Application of A New Anchor Cable Mounting Rod in the Lower Soft Coal Seam of Splitting and Merging Coal

To obtain the deep displacement of the coal seam in the working face,multi-point displacements were installed in the coal seam, but the installation of multi-point displacement is differen tunder different geological conditions. This paper is based on the splitting and merging of 7_1 coal and 7_2 coal in Huaibei Mining(Group) Co., Ltd., and analyzes properties of the roof andcoal in the 7_2 coal of the lower coal seam of bifurcation area, and calculates the damage depth of the floor in the process of 7_1 coal mining. The multi-point displacement meter installation is often challenged by hole collapse, stuck pole and broken installation rod in 7_2 coal of the soft coal seam of bifurcation area, as a result, the base points can't be installed in the specified location. In view of this, this paper adopts a new anchor cable mounting rod which can install the whole base points to the specified location without stuck pole or broken mounting stem. All the basic displacement data can be obtained, and the law of mine pressure appearance in stope and tunnel can be accurately controlled, which can be used to maintain the stability of roadway and the safety of stope.

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。

岩爆机制及其控制

随着岩体工程向深部发展,开挖引发的围岩大变形和强冲击诱发的动力破坏日益严峻。岩爆作为深部地下工程中常见的一种强动力灾害,被称为岩土工程界的“癌症”,其具有突发性特点,难以有效预报及防治,严重地威胁着施工人员的安全和设备的正常运行。通过对比岩石在真三轴卸荷和单轴压缩这2种应力路径下的储能差异,对岩爆多余能量机制进行探讨。首先,根据岩爆诱发机制的不同,将岩爆分为由应力集中导致的应变型岩爆和扰动诱发的冲击岩爆。然后,模拟开挖诱发的不同类型岩爆的应力路径进而在室内再现各种岩爆现象,并对其机制进行研究,自主研发3套真三轴岩爆模拟试验系统:第1代应变岩爆试验系统、第2代应变岩爆试验系统、冲击岩爆试验系统。同时,在实验室内成功模拟不同类型的岩爆:巷道应变岩爆、巷道交叉点应变岩爆、3个临空面矿柱应变岩爆、矿柱应变岩爆以及动荷载诱发的冲击岩爆。最后,为有效控制岩爆灾害,提出开挖补偿法,并研发具有负泊松比效应的宏观和微观NPR锚杆/索。工程实践证明,NPR锚杆/索能提供高预应力来补偿开挖造成的应力损失,同时具备良好的延展性和吸能效果,可为岩爆灾害的防治提供有效途径。

金属矿山锚杆锚固下深部岩爆倾向巷道防控技术分析

金属矿山深部岩爆对巷道安全构成严重威胁。防控措施分为主动和被动两方面:主动包括勘查评估、支护设计、监测预警、工艺优化;被动则涵盖应急支护、安全疏散、事故响应。两者相辅相成,形成完整防控体系,保障矿山生产安全。

一种新型山区道路拓宽方案研究

针对山区低等级道路拓宽工程,尤其是一侧高路堑、另一侧高陡崖或高陡路基的路段,提出一种外侧枕梁支撑、内侧锚杆拉结的悬臂承载梁新型拓宽方案,以某路基拓宽工程为例,介绍其结构型式,并进行承载性能研究。结果表明:新型拓宽方案结构合理,强度、刚度及稳定性满足相关规范要求;适当加深外侧枕梁深度,可明显提高承载稳定性,较差的岩体建议采用地下连续墙或桩基础;内侧预应力锚杆强度及其与承载梁的连接尤为重要,是控制承载梁在外侧偏载作用下结构稳定的关键;限位装置是确保整体稳定、防震、防止承载梁不滑脱、锚杆不受剪的关键。

锚杆锚固下深部岩爆倾向巷道围岩承载层演化机理及特性分析

锚杆锚固下深部岩爆倾向巷道围岩承载层的演化机理及特性分析表明,围岩内部残余强度和剪胀扩容效应是主要影响因素。高残余强度使承载层厚度减小,提高围岩稳定性,降低变形量;而剪胀角越大,承载层厚度越大,围岩稳定性越差,变形量增大。增大支护阻力能够有效控制围岩变形,优化承载层结构,确保巷道的安全和稳定。

