Analysis on the anchor mechanism of the full length resin bolt

The purpose of this paper is to reveal the stress distribution characteristic along the full length anchor bolt. Based on the mechanic model set up, the author calculated the anchor mechanism of the full length resin rock bolt. The stress distribution characteristic is different according to different type of surrounding rock. The conclusion is important to optimize the roadway bolt support design.

温压耦合作用下锚固界面变形失效机理

深部地层高地温、高地应力环境使巷道围岩树脂锚固支护结构稳定性降低,围岩变形有效控制问题亟待解决。因此,研究温度与压力耦合作用下锚杆杆体-树脂锚固剂界面变形破坏机理十分必要。首先,根据两淮矿区深部支护工程现状并结合室内不同温度环境下拉拔试验结果,发现高地温环境下树脂锚固体变形破坏加剧;进一步分析锚固体受拉拔荷载作用轴向、径向破坏模式,将第一锚固界面破坏分为弹性围岩-剪切-滑移型、未贯穿-剪胀滑移破坏及贯穿-剪胀滑移破坏等3种模式。其次,基于弹塑力学分析受围岩应力作用锚固界面不同破坏类型的界面受力状态,考虑高温环境下树脂锚固剂层力学强度弱化,建立温度-围岩应力耦合作用的第一界面失效破坏力学计算模型;分析围岩应力、环境温度及弹性模量比等因素变化对第一界面锚固性能影响的规律,发现第一界面极限轴向荷载随温度升高而降低,围岩处于裂隙发育或裂隙贯穿状态时,围岩应力对第一锚固界面剪切破坏影响程度较未产生裂隙时大幅度增高。最后,结合室内拉拔试验数据对比验证所推导计算方程式的合理性。研究可为深部巷道围岩稳定性控制及锚固支护参数设计提供理论依据。

浸水条件下树脂锚索锚固性能劣化试验研究

预应力树脂锚索运用于交通/水工隧道中,服役环境复杂、年限长,富水围岩区段锚固系统面临潮湿环境长期侵蚀,在浅析潮湿环境侵蚀机制基础上,开展室内试验测试树脂锚固剂水中浸泡后力学性能变化,研究浸水条件下树脂锚索锚固性能变化特征。研究结果表明:树脂锚固剂试样具有弱吸水性,水中浸泡后单轴抗压强度、弹性模量及泊松比出现不同比例下降,试样破坏形态以垂直贯通的主裂缝为主,周围分布数目较多的细小裂缝,表面局部出现块状体的脱落与分离;随着水中浸泡时间的增长,树脂锚索锚固试件拉拔破坏模式由混凝土劈裂破坏,出现树脂锚固剂-锚索黏结失效的索体拔出破坏,平均极限锚固力下降,锚索锚固性能逐渐劣化,试件劈裂破坏时树脂锚固剂-混凝土界面产生分离,索体拔出破坏时为树脂锚固剂-锚索界面滑移。研究揭示了隧道潮湿环境下树脂锚索锚固性能劣化规律现象,有助于加深对预应力树脂锚固系统后期稳定性变化的认知。

树脂锚固剂制备过程中搅拌参数对其主要性能的影响分析

首先通过理论分析得出影响树脂锚固剂主要性能的3种主控因素分别为搅拌时间、速率和温度。然后选取350 mm超速型、350 mm快速型、600 mm中速型3种树脂锚固剂为研究对象,并采用控制变量法进行实验设计。最后通过检测不同制备条件下锚固剂的锚固力大小,确定树脂锚固剂制备过程中的最佳搅拌参数。结果显示,超速型、快速型、中速型三种树脂锚固剂的最佳搅拌时间分别为15、25、35 s,最佳搅拌速度为500、500、600 r/s。18~28℃范围内的搅拌温度对这3种树脂锚固剂的性能影响效果不大。以上结果表明,合理选择和控制搅拌参数,可以使树脂锚固剂具备较高的性能。

