能,探讨钢丝加筋网的行为机理,选择3种不同规格的钢丝加筋网、玻纤格栅和自粘式应力布共5种材料,通过车辙试验和层间剪切试验,研究不同加筋材料路面结构组合试件的抗车辙性能和层间抗剪切性能。通过3种规格钢丝网试件的拉拔试验,研究钢丝网在路面结构层间的锚固性能。研究结果表明:钢丝加筋网、玻纤格栅、自粘式应力布对于提高结构抗车辙能力都有积极的影响,钢丝加筋网因其“平面限制效应”,与集料有更强的嵌锁作用,抗车辙能力有显著改善;钢丝网与集料间的嵌锁导致钢丝网具有良好的“被动抗剪”作用,能改善结构层间抗剪能力,自黏式应力布和玻纤格栅因层间接触面的隔离作用,对界面抗剪强度有不利影响;Ω型加强钢丝的抗拉拔能力和锚固稳定性比直丝型钢丝大大提高,增大加强钢丝直径也能提升Ω型钢丝网的层间锚固性能;因Ω型钢丝网受力变形后,提高了钢丝与层间材料之间的摩阻力和Ω型驼峰的“端部承压”作用,Ω型驼峰能显著提高钢丝网在路面结构层间的锚固性能。

干河煤矿半煤岩巷大排距锚网索支护技术研究

以干河煤矿2^(#)煤层2-3011巷为背景,通过现场实测、数值模拟等手段,探究提高单根锚杆支护效能的措施,确定锚杆、锚索的最优布置参数,通过矿压监测验证优化方案的可行性,结果表明:优化条件下,掘巷期间和工作面回采期间巷道围岩稳定性好,掘进速度提高1.4倍,在经济、安全、技术等方面均取得很好效益。

综采工作面快速过老巷联合支护技术应用

为解决15111工作面回采过老巷可能出现大面积来压和片帮冒顶等危害,保证回采安全,对老巷的破坏情况进行分析后,将老巷顶板划分为裂隙发育区和垮落区,并有针对性地采取锚网索支护、高分子材料注浆加固联合支护方案。通过加强支护,使老巷顶板破碎围岩固结,并提高了围岩的稳定性和整体性。在工作面回采通过老巷过程中未发生大面积来压和片帮冒顶现象,确保了工作面回采安全。

矿井综采工作面末采三角区顶板控制技术研究

针对综采工作面末采三角区顶板通常存在难控制的问题,以晋能控股煤业集团某矿51206综采工作面末采三角区为研究对象,通过改进优化常规打设单体柱的支护策略,采用加密钢丝绳并配合锚网索,同时增设掩护架来有效控制抽架后三角区顶板的策略来进行顶板控制。实际应用结果表明:新支护方案用料更少,支护效率更高,工人劳动强度更低,有助于提高作业效率与作业安全性,可为类似工况下的顶板控制提供参考。

掘进巷道顶锚杆二次预紧质量控制技术研究与应用

长期以来,井工煤矿巷道掘进工作面多数采用锚网索联合支护,顶锚杆作为锚网索支护中最重要的一部分,其施工质量好坏决定着巷道整体支护效果。在对掘进巷道顶锚杆支护质量进行检查时发现,多数顶锚杆扭矩不达标,经查阅多家煤矿掘进作业规程,作业规程中对于顶锚杆施工过程中的二次预紧工序并没有详细规定。鉴于以上因素,设计制造了锚杆机用万向预置式扭矩放大紧固器,采用模块化设计思路,投入使用后,可完全解决施工中扭矩过大导致锚杆拉伸变形及螺纹变形;能够适应井下复杂环境下锚杆与顶板间安装角度要求及紧固时锚杆机角度偏差导致螺纹处折弯及螺纹损坏;可以避免辅助人员手持手把登高作业坠落风险和手把脱手被击打风险;可在顶锚杆二次预紧作业中实现一人操作,有效增加作业效率;可确保锚杆紧固到设定扭矩时装置打滑保护,保证锚杆紧固扭矩在达到要求的情况下,锚杆不被损坏,做到锚杆支护效果达到最优。

弱胶结软岩巷道锚网索耦合支护技术研究

为解决弱胶结软岩巷道支护困难的问题,以伊犁一矿弱胶结软岩巷道为研究对象,结合煤岩物理力学性质及原岩应力测试结果,在分析巷道围岩变形破坏原因的基础上,通过优化支护参数提出了锚网索耦合支护方案。在利用数值模拟验证新支护方案可靠性的基础上,通过现场观测分析总结了采用新支护方案后巷道围岩变形有巷道开挖影响、变形限制、稳定变形3个阶段。结果表明:顶底板移近量平均为50 mm,两帮移近量平均为23 mm,变形稳定时间缩短为15 d;锚网索耦合支护能有效控制巷道围岩变形,改善围岩应力状态,充分利用深部围岩的自承载力。

