深部矿井锚拉支架设计理论及应用

论述基于锚拉支架综合抗力的理论设计方法,研究锚杆轴向拉伸与横向阻抗的非线性综合抗力,得出拉杆预紧力的下限和上限值、锚杆锚固力下限值的计算方法及设计理论公式。编制了煤矿锚拉支架的优化设计程序,且在我国最大深井之一的孙村煤矿-1100m水平(埋深1310m)巷道支护工程进行了应用,实测结果表明:设计安全经济、理论有效可靠。

锚拉支架中锚杆横向效应分析

研究了锚拉支架中锚杆的横向抗力，分析了锚杆横向效应对加固破碎圈岩石的成拱作用，推求了锚拉支架的拉杆拉力、锚杆横向抗力与加固作用的关系，获得的理论公式可以用于锚拉支架的分析设计，应用实例证实了其可行性。

层状断裂顶板锚拉支架系统的分叉研究

在以前工作的基础上，对同时考虑块体沿对角线变形和沿支应处的水平变形两个因素引起的稳定性问题进行了初步的数值求解；讨论了解曲线即平衡路径的稳定性及系统的静态分叉特征；分析了层状断裂顶板锚拉支架系统的运动失稳机制，并给出了该系统的运动稳定条件。

断裂顶板锚拉支架支护系统的分叉行为

应用弹性系统稳定性理论对断裂顶板－锚拉支架系统建立了动力系统稳定性分析的力学模型．对该模型分别考虑因块ＡＢ（或ＢＣ）沿对角线变形和支座处的水平变形引起的稳定性进行了求解；讨论了解曲线即平衡路径的稳定性及系统的静态分叉特征；进而分析了断裂顶板结构的运动失稳机制，并给出了该系统的运动稳定条件，证实了借助当代非线性科学研究岩土工程问题的必要性和理论意义．

层状顶板锚拉支架试验研究与应用

对锚拉支架支护层状顶板进行了模拟试验和参数优化研究；量测了锚杆拉剪横向变形的规律，表明锚杆横向抗力对维护破裂顶板起重要作用；从理论上对锚拉支架拉杆拉力设计进行了探讨和工程实例验证。

锚拉支架支护散体顶板的两个拱研究

通过实验室相似模拟试验研究了锚拉支架支护散体顶板的支护机理,发现锚拉支架支护散体顶板时出现了两个拱,称之为第一拱、第二拱,继而依据试验结果并借助有关理论建立了简化的力学模型,对锚拉支架支护散体顶板的两个拱现象进行了深入的理论研究。

锚拉支架的力学分析模型

应用弹性地基梁理论对锚拉支架中锚杆和拉杆的横向位移、受力状态等进行了分析,提出了一种简化计算模型。由该简化计算模型推导的公式可作为锚拉支架支护机理分析的基础和参数设计的计算方法。

顶板-锚拉支架系统稳定性的突变理论分析

对裂纹顶板系统的稳定性运用突变理论分析 ,其失稳模式可归结为突变理论中的尖点突变模型 ,并由该模型的分叉集方程导得顶板大面积冒落的临界条件。从几何上分析系统参数变化对顶板稳定性的影响 ,发现顶板岩体的流变特性和裂纹顶板应力集中部位的局部破碎累积量是导致顶板冒落的主要因素。锚拉支架的补强作用充分的条件下 ,由系统参数决定的控制点路径无法达到分叉集右分枝 ,顶板冒落的临界条件得不到满足 ,相应顶板处于稳定状态。

基于弹性地基梁理论的锚拉支架受力分析

本文应用弹性地基梁理论对锚拉支架中锚杆和拉杆的横向位移、受力状态等进行力学分析。

锚拉支架支护散体顶板时拉杆的横向受力研究

通过试验室相似模拟试验,研究了锚拉支架支护散体顶板时拉杆的横向受力状态,依据试验结果并借助弹性地基梁理论对拉杆的横向位移和受力状态等进行了分析,建立了基于绳索理论的拉杆模型,求解得到了拉杆的变形轨迹方程、拉杆的拉力(张力)。