隧道锚孔出水下树脂锚索锚固性能与提升技术研究

针对隧道锚孔出水时,树脂锚索锚固性能下降的现象,以木寨岭公路隧道为工程依托,开展了不同锚孔出水流量下树脂锚索锚固力测试分析,在剖析水影响树脂锚索锚固机理的基础上,对锚固提升技术进行了系统研究。研究结果表明:①随锚孔出水流量增加,树脂锚索的锚固性能逐渐下降;当出水流量位于滴水区时,对锚固力影响较小;当出水流量位于强淋水区及以上时,基本无法锚固;当出水流量位于弱、中淋水区时,需引入锚固提升技术;②水影响树脂锚索锚固性能的主要原因为水对树脂搅拌固化的影响,包括水对树脂锚固剂固化反应的影响和水对索体搅拌树脂锚固剂过程的影响;③开展了抗水锚固剂锚固试验、60°斜端面带限定装置锚索锚固试验、不同凝胶时间锚固剂组合试验和施工搅拌参数优化试验等4种锚固提升技术测试研究,最终获取了适用于不同锚孔出水流量下的优选树脂锚索锚固力提升(组合)措施。研究有助于提升树脂锚索在富水隧道中的适应性。

表面粗糙度和含氧官能团对炭纤维/环氧树脂界面黏结的贡献

炭纤维(CF)与基体之间的界面黏结对CF增强聚合物复合材料的性能至关重要。为了评估机械啮合和化学键合对炭纤维增强环氧树脂(EP)复合材料界面黏附性能的贡献,分离了炭纤维的表面粗糙度和含氧官能团以研究它们对界面黏附的影响。结果表明,氨水处理提高了表面粗糙度而不改变化学性能,而电化学处理在不改变表面粗糙度的情况下提高了化学性能。采用微滴法测试了CF/EP的界面剪切强度(IFSS),并通过线性拟合得到了IFSS与表面粗糙度和氧含量之间的函数关系。结果表明,在双官能和四官能环氧树脂体系中,化学键合对于增强界面黏附的贡献因子高于机械互锁。

锚杆台车在复杂破碎矿岩体支护中的应用技术研究

随着科学技术的发展,矿山开采设备不断改进和创新,锚杆台车也逐渐应用于矿山支护,但是,在复杂破碎矿岩体支护中锚杆台车的推广应用一直未实现。本文基于金川二矿区破碎岩石条件,通过对锚杆结构、钎杆、钎头、树脂锚固剂以及对锚杆台车配套的安装套筒等进行系统优化和改造,实现了锚杆台车支护树脂锚固后拉拔力在15min可以达到80KN,30min可以达到100KN,提高了支护强度,提高了锚杆安装效率,提高作业人员的安全性,使得锚杆台车在复杂破碎矿岩体支护中得到了有效应用,为类似矿山充填提供借鉴。

预应力树脂锚杆施工技术在水电站中工程建设的应用

以某大型水电站地下厂房围岩加固工程为例,应用预应力树脂锚杆施工技术克服上仰角锚杆施工难点,在锚固浆液中加入稀释剂改善工作性,特制定量推送器节省连续灌浆所耗工时,达到保质增效之目的,为类似工程施工提供借鉴。

GFREP和PA66CF30激光透射连接工艺研究

采用激光透射连接技术对玻璃纤维增强环氧树脂(GFREP)与碳纤维增强尼龙66(PA66CF30)进行连接试验,通过电子万能试验机、超景深三维显微镜(VHX)和接触角测量仪等研究了GFREP和PA66CF30接头的力学性能、微观形貌和表面能,揭示了两者接头的连接机理。结果表明:随着激光功率、连接速率及离焦量的增大,GFREP和PA66CF30的接头强度均呈现出先升高后降低的趋势。熔化的PA66CF30流入接头处GFREP表面的细微凹坑中,形成了机械锚固结构,同时,熔池内部细小均匀的气泡会增强接头强度。GFREP和PA66CF30之间存在很强的范德华力。

