各向异性初始地应力软岩中自膨胀锚杆扩体-拉拔试验研究

研发了一种掺入了较多HCSA型膨胀剂的自膨胀锚杆,可提升锚杆的极限抗拔力。但对于刚度较低、易变形的介质,自膨胀锚杆的锚固力提升主要因素还不确定。为探明自膨胀锚杆在各向异性初始地应力软岩中的抗拔力提升效果,采用3种壁厚的钢管模拟不同径向刚度的围岩,向钢管内部加入不同膨胀剂掺量的自膨胀锚固材料,通过测试锚固结构的径向膨胀应力和变形的演化规律,推导了在各向异性初始地应力中自膨胀锚杆膨胀应力和位移的分布解析式,建立了应力、变形与钢管壁厚、膨胀剂掺量的关系。基于ABAQUS数值模拟方法验证了公式与试验相吻合,并通过拉拔模拟得到了自膨胀锚杆在低刚度岩土体中的膨胀规律和极限抗拔力的提升效果。研究结果表明:①降低钢管壁厚时,不同膨胀剂含量自膨胀锚杆对应的应力-变形的变化趋势高度一致,在膨胀剂含量较大时,降低钢管壁厚,径向膨胀应力仅减小8.6%,但径向变形量却增大117%,说明扩大头效应更明显。②膨胀剂含量为25%的自膨胀锚杆极限抗拔力在不同刚度的围岩中提升幅度相近,但自膨胀锚杆在相对较高的围岩中抗拔力峰前能量增幅明显更大,达到819%。说明摩擦力对自膨胀锚杆锚固性能的影响比扩体效应更优。最后,建立了以软弱围岩强度参数和初始应力等为判据的膨胀剂掺量设计公式,并在某岩质边坡进行了现场试验,试验结果验证了该公式的可行性。

水力式膨胀锚杆的试验应用

对水胀锚杆的作用机理及现场试验应用情况进行了探讨 ,通过应用效果对比及经济效益分析 ,展望了水胀锚杆的应用前景。

水对新型自膨胀锚杆腐蚀影响试验

针对深部矿岩地应力大、地质条件复杂等现象,普通锚杆无法满足深部巷道所需的锚固力,因此研发了新型自膨胀锚杆,用来解决深部矿岩锚固力不足的问题;其次深部矿体环境复杂,尤其地下水对锚杆的腐蚀影响,锚杆支护的可靠性难以保证,因此在室内试验的基础上研究了水对新型自膨胀锚杆锚固力的影响。试验表明,随着浸泡时间的增加,锚杆的锚固力变化不大,拉拔力测试以杆体断裂为主,杆体断裂时的拉拔力达到190 kN左右,锚固剂成分的变化主要受空气中二氧化碳的影响,影响可忽略。经过6个月的浸泡,结果表明,水对新型自膨胀锚杆锚固力影响较小。此研究可以为深部矿山锚杆支护提供借鉴,具有一定的示范作用。

水力式膨胀锚杆的试验应用

该文对水胀锚杆的作用机理及现场试验应用情况进行了探讨 ,通过应用效果对比及经济效益分析 ,展望了水胀锚杆的应用前景 。

水力膨胀锚杆加固巷道围岩力学效应研究

针对鑫瑞煤矿5号煤层工作面及工作面巷道传统的树脂锚杆不能有效提高巷道破碎顶板整体稳定性,不能充分施加预紧力等问题,分析了极近距离煤层群开采时巷道破坏的主要原因,提出了"水力膨胀锚杆+钢筋梯子梁+锚网"联合支护技术,并通过分析水力膨胀锚杆受不同拉拔力时锚杆轴向分布应力,建立水力膨胀锚杆作用的力学分析模型,简要介绍了水力膨胀锚杆的作用机理和应用条件。基于数值模拟和力学模型的力学效应分析情况,将适应性较强的水力膨胀锚杆应用于鑫瑞煤矿。实践表明:采用"水力膨胀锚杆+钢筋梯子梁+锚网"联合加固支护新技术,能够有效控制下分层巷道围岩强烈变形,并取得良好的支护效果。