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。

基于锚杆静压桩加固的超深基坑邻近建筑沉降控制技术

以某多层砌体结构基础加固施工为背景,阐述了锚杆静压桩在超深基坑邻近建筑沉降控制中的应用,重点介绍了锚杆静压桩分批压桩以配合超深基坑土方分层开挖的施工方法。该法采用PLC自动持荷系统,可对锚杆静压桩的长期持荷动态调整桩端压力。监测数据表明:此方法可有效控制超深基坑土方开挖过程中的邻近建筑物沉降,降低施工风险,可为类似项目提供借鉴。

大气条件下厘米级棒-板间隙负极性电晕放电中流注的产生与发展机制

该文研究了大气条件下棒-板间隙中流注放电的产生与发展机理。首先,基于Raether判据和Meek判据,建立了在给定放电条件下流注的发展长度与由电子球表面电场表示的空间电场强度之间的关系,可用其判断流注放电的发展过程;然后,建立了流注放电的等离子体化学反应仿真模型,分析了流注放电发展过程中带电粒子、平均电子能量及电场强度的分布规律;最后,开展了大气条件下负直流棒-板放电实验,分析了流注型电晕放电的发展过程。研究表明,等离子体化学反应模型用于计算厘米级间隙的流注放电的可靠性较高,放电初期以氮气和氧气的电离反应为主,且只有主放电通道的电子崩在放电中期发展为流注,而放电后期负离子层变厚形成鞘层。实验结果表明,流注型电晕由流注和漫射辉光区域组成,且流注的形状、位置随加压时间发生变化,负离子层的积聚是漫射辉光区域形成的主要原因。该文所得结论可为明确负极性电晕放电中流注放电的产生与发展机制,以及等离子体的制备等提供理论依据。

一种新型中空注浆锚杆止浆塞的优化设计与试验研究

锚杆在隧道施工中应用广泛,对于提高围岩自承能力,减小结构受力效果显著,中空注浆锚杆经过注浆后可以大幅提高其支护效应,注浆质量直接影响中空锚杆的承载能力。基于一种新型中空注浆锚杆止浆塞,通过数值模拟对其构造形式和结构尺寸进行优化设计研究,并通过室内模型试验和现场试验对研发的新型止浆塞的排气稳压效果进行检验。结论如下:止浆塞最优尺寸为内塞排气槽上端宽8.0 mm,深1.5 mm,下端宽11.3 mm,深1.0 mm;闭气坎高度为3 mm;外塞孔口端直径为51 mm,远离孔口端直径为50 mm。止浆塞对不同锚杆孔孔径具有普适性,当止浆塞与锚杆孔相差0~4 mm时,均能满足其稳压止浆性能要求。试验结果表明,新型止浆塞稳压压力在0.7~1.2 MPa之间,锚杆孔内浆液充盈,浆液密实,止浆效果明显。

抗拔桩与承压型囊式扩体锚杆性价比浅析

对建(构)筑物抗浮工程两种常用锚固体钢筋混凝土抗拔桩和承压型囊式扩体锚杆设计计算理论进行了研究和梳理;并结合北京某一实际工程案例,对两种抗浮锚固体在设计中的可靠性、适用性和经济性进行对比分析。结果表明,在天然地基承载力满足基底压力要求,地基土层构成情况相同,两种抗浮锚固体提供相同抗力的条件下,承压型囊式扩体锚杆综合性价比优于钢筋混凝土抗拔桩,仅工程造价就可以节省20%左右,可为抗浮工程锚固设计时的锚固体方案比选提供借鉴与参考。

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。

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。

锚杆-混凝土预制格网结构的护岸稳定性数值分析

粉细砂土壤由于其特殊的物理性质和易侵蚀的特点,使得粉细砂岸坡的护岸结构至关重要。以湘江部分粉细砂河岸为研究对象,考虑其降雨频率高,河流流速大,河岸易受冲刷的特性,利用有限差分软件FLAC3D,结合所选河段粉细砂岸坡的地形及土体性能参数,提出锚杆-混凝土预制格网护岸结构,建立三维岸坡防护数学模型,探讨该护岸结构对岸坡稳定性的影响。结果表明,锚杆拉力以及预制格网自重作用下,应力场呈带状分布,锚杆-混凝土预制格网护岸结构极大程度限制了土体水平方向的位移,减弱了岸坡塑性区以及最大剪切应变增量带的发展,岸坡稳定性安全系数显著提高,锚杆长度和入土角度对提高粉细砂岸坡的整体稳定性有显著影响,锚杆长8 m,入土角度为30°的锚固方案可供实际工程参考。