不同直径树脂锚杆锚固性能的试验分析

树脂锚杆是煤矿开采巷道支护中使用的重要形式,锚杆直径对锚杆锚固性能具有重要影响作用。采用试验分析的形式对三种不同直径树脂锚杆的锚固性能进行研究。结果表明,锚杆直径的增加,自身的承载性能具有明显的提升,同时锚固性能也具有较大的提升,有利于煤矿巷道的支护。在进行巷道支护设计的过程中,应适当地增加锚杆的直径,从而提高巷道的锚固效果,保证煤矿的安全开采。

增子坊矿5102工作面733 m处补强支护技术

针对晋能控股集团增子坊煤矿5102工作面733 m处接近断层时遇到支护失效、巷道变形等问题,为确保施工安全,用补强支护方法,制定了锚固剂+锚杆+钢带+锚索联合支护等针对性方案。后期生产中顶板变形、下沉以及移近等情况减少,围岩单轴抗压强度提高了2倍,锚杆失效率降低了7%,锚索受力增大了15%,有效地增加工作面围岩的稳定性,顶板事故明显减少,保证矿井安全生产。

增子坊煤矿5305工作面围岩补强支护技术

针对铁峰煤业增子坊煤矿5305工作面接近断层时遇到的支护失效、巷道变形等问题,为确保施工安全,对工作面制定了锚固剂+锚杆+钢带+钢棚+锚索联合支护等针对性的补强支护方案,有效地增加工作面围岩的稳定性。后期生产中顶板变形、下沉以及与底板的相对移近量减少,锚索和锚杆支护作用增强,顶板事故明显减少,保证矿井安全生产。

智能掘锚一体机的树脂胶棒自动加注机构研究

为了降低劳动强度、减少辅工数量、实现自动化,研发了为掘锚一体机配套用的树脂胶棒自动加注机构。该机构可实现树脂胶棒存储、自动送料、自动分料和喷射加注功能。对机构的料仓、喷射机构及动力系统的设计进行了研究。试验表明:树脂胶棒自动加注机构设计合理,可降低工人劳动强度,实现自动化、少人化。

基于高预应力锚网索的煤矿支护技术分析

为了提升煤矿井下巷道在掘进过程中的稳定性,提升支护效率和安全性,提出了一种高预应力锚网索支护方案,该支护方案采用了强力锚杆树脂加长锚固支护的架构,整体结构相对简单,支护稳定性好、效率高,根据实际应用表明该支护方案能够有效提升煤矿井下的掘进效率,确保支护过程中的稳定性和安全性。

水和温度对树脂锚杆锚固力的影响

为了弄清煤矿巷道围岩渗水严重或局部巷道温度升高地段,通用树脂锚杆锚固力往往低于理论计算值的原因,结合现场观测,在实验室通过自行设计的装置研究了一定温度范围内以及室温时钻孔流水和钻孔内积水两种情况下,水对树脂锚杆锚固力的影响程度.实验结果表明:当孔壁渗流水不大时,树脂锚固剂在搅拌过程中,通过摩擦挤压作用,能够堵住某些裂隙出水点,但是一些分散到树脂胶泥中的水滴,会影响锚杆的锚固力;而当钻孔内水量较大,甚至有压力的喷水,树脂锚杆锚固力会大大下降;另外,孔壁温度的升高也会降低树脂锚杆的锚固力.孔壁内水的存在以及孔壁温度的升高是降低通用树脂锚杆锚固能力两个不可忽视的因素.

