大变形巷道锚杆力学特性的数值模拟

通过现场观测和实验室试验,对大变形巷道锚杆的力学特性进行了测试,揭示了锚杆与围岩相互作用全过程呈现:初撑、增阻、恒阻、降阻直至失效。论述了锚杆阻力下降和失效是大变形巷道锚杆支护所具有的基本规律。为此,对FLAC3.3中锚杆单元模型进行了修正,使其具备模拟锚杆损伤软化的功能,并将其成功地应用于实际工程中。     

深埋巷道锚杆破断失效机理

锚杆破断失效是深埋巷道支护面临的工程问题之一.采用现场调研、理论分析等方法,对深埋巷道锚杆破断失效形式、机理进行了分析.得到结论:1)深埋巷道锚杆破断失效形式主要有剪断失效、脆断失效、折断失效、拉断失效、崩盘失效和松脱失效;2)材料缺陷和受载性能是深埋巷道锚杆破断失效的内因,荷载超过极限荷载是深埋巷道锚杆破断失效的外因;3)拉伸、剪切、扭转等载荷复合作用下,锚杆有效直径减小,拉应力增大,导致破断失效;4)采用恒阻大变形锚杆或二次支护工艺,能够实现深埋巷道锚杆破断失效和围岩变形的协调控制.研究结果对深埋巷道围岩控制具有参考意义.     

防冲抗爆恒阻大变形锚杆在锦屏二级水电站引水隧洞岩爆段施工中的应用

防冲抗爆恒阻大变形锚杆包括杆体、托盘和螺母,其恒阻装置,可以在巷道围岩发生大变形时自动拉伸,并保持恒定的工作阻力.锦屏二级引水隧洞开挖极强岩爆洞段施工时首次引入了防冲抗爆恒阻大变形锚杆,工程实际应用验证了其可行性,此对类似工程具有借鉴意义.     

特厚煤层回采巷道顶板变形特征及控制技术

为了解决特厚煤层回采巷道顶板变形严重、支护困难等问题,通过现场观测和理论分析得出特厚煤层回采巷道变形因素及其特征,并利用FLAC3D数值模拟软件分析了在原支护和高强恒阻让压锚网索联合支护2种护巷方式下巷道围岩变形情况.研究结果表明:含软弱夹层的特厚煤层回采巷道自稳时间短,变形速度快,顶板破碎严重,塑性区破坏范围较大,巷道顶板整体变形明显;高强恒阻让压锚网索支护系统能够适应围岩高应力的特点,遏制顶板过度变形破坏,满足该地质条件下巷道顶板大变形的趋势.工程实践表明,高强恒阻让压锚网索支护时巷道顶板最大下沉量为206 mm,并且现场未出现锚杆(索)破断失效的情况,支护结构能够满足巷道顶板变形特征,保障综放工作面的安全高效生产.研究结果可为类似条件下的巷道顶板控制提供参考.     

塑料胀壳式系列锚杆及其应用

松软破碎的巷道顶板在使用树脂锚杆支护时，极易造成粘结失效现象。为了解决这一问题，出现了一种具有强胀锚力的塑料胀壳式锚杆。这种铺杆是一种新型端头锚圃式锚杆，由高性能工程塑料制成的锚头与金属杆体组成。这种锚杆通过独特形式锚头和锚壳的紧密配合，可对锚杆孔壁施加很大的横向挤压力，使锚杆在大变形下应能保持较高的锚固力，特别适合有较大变形的各类软岩巷道支护。另外，采用不同类型锚头，可制成杆体可回收式、外锚内注式注浆锚杆和围岩深部基点位移计等几种不同用途的锚杆产品。     

基于事故树分析法的矿山巷道顶板锚杆支护危险性评价

运用事故树分析法,对矿山巷道顶板锚杆支护危险性进行了评价。对引发矿山巷道顶板锚杆支护失效的各种因素进行了定性分析,从而确定了导致锚杆支护失效的关键因素,为矿山企业优化巷道锚杆支护提供了可靠的依据。     

全长黏结大变形让压锚杆波纹套筒阻力计算及试验研究

软岩巷道在建设过程中常常出现大变形现象,极易造成锚杆与围岩之间变形不协调而使锚杆过早屈服破坏,严重影响矿井生产的安全及效率。为了更好支护软岩巷道,提出一种全长黏结大变形让压锚杆,相较于普通锚杆,该锚杆可以提供较大让压距离和连续工作阻力。首先,介绍了该锚杆的主要结构特点,分析了工作原理,指出其工作全过程分为弹性变形阶段、让压变形阶段及极限变形阶段;然后,通过理论分析得到波纹套筒阻力计算公式,研究了各参数对阻力大小的影响;最后,通过室内拉拔试验对该锚杆波纹套筒阻力值进行测试,试验结果表明理论计算结果与实测数据误差为7.4%,两者吻合度较好。     