某储罐顶升纠偏工程实例分析

近年来由于地球进入湿润期,中国北方城市降水量明显增多,特别是对湿陷性黄土区域建筑造成很多影响。以陕西省某储罐顶升纠偏为例,针对2号水泥库周边地面出现裂缝、西侧排水渠混凝土盖板因受挤压变形出现断裂、库侧钢结构支撑点脱落、钢平台局部变形等现象,从土方开挖及护坡及钢管预压桩基础托换施工进行优化调整,加固后满足设计及规范要求,以期为类似工程顶升纠偏方案选择提供参考。

强风化花岗混合岩上硬下软地层公路隧道施工优化

针对临云高速公路特长隧道全、强风化花岗混合岩上硬下软地层的特殊地质情况,采用原开挖支护方案施工过程中围岩变形收敛较大并可能发生局部坍塌、冒顶等问题,结合隧道变形监测结果,针对性提出缩短隧道台阶长度+锚杆长度及布置的优化方案,并通过有限差分数值模拟软件对不同开挖支护工况的围岩压力、隧道变形、锚杆轴力和塑性区深度等进行对比分析。结果表明:隧道采用台阶法施工时,开挖至硬、软岩层交界处附近,由于拱脚下围岩性质软弱,无法形成可靠的支撑,上覆岩土体会挤压衬砌使其产生较大的沉降和收敛变形,且该交界位置的围岩压力最小;上硬下软地层隧道开挖过程中,中台阶开挖支护对隧道变形收敛影响最大,随着中台阶长度的缩短,隧道变形收敛逐渐减小,围岩压力逐渐增大;短锚杆对围岩的变形控制作用较弱,增长锚杆长度可以更好发挥锚杆的悬吊增强作用,充分利用了围岩的承载能力,减小了开挖支护后隧道的变形;采用上台阶、中台阶、下台阶、仰拱长度分别为4,6,2,2 m,锚杆长度分别为4.5,6.0,6.0,4.5 m的开挖支护方案既可以满足隧道变形收敛要求,也可以方便实际施工,保证了隧道的安全、快速掘进。

掘锚机用可升降帮锚杆钻机

介绍了一种可升降的帮锚杆钻机,该钻机包括联接底座、主架体、升降滑块、帮钻机主体、油缸等,主架体设于联接底座上,并与联接底座滑动联接;升降滑块与主架体滑动联接,钻机主体与升降滑块相联。该钻机回转间隙小,摆动精度高,且整体机构更紧凑、占用空间小,灵活性和效率更高。

中性环境下热浸锌锚杆腐蚀行为试验研究

为了解中性环境下热浸锌锚杆耐腐蚀性能,分别进行了为期6、12、18、24、30、36、42 d的普通锚杆和热浸锌锚杆中性盐雾试验,研究了中性潮湿环境下普通锚杆和热浸锌锚杆宏观性能劣化规律,分析了热浸锌锚杆微观腐蚀产物。结果表明:在中性环境下,热浸锌锚杆的耐腐蚀性能远高于普通锚杆。试验42 d后,普通锚杆和热浸锌锚杆的质量分别减小了32.96、7.12 g;屈服强度分别降低了44.73、8.75 MPa;抗拉强度分别降低了47.83、8.54 MPa。热浸锌锚杆试验前期主要腐蚀产物为ZnO,试验18 d后形成保护性腐蚀产物Zn5(OH)8Cl2·H2O,2种腐蚀产物的附着保护作用是热浸锌锚杆在试验中始终保持低速腐蚀的主要原因。热浸锌表面锌层可分为纯锌层和锌铁合金层,纯锌层可对腐蚀矿井起到屏障作用,锌铁合金层可为锚杆基体金属提供电化学保护。工业性试验表明在实际矿井环境中热浸锌锚杆具有优于普通锚杆的耐腐蚀性能。

基于EBZ260M改进的平动式锚杆钻机的模态分析

平动式锚杆钻机是在EBZ260M型锚杆钻机的基础上改进而成,其采用双摆动油缸的设计不仅提高了操作的效率还降低了操作难度。该钻机在工作中工况多变、受力复杂,其动力学性能直接影响设备工作效率和稳定性。通过在典型工况下使用SolidWorks和ANSYS软件进行模态分析,结果表明:力臂长度对锚杆钻机的影响较大,最低的固有频率约为20 Hz,高于其断续工作的最大频率11.983 Hz,不会发生共振。