矿山破碎巷道水压膨胀锚杆加固支护技术及应用

随着矿山开采深度的不断增加,地应力明显显现。针对三山岛金矿采用管缝式锚杆支护存在的抗拉拔力偏小、锚杆易腐蚀等问题,开展了水压膨胀锚杆加固支护技术试验研究。深入分析了水压膨胀锚杆作用机理,并对巷道围岩水压膨胀锚杆支护效果进行了数值模拟分析,对比分析了锚杆排距、锚杆间距、每排锚杆数等因素对巷道围岩应力、变形、塑性区等特征的影响规律。对支护设计方案进行了现场应用,并进行了支护效果监测与评价。试验结果表明:管缝式锚杆抗拉拔力为20~30 kN,而水压膨胀锚杆加压到12 MPa时抗拉拔力可达100 kN左右,泄压后抗拉拔力依然明显高于管缝式锚杆,说明水压膨胀锚杆更能对围岩起到挤压加固作用,提供较强的支护阻力,保证锚固效果。

可重复使用式膨胀锚杆支护机理及应用分析

矿山短期服务的锚杆支护巷道,因不能或不便于回收,直接影响综合机械化采矿设备的安全作业。在矿井岩石开拓掘进巷道工作面迎头,因安全生产需要进行的临时支护或固定吊挂工作,一次性作业需求量小,但是准备工作量和需要的工具设备较多,浪费大量人力、材力和工时,可重复使用式膨胀锚杆在安装工艺、材料投入、工时利用及支护能力上相对普通支护锚杆,进行了有效的优化和提高,在简化工艺、节约成本和安全生产方面进行了有益的探索和尝试。

利用水膨胀锚杆支护隧道

本文介绍奥地利的奥斯瓦尔迪堡公路隧道采用Swellcx水膨胀锚杆技术成功地应用于立即支护和导管注浆的地层处理,满足了严格的施工期限要求。

破碎顶板工作面水力膨胀锚杆支护技术的实践

孙村煤矿二层煤采煤工作面主要采取托夹矸和机煤的方式开采，工作面顶板为曲型的复合顶板，在高应力的作用下，工作面顶板破坏严重。通过采用金属菱形网护顶，配合2.5m的加长锚杆超前支护机道顶板的控制措施，有效地解决了机道顶板的冒漏问题，实现了工作面的稳产和安全开采。

充气膨胀控制锚杆的蠕变试验

为了研究充气膨胀控制锚杆在长期荷载作用下的力学性能,在室外天然场地对充气膨胀控制锚杆进行蠕变试验。通过陈氏法对试验数据进行处理,绘制位移-时间曲线、等时荷载-位移曲线与刚度回归曲线,分析得出了充气膨胀控制锚杆的蠕变规律。结果表明:在同等气压作用下,当施加荷载低于其极限抗拔承载力的40%时,充气锚杆基本不会发生蠕变;充气锚杆在不同气压作用下的蠕变特征不同,低气压时仅经过减速蠕变和稳定蠕变两个阶段,气压较高时会经过减速蠕变、稳定蠕变和加速蠕变共三个阶段;引用Burgers模型,并利用等时曲线法和过渡蠕变法得出充气膨胀控制锚杆的长期抗拔承载力为其极限抗拔承载力的65%~75%。

机械膨胀可回收锚杆结构性能优化研究

针对机械膨胀可回收锚杆在煤矿巷道支护中存在的锚固力不足、应力集中和回收效率低等问题,提出一套结构性能优化方案。通过对膨胀段、连接段和回收机构的创新设计,包括多级楔形块结构、变截面连接段和智能控制回收系统等,显著提升锚杆的承载能力、疲劳性能和长期稳定性。系统性能测试结果表明,优化后锚杆在极限承载力、疲劳寿命、蠕变特性和回收效率等方面均有显著改善。