锚拉支架

锚拉支架是锚杆支护系列中的一种先进的、值得注意的、具有优良性能的支护型式。本文对其沿革、名称和作用原理进行了叙述和讨论。在实验室对锚拉支架的效果进行了模型试验。还在现场对新型锚拉支架进行工业性试验，获得满意效果，具有良好的推广价值。

散体顶板锚拉支架系统的离散元数值模拟

本文采用最新的离散元 UDEC3 .0版本对锚拉支架支护散体顶板进行了数值模拟分析计算 ,研究了散体顶板的应力场 ,锚拉支架的锚杆的轴力和拉杆的拉力 ,顶板位移 ,拉杆的变形迹线 ,锚拉支架维护散体顶板的稳定情况等。

锚拉支架工程试验实录

本课题组先后在晋城矿务局凤凰山矿和淮南矿务局谢一矿煤巷进行了锚拉支架现场工程试验研究工作。现场实测了锚杆的托锚力、拉杆的拉力、拉杆上托力、巷道表面位移、围岩深部位移等参数,为锚拉支架的现场应用和机理研究提供了必要的现场资料。

顶板—锚拉支架系统稳定性的突变理论分析

本文对裂纹顶板系统的稳定性运用突变理论分析 ,其失稳模式可归结为突变理论中的尖点突变模型 ,并由该模型的分叉集方程导得顶板大面积冒落的临界条件。对照分叉集方程的图形 ,从几何上分析系统参数变化对顶板稳定性的影响 ,形象地观察到顶板岩体的流变特性和裂纹顶板应力集中部位的局部破碎累积量是导致顶板冒落的主要因素。在文中图 2所示锚拉支架的补强充分的条件下 ,由系统参数决定的控制点路径无法达到分叉集右分枝 ,顶板冒落的临界条件得不到满足 。

散体介质锚拉支架支护作用模拟分析

采用实验室相似模拟实验和离散元数值分析对散体介质锚拉支架的支护作用进行了系统深入地研究,研究表明:锚拉支架维护散体顶板时,在顶板中存在两个拱,第二拱处的水平应力比第一拱更大,两个拱上下水平应力均有明显的压力降;锚拉支架受力不大,此种受力状态的锚拉支架所支护的顶板达到了稳定状态,支护效果十分理想.图10,参7.

锚拉支架维护散体顶板的机理研究

锚拉支架是维护散体顶板极为有效的途径。本文通过相似模拟试验对锚拉支架维护散体顶板进行了试验研究 ,量测了散体材料顶板内的水平挤压力和垂直压力。试验发现有两次成拱 ,特别是首次发现在巷道上方不远处有倒楔体受水平挤压而形成的挤压力拱带 ;并发现在支架状态下其位置相当于普氏拱的第一拱处应力连续 ,拱内垂直压力递减。由于两次成拱大大降低了支架上的荷载强度 ,使简单的锚拉支架既适用于难支护的巷道 ,也适用于不难支护的巷道 ,具有极大的经济意义。

深部锚拉支架支护巷道顶板稳定性分析

为研究深部锚拉支架支护参数对巷道顶板稳定性的影响,通过梳理矩形巷道顶板破坏和锚拉支架支护机理,建立了锚拉支架支护下巷道顶板加固岩石梁应力分析力学模型,推导保证巷道顶板稳定条件下,拉杆预紧力的理论表达式,以及巷道顶板岩石梁最小加固高度的理论表达式;探讨了锚拉支架支护巷道顶板稳定条件下拉杆所需施加预紧力和加固岩石梁最小高度与巷道跨度、巷道高度、巷道围岩参数之间的关系。应用Matlab进行分析,结果表明:在巷道尺寸和巷道围岩参数确定的情况下,通过采取合理方式增大岩石梁加固高度对提高巷道顶板稳定性效果很明显,并可以显著减小拉杆所需预紧力。