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.

坑底隆起对抗浮锚杆作用下既有隧道变形影响的计算

考虑基坑坑底隆起对下卧隧道的影响,建立坑底隆起引起带抗浮锚杆的盾构隧道位移计算模型。基于影像源法,推导得到坑底隆起引起下卧带抗浮锚杆盾构隧道的纵向变形公式。结合工程实例,对比工程实际测量值、理论计算值和三维有限元模拟值,验证计算模型的准确性,研究抗浮锚杆数量对隧道变形的影响。研究结果表明:隧道隆起主要发生在强影响区内,环间转角和错台发生在弱影响区内;隧道隆起主要受基坑尺寸影响,假设基坑开挖长度为L,安装抗浮锚杆可以减小隧道隆起量、环间转角和错台量,环间转角和错台量主要受基坑开挖尺寸的影响,始终在±3L/5处达到极值;在一定范围内增加抗浮锚杆数量可以有效减小隧道变形量,抗浮锚杆超出一定数量后控制效果提升不明显。

软弱地层挤扩锚杆力学特性研究

【目标】通过在锚固端设置挤扩盘来提高挤扩锚杆的锚固力,对软弱地层较为适用。当前,针对挤扩锚杆力学特性的研究成果较少。【方法】本研究详细阐述了挤扩锚杆的性能特点与施工工艺,并开展了现场试验和数值计算,对普通锚杆、挤扩单盘锚杆、挤扩双盘锚杆的力学特性和岩土体变形特征进行了研究。【结果】现场试验挤扩单盘锚杆极限承载力为普通锚杆的1.89倍;数值计算挤扩单盘锚杆极限承载力为普通锚杆的1.63倍,挤扩双盘锚杆极限承载力为普通锚杆的2.12倍;比较挤扩盘与普通锚固段承担荷载差异可知,在抗拔承载初期,挤扩单盘锚杆的挤扩盘承担荷载较普通锚固段多,后期正好相反;在抗拔承载初期和后期,挤扩双盘锚杆的挤扩盘段承担荷载均比普通锚固段多;挤扩盘周围岩土体变形特征为,随着拉拔力的增加,挤扩锚杆的挤扩支盘上承载面压应力增大,挤压作用较为明显,下承载面及相邻岩土体出现应力松弛。【结论】挤扩锚杆的承载方式为承压型抗拔或者压剪复合型抗拔,抗拔承载性能优于普通锚杆,可大幅提高软弱地层的锚固力,特别适用于高荷载条件下锚杆抗拔。

径向柱塞马达受力分析与试验研究

锚杆支护水平制约着巷道掘进速度和安全性。钻架是用于锚杆支护的核心部件,锚护动作是由安装在钻架上的钻箱和锚箱来完成的。要达到井下使用要求,马达性能的好坏对于钻箱和锚箱的影响很大。锚杆支护工况需要钻箱具有低速运转平稳、传递扭矩大等特点,基于实际使用需求对马达做重点研究。重点对径向柱塞马达进行受力分析,推导了马达各个性能参数,并进行了仿真分析。最后对钻箱马达进行性能测试,评价在不同转速的情况下马达所能达到的扭矩和流量。

国内煤矿锚杆钻机应用现状及发展趋势

按照单体锚杆钻机、全液压履带式锚杆钻车及电液自动化锚杆钻车三类介绍了锚杆钻机在国内煤矿的应用现状,指出各类锚杆钻机在实际应用中存在的问题。结合国内煤矿井下巷道掘进的特点,分析了锚杆钻机的技术特点与适用性,研究了国内煤矿锚杆钻机的发展方向,提出了电动锚杆钻车的思路及实现方式。

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。

唐山矿托煤顶巷道支护参数设计与优化

为研究深部托煤顶巷道围岩变形特征,以唐山矿0293工作面为背景,基于普氏拱理论分析了巷道围岩顶板及两帮的破坏深度,根据工作面赋存条件,采用FLAC3D软件模拟架棚和锚杆两种支护方式并进行对比,得到最佳的支护形式为“锚杆+锚索”。设定7种不同参数的锚杆支护方案,进一步进行模拟比较得到最优方案。研究结果表明:理论上0293工作面巷道顶板破坏深度在3.03 m,巷道两帮破坏深度在2.81 m;唐山矿托煤顶巷道围岩的煤体较软,具有较大的变形量,锚杆(索)对于巷道围岩变形的控制明显优于架棚支护。确定最优的托煤顶巷道支护方案为:顶锚杆间排距700 mm×700 mm,顶锚索间排距1400 mm×1400 mm,3根锚索,帮锚杆700 mm×700 mm,帮锚索4500 mm,每排2根时,对巷道围岩变形的控制效果最好。

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。

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。