围岩侧限对自膨胀锚杆性能影响效应研究

大掺量膨胀剂水泥浆作为锚固体的新型自膨胀高强预压锚固技术可显著提升锚杆抗拔力,为研究该技术在围岩侧限条件下的锚固性能,研发了模拟地应力条件下岩体锚固的装置及方法,并开展了不同围岩侧限等级、不同膨胀剂掺量条件下锚固体膨胀应力实时监测及拉拔试验,分析了膨胀应力演化规律、锚固破坏形态及抗拔力提升机理、锚杆界面力学特性及锚固系统破坏耗能规律。结果表明:(1)内界面应力存在随时间的损失效应,损失率随掺量呈线性递减的关系;定义了协同应力,指出内界面应力峰值与协同应力峰值存在滞后时差,并从应力传递的角度解释了其力学机制。(2)拉拔过程中微扩头“卡”在锚孔内并不断上移形成了该锚固体系独特的“荷载平台效应”,极大提升了锚固系统的延性及破坏极限耗能值,并绘制了该效应的力学机制图;建立了自膨胀锚杆的极限抗拔力预测模型,指出初始侧限应力值对极限抗拔力呈指数式影响,表明在工程运用中侧限约束强的围岩能大幅提升锚杆极限抗拔力。(3)引入自膨胀影响系数λ、围岩侧限影响系数k,建立了自膨胀锚固体系的锚杆界面力学公式及能量方程,并结合算例验证了公式的可行性;得出0.7 MPa初始侧限应力条件下,ω=30%的锚固极限抗拔力较普通锚固提升了2.38倍,锚杆峰前位移量提高了1.08倍,锚固系统峰前耗能值提升了6.34倍。

MS-41型塑料膨胀可回收金属锚杆在回采巷道的应用

介绍一种用于煤矿回采巷道支护的新型锚杆,分析研究该锚杆在回采巷道工业性试验中的力学性能及支护特性。结合支护效果与其它支护形式进行技术经济比较。

岩石膨胀头锚杆抗拔试验研究

为了提高岩石锚杆抗拔承载力,本文通过对普通锚杆端部加设膨胀头,将混凝土灌浆料注入岩孔内,使得膨胀头锚杆和岩体结合起来形成岩石膨胀头锚杆基础。基于两种不同类型的岩石锚杆进行现场抗拔试验,并对试验数据分析得到单根锚杆极限抗拔力,在相同试验条件下,岩石膨胀头锚杆的极限抗拔力较普通锚杆有较大提高。本研究具有应用价值,为岩石膨胀头锚杆在风机基础中的实际应用提供了参考。

水力膨胀式管子锚杆在软弱、大变形围岩巷道开拓中的技术研究及应用

利用水力膨胀式管子锚杆的特点,针对花山煤矿+900 m水平21051运输大巷大变形的软弱地质围岩及受强爆破震动巷道开拓工程的实际情况,通过控制围岩变形、维持巷道空间稳定性试验与具体应用,效果明显,对类似条件下的巷道施工支护具有参考价值。

PA-膨胀注浆锚杆支护研究与应用

介绍了鸡西矿业集团杏花煤矿采用PA-膨胀注浆锚杆支护巷道机理、施工工艺及其支护效果。实践表明,该锚杆在加固巷道松动围岩方面效果很好,不仅能够提高破碎顶帮的整体强度,增加围岩自身的承载力,而且注浆浆液充填压密裂隙,可防止漏风,避免发火,并具有堵水作用。

全长膨胀塑料锚杆对围岩作用的数值模拟

全长膨胀塑料锚杆是一种适用于回采巷道支护的锚杆 ,其优点在于采煤机在端头能直接割煤 ,减少了采煤工序。为使其能广泛应用于煤巷支护 ,本文采用有限单元法 ,分析了该锚杆对围岩的支护作用并在西山煤电集团公司屯兰矿现场试验中得到了验证。

全长膨胀塑料锚杆的参数测定

全长膨胀塑料锚杆作为一种新型的巷帮支护材料 ,其性能参数严重影响着它在工程中的实际应用 ,为此 ,作者对其性能参数进行了实验室测定 ,主要包括 :膨胀剂配比、自由膨胀直径、注水孔间距和膨胀应力 .实验表明 ,注水孔间距对全长膨胀塑料锚杆长度方向上的膨胀均匀程度有很大影响 .用该配比配制的膨胀剂注水后的膨胀应力接近于煤体的单向抗压强度 ,可用于煤巷巷帮支护 .

岩石膨胀头锚杆锚固参数模拟研究

利用Abaqus有限元软件,对膨胀头锚杆进行数值模拟,通过改变膨胀头锚杆的长度、直径和埋置深度等锚固参数,对比分析了不同锚杆锚固参数对膨胀头锚杆极限抗拔承载力的影响。通过模拟分析,确定了膨胀头锚杆抗拔力影响最有效的锚固参数。本研究可为今后膨胀头锚杆的设计提供可靠的依据,同时也为施工提供相关的经验,确保工程后期的安全性。