深部软岩巷道耦合支护优化设计及应用

针对旗山矿-1000m水平北翼轨道联络大巷的具体工程地质条件,分析了巷道变形、破坏状况及其原因,提出了该巷道工程支护备选方案。在此基础上,对几种备选方案用数值模拟进行了优化选择和耦合设计,提出了锚喷网索+底角锚杆+注浆的支护方案。现场施工监测结果表明,该设计方案可有效控制该类巷道围岩的稳定。

济宁二矿深部回采巷道锚网索耦合支护技术

通过对济宁二矿现场实际工程地质条件调查与分析,研究了深部回采巷道的变形破坏机理。深部巷道由于地应力大、地质构造复杂、膨胀性围岩、支护体与围岩不耦合造成巷道出现非线性大变形力学现象。对回采巷道断面、支护参数以及施工过程分别进行了优化设计,确定了合理的支护方案。用数值模拟对新支护方案进行了分析,巷道变形量明显减少。新方案在现场实施后,支护效果良好。

深井高应力破碎区巷道破坏机理及控制研究

为了解决深井、高应力和破碎区巷道维护问题,针对薛湖矿-780 m大巷复杂工程地质状况,研究了大巷围岩特征及破坏因素,依据围岩破坏和受力特征,建立力学模型,探讨破坏机理,提出大巷的控制原则和控制技术,采用UDEC软件模拟优化不同控制方案,确定新支护方案及合理的支护参数,进行井下工业性试验,利用矿压观测和拍摄围岩内部状况检验新方案的有效性.研究结果表明:巷帮中存在圆弧状"滑动面",控制巷道的关键是确定巷帮稳定区临界高度,控制"滑动面"稳定,实施新设计方案后,-780 m大巷变形得到了有效控制.

锚网索联合支护沿空留巷顶板离层分析

在锚网索联合支护条件下,将沿空留巷顶板的变形分为3种类型,分析了顶板离层与顶板变形形态的关系,阐述了顶板离层机理,计算了顶板离层临界值,并将理论分析结果应用于四川达竹煤电集团金刚煤矿3117回采工作面沿空留巷中,巷内采用锚网索联合主动支护方式控制顶板离层,巷旁采空区侧增补顶板锚索及时切顶以弥补普通混凝土巷旁充填体初期强度之不足。

深部松软破碎煤层巷道锚网索支护技术研究

根据锚网索耦合支护设计步序, 对南屯煤矿 93上 01工作面巷道支护变形破坏比较严重问题进行了分析, 认为该巷道围岩为高应力节理化复合型软岩 (HJ型), 并提出了具体的复合型变形力学机制转化对策设计, 在对该巷道掘进位置及断面形状进行过程优化设计后, 确定了具体的耦合支护参数。现场实际施工观测及回采期间巷道使用情况表明, 锚网索耦合支护技术可以有效控制该类巷道围岩的稳定。

综放巷内充填原位沿空留巷技术

针对综放沿空留巷的技术难点,在分析综放沿空留巷围岩结构力学模型的基础上,提出了巷内充填原位沿空留巷的新技术。此项技术有两个关键方面:一是大断面全煤巷道顶煤完整性的维护;二是大体积长距离充填体的整体稳定性控制。对巷内基本支护为梯形金属支架的原有巷道,提出了实施此项新技术的具体方案。现场工业性试验表明,该项技术的应用是成功而有效的,可在类似条件的综放工作面推广应用。

深部全煤巷道锚网耦合支护技术应用研究

支护体与围岩在刚度、强度和结构上的不耦合是影响全煤巷道围岩稳定性的主要原因.为解决这一问题,采用新型的锚网索支护方案对支护参数和支护过程进行优化.计算机模拟结果显示,巷道实施耦合支护方案后,应力集中程度减小,高应力区向深部围岩转移,支护系统可靠性明显增强.优化后的支护方案运用于现场,巷道围岩达到稳定的时间较优化前明显缩短.理论和实践表明,深部全煤巷道通过强化支护和适度让压,充分发挥锚网-围岩整体力学效应,可以达到巷道稳定的目的.

深部软岩巷道锚网索-桁架耦合支护技术及其工程应用

深部软岩工程复杂工程地质条件使原有的浅部工程的支护技术和方法不能满足实际工程需要。提出采用锚网索-桁架耦合技术进行深部软岩巷道支护。利用理论分析和数值模拟等手段分析锚网索-桁架耦合支护的技术原理和力学机制,分析该技术的关键和特点。将研究成果应用于我国最深的第三系软岩巷道支护工程实践,通过现场监测验证了支护方案的合理性。