动力灾害过程中锚杆支护的极限承载能力数值模拟研究

通过对深部巷道遭受冲击扰动的应力动态演化和围岩破坏的过程进行数值模拟,分析了锚杆与围岩的耦合体系承载冲击的能力,得到了深部锚杆支护巷道抵御动力冲击能力的规律。研究结果表明:水平方向的冲击应力波对巷道底脚和顶板破坏最严重,造成巷道断面挤压变形,同时引起冲击扰动壁面岩块受应力波叠加作用产生弹射;一定的锚杆支护结构在其承载范围能够抵御相应强度的动力冲击,但在更强冲击荷载下对巷道造成的破坏严重加剧,致使锚杆大量失效,并最终导致整个支护体系完全失去支护能力;冲击扰动对靠近扰动源壁面破坏严重,对其他壁面影响较小;原岩应力大小对冲击破坏影响明显,采深越大,冲击扰动造成围岩变形幅度越大,锚杆支护体系破坏更严重。研究结果为进一步开发深部巷道抗冲击破坏稳定性控制技术及制定方案提供了依据。     

深部巷道锚杆-锚索-围岩变形协同研究

利用锚杆、锚索在物理力学性能上"刚柔并济"的优越性和互补性来控制深部巷道围岩稳定,已经越来越普遍而重要.针对锚杆(索)与围岩变形不协调,造成局部锚杆(索)发生拉断而导致整体控制失效的情况,通过计算分析深部巷道围岩变形的演化过程,提出锚杆-锚索-围岩变形协同的控制思路和计算方法,以充分发挥三者的整体承载性能,更好地实现深部巷道围岩稳定性控制目标.     

高应力区软岩蠕变态巷道大断面强支护技术的探索

针对平顶山股份六矿-440大巷围岩软弱地质特征、巷道大变形机理，研究出相应的围岩控制方案，进行蠕变态巷道的破坏控制研究。提高围岩的整体性和自身的承载能力，从而提高破碎区中锚杆、锚索地锚固力，进而控制巷道较大变形。有效地提高了巷道的支护强度，延长了巷道的服务年限，降低了巷道的失修率，为矿井实现高产高效创造了条件。     

深埋软岩巷道高预应力恒阻耦合支护技术及其应用

针对深埋软岩巷道揭煤段掘进过程中围岩变形控制的问题,以石垭口煤矿1790回风石门为背景开展研究。首先,依据现场工程地质调查与实测结果分析了巷道揭煤段变形破坏特征;其次,采用理论分析与数值模拟等综合研究手段,揭示了深埋软岩巷道揭煤段大变形破坏机理;第三,基于开挖补偿力学效应和NPR(negative Poisson’s ratio)长、短锚索耦合控制机理,提出了以NPR长、短锚索为核心的高预应力恒阻耦合控制技术;最后,通过数值模拟的手段验证了该方案的合理性。研究结果表明：巷道存在围岩变形严重、支护结构破断失效和巷道维护成本高等特征;巷道失稳破坏的根源在于围岩强度低且破碎严重、原支护结构不耦合以及支护强度不足;本文提出全断面“NPR长、短锚索+底角注浆锚杆+反底拱”的控制方案与参数。现场工业性试验中,NPR支护段较普通支护段围岩变形减小300～500 mm,NPR锚索受力最终稳定为340 kN左右。高预应力恒阻耦合支护方案可有效控制深埋软岩巷道揭煤段围岩大变形,为揭煤段围岩安全稳定控制提供了新支护手段。     

东欢坨矿动压大变形巷道锚网索支护参数优化及实践

为解决动压影响条件下深井软岩大变形巷道难以维护的问题,本文对东欢坨矿巷道围岩弱结构变形特征和锚固支护机理进行了分析,考察了回采巷道受采动影响的围岩变形特点,对现有锚网索支护参数进行了系统优化,继而提出了该矿深井软岩大变形巷道锚网索支护的设计方案:锚杆提高围岩自身承载能力+底角锚杆控制底鼓+锚索缩小顶板岩层拉应力区范围+金属网形成柔性支护体系。井下实测结果表明,锚网索联合支护可实现大变形软岩回采巷道的有效支护。为其它矿区类似条件下的动压巷道合理支护提供了借鉴。     