淋涌水碎裂煤岩顶板煤巷破坏特征及控制对策研究

针对淋涌水碎裂煤岩顶板煤巷支护过程中出现的围岩剧烈破坏难题,综合现场调研、煤岩试验、数值模拟、理论分析及井下试验与实测等方法,对其变形破坏机制、工字钢与锚杆(索)支护位移场的分布及煤巷动态破坏特征、顶板钻孔淋水量分区、新型防水锚固剂的锚杆(索)锚固力测试及淋涌水碎裂顶板控制对策进行系统化研究,主要研究内容及结论如下:(1)淋涌水碎裂煤岩顶板的破坏主要是支护结构体的非整体性承载、锚杆(索)支护受钻孔淋水持续弱化失效以及顶板复合煤岩结构刚强度差异大而导致的离层综合作用的结果;(2)研究新型防水树脂锚固剂,并通过井下淋涌水顶板锚杆(索)拉拔试验及支护后期锚索监测结果,检验防水锚固剂稳定性能;(3)提出控制淋涌水碎裂顶板的"四位一体"控制对策,分析具体支护措施力学效应及保持顶板稳定性方面的作用;(4)详细介绍井下运用"四位一体"综合控制系统的一典型淋涌水型碎裂煤岩顶板煤巷成功实例。研究成果可在霍州矿区进行推广应用,对类似条件巷道支护技术具有一定的理论和实用价值。

小孔径预应力锚索内锚力增强技术研究

为解决目前深井高应力及复杂环境下巷道存在的小孔径预应力锚索内锚强度低、锚固可靠性差的问题,采用现场调研、实验室仿真试验方法,分析总结了常规预应力锚索可能的失效原因,指出锚索索体光滑是导致锚索内锚可靠性较低的重要原因之一,基于上述研究提出了一种内锚力增强技术即叶片式锚索锚固结构。实验室仿真试验及现场工程应用结果表明:叶片式锚索能够有效避免钢绞线穿过锚固剂而发生的假性锚固;能够将树脂锚固剂聚酯薄膜包装袋充分搅碎,并将固化剂与胶泥充分混合均匀,对提高锚索内锚强度、锚固可靠性及控制高应力、深部复杂巷道围岩变形效果显著。

钻孔淋水对树脂锚杆锚固力的影响分析

结合城郊煤矿11201工作面运输巷顶板淋水情况下锚杆锚固力现场测试结果,自行设计了实验装置,研究了钻孔淋水对树脂锚杆锚固力的影响.在现场测试中,当钻孔的淋水量小于128mL/min时,树脂锚杆的锚固力保持不变;当淋水量大于583mL/min时,树脂锚杆的锚固力比无淋水时的锚固力下降35%以上.沿巷道轴向布置卸水孔,采用集中排放,同时加大锚杆支护的密度可以改善顶板淋水时锚杆支护的效果.

水对树脂锚杆锚固性能影响研究

为了分析在围岩含水量比较大的巷道进行锚杆支护时,树脂锚杆锚固力降低的现象,采用实验室试验与理论分析相结合的方法研究了水对树脂锚杆锚固性能的影响。试验结果表明:顶板钻孔淋水和巷帮钻孔积水对树脂锚杆锚固性能影响较大。树脂锚杆锚固力随着模拟顶板钻孔淋水量的增加、巷帮钻孔积水率的增大呈现明显递减规律;当模拟钻孔淋水量超过600mL/min时,锚杆锚固力为无淋水时最大锚固力的10%;当模拟钻孔积水率大于49%时,锚杆锚固力为无积水时最大锚固力的30%,锚固力下降非常明显。在上述研究基础上,分析了水对煤岩体力学特性和树脂锚固剂固化反应过程的影响,提出通过提高树脂锚固剂防水性能、加大锚固长度等方法来保证围岩含水量比较大的巷道中锚杆支护效果。

BHRB600热轧高强韧树脂锚杆钢筋的开发

为满足对高强韧矿用树脂锚杆钢筋的需求,山东石横特钢集团有限公司通过合理的化学成分及生产工艺设计,成功地开发出σs>600MPa、δ5>18%、AK>25J的优质树脂锚杆钢筋。该钢筋在煤矿巷道中支护效果明显,可比普通强度锚杆钢筋用量减少5%以上。