煤层巷道锚杆支护稳定性数值模拟研究

锚杆支护的作用在于加大巷道围岩的围压，从而提高围岩的强度而保持其稳定性。我国大多数矿井进行锚杆支护设计多以经验方法为主，具有一定的局限性，很难满足生产上的要求。本文采用FEM和BEM耦合算法，对木城润煤矿540203工作面顺槽、切巷和 570二石门三槽煤巷、切巷两种条件下锚杆支护试验巷道的围岩应力、变形及破坏规律进行的数值模拟研究，分析了锚杆支护巷道应力变化及可能发生的力学效应，为合理进行锚杆支护设计提供了依据。     

顺槽巷道锚杆预紧力及工作机理的探讨

从锚杆锚固段剪应力分布状态出发,分析了不同锚固方式情况下锚杆预紧力的作用效果.研究了不同时期顺槽巷道以及巷道不同深度围岩的不协调变形的发展变化情况,从锚杆受力是由于围岩不协调变形而引起的基本观点出发,对不同锚固方式锚杆的工作机理进行了分析和探讨.其结论是由于在巷道的服务期内,围岩的不协调变形不会停止,所以锚杆的工况一直在变化当中.图4,参10.     

考虑支护作用影响的煤岩巷道变形非线性分析

根据非线性动力学理论,利用FLAC3D数值软件,建立三维计算模型,对锚网锚杆、U型钢支护和吸能支护条件下的煤岩巷道冲击变形规律进行数值模拟,再现深埋巷道变形破坏过程,研究不同支护作用对巷道变形动力响应的影响。数值计算结果说明,锚网锚杆(主动支护)对提高围岩体强度作用明显,但在冲击载荷作用下巷道围岩应力大,变形量也大,破坏程度严重;U型钢支护(被动支护)可有效提高巷道支护强度,冲击作用后同样表现出抵抗能力较差,巷道整体变形较大;吸能支护对于抗缓冲和吸收冲击能作用明显,表现为冲击应力大幅度降低,巷道变形量减小,整体稳定性显著提高。     

接长锚杆技术在复杂困难巷道中的应用研究

在煤矿巷道支护中,锚杆锚索支护是最常见的支护构件,然而由于锚索延伸率过低,通常在巷道围岩产生离层时破断失效,有的直接整根锚索脱落,导致巷道支护强度降低,极易发生冒顶事故,特别是在地质条件相对复杂的巷道更为突出。文中以接长锚杆代替锚索为研究内容,通过理论分析和现场实测等方法,从巷道冒顶机理的角度分析接长锚杆和锚索的各自优缺点,进而阐述接长锚杆的优越性能。结果表明:接长锚杆的力学性与锚索对比有很大优势,能够较好地与煤岩体形成统一的承载结构,其自身长度远大于理论计算的巷道冒顶高度,且允许围岩发生较大变形,有利于巷道围岩形成楔形拱,增加了围岩的自承能力;节约钻孔和安装时间,从而提高巷道的掘进速度,进而节约巷道支护成本。     

大倾角厚煤层综放工作面平巷锚网支护技术

王家山煤矿大倾角厚煤层综放工作面回采巷道变形破坏比较严重,是制约工作面实现安全高效生产的主要因素之一。文中根据巷道变形及锚杆受力的现场实测和巷道分步开挖与支护过程的FLAD3D模拟,分析了王家山煤矿大倾角厚煤层综放工作面回采巷道围岩变形破坏基本特征,提出了采用锚杆不对称布置方式,巷道断面采用圆角微拱矩形的锚网支护方案及其参数。现场试验获得了良好的技术经济效果。     

锚杆支护强度与预紧力在保德煤矿的工程应用

以保德煤矿回采巷道81507工作面下顺槽为背景,采用岩层探测记录仪对巷道围岩情况进行观测,以确定合理的支护设计方案,并根据相关知识理论对锚杆控制巷道变形的效果进行评判,评判结果表明锚杆充分发挥了其自身的特性起到了很好的支护作用。     

矿井支护技术中的应用方法研究

随着矿井资源开采的不断加快,使得采矿工作面的接替更加紧张。巷道支护是为了保持巷道围岩的稳定性,防止巷道顶板发生垮落或过大变形。巷道掘进后一般都需要支护,常用的方法有锚杆支护和锚索支护。根据矿井实际情况,结合锚杆锚索支护原理,对锚杆锚索联合支护方式进行分析,以寻求有效的支护形式及支护参数,确保巷道的安全使用。     

采动巷道岩体变形与锚杆锚固力变化规律

本文阐述了采动巷道围岩的变形规律,探讨了低阻力端锚和高阻力全锚锚杆在巷道围岩变形损伤过程中锚固力的变化规律,揭示了锚杆支护与围岩的作用机理,为采动巷道锚杆支护的选型设计及扩大使用范围提供了科学依据。