“煤岩体锚固加固原理及应用”专题_中国煤炭行业知识服务平台

“煤岩体锚固加固原理及应用”专题

锚杆被广泛应用于地面岩土工程和地下采矿工程。锚杆支护由于岩层控制效果好、成本低等特点已在我国地下煤矿巷道支护大规模应用，是目前巷道围岩主要的岩石控制手段。据统计，我国煤矿地下巷道每年安装螺纹钢锚杆超过 1.7亿根，是人员和设备安全及整个采矿作业的最终保障。

为便于大家了解“煤岩体锚固加固原理及应用”领域的最新科技成果，小编按照见刊时间倒序，整理了该领域近几年在《煤炭学报》已刊发的论文，一起来看看吧！

行业视野: 采矿
类别; 135个
关键词; 131位
专家; 29篇
论文; 25898IP
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基于锚固力学效应巷道围岩稳定性分析

作者(Author)：陈登国, 高召宁, 赵光明, 李顺顺, 赵呈星

摘要：为了分析巷道在锚杆支护时锚杆和围岩耦合作用下形成的锚固承载层对巷道围岩稳定性的影响，根据围岩应力分布曲线特点，将巷道围岩划分为塑性区和弹性区进行研究。结合Mohr-Coulomb准则，分析锚杆在施加预紧力时引起容重的变化，可求解得到锚固承载层范围内切向应力的解析表达式，由静力平衡方程推导计算出锚固承载层外边界所能提供的等效支护力以及在等效支护力作用下巷道围岩塑性区的应力、半径和巷道位移计算解析表达式。通过上述所求的计算解析表达式结合全长锚固锚杆的预紧力、长度、间排距来分析3者对巷道围岩的力学效应影响。研究结果表明:等效支护力对巷道围岩的稳定性有一定的影响，在等效支护力的作用下，对巷道围岩应力分析可知，围岩应力峰值发生变化，且位置向巷道壁转移;全长锚固锚杆预紧力越大，锚杆长度越长，间排距越密，锚固承载层范围内的等效支护力越大，对巷道围岩的稳定性越有利;锚固承载层厚度与等效支护力的大小成正比，随着等效支护力的增大，巷道围岩的塑性区范围和巷道表面位移都会明显下降，等效支护力对围岩的稳定性有着很好的抑制作用。通过FLAC3D数值模拟对理论分析结果加以验证，根据模拟锚固承载层作用下的塑性区半径和巷道表面位移分析可知，数值模拟与理论分析结果基本一致。

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煤炭学报

2020年第03期

1055

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千米深井软岩大巷围岩锚架充协同控制原理、技术及应用

作者(Author)：姜鹏飞, 康红普, 王志根, 刘庆波, 杨建威, 高富强, 汪向明, 张群涛, 王海涛

摘要：针对煤矿千米深井高应力、软岩大巷围岩强时效大变形难题，以中煤新集口孜东矿软岩大巷为工程背景，根据井下实测数据与支护状况，分析了不同支护方式下巷道围岩大变形、支护构件破坏与失效特征。采用理论计算得出U型钢支架在均布载荷和不同类型集中载荷作用下的垂直反力、水平推力及弯矩，揭示了充填体对提高U型钢支架发挥其承载能力的作用机制;采用数值模拟分析对比了锚网喷、锚网喷+钢管混凝土及锚架充3种支护方式控制围岩变形与破坏的效果，阐明了千米深井软岩大巷锚架充协同控制原理。在引进与自主研发的基础上，形成了包括支护材料与构件、充填材料与系统、自动架棚机、单轨吊巷道锚杆支护平台的锚架充协同控制技术。基于上述研究成果，提出口孜东矿软岩大巷锚架充协同控制方案与参数，并进行了井下试验与推广应用。结果表明，锚架充协同控制技术能够有效控制千米深井巷道围岩大变形，特别是强流变，保持巷道长期稳定。与原支护相比，巷道变形量降低90%以上，同时节约了巷道维护成本，为千米深井软岩大巷围岩控制提供了一条有效的途径。最后，对锚架充协同控制技术下一步研究工作进行了展望。

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煤炭学报

2020年第03期

1594

2151
顶爆下锚固洞室拱顶变形与加速度响应模型试验

作者(Author)：杨自友, 杨本水, 顾金才

摘要：若地下洞室拱顶的变形或加速度过大，其围岩就会因此而破坏或不稳定。为了探索锚固洞室拱顶变形与加速度对爆炸荷载的响应规律，开展了室内顶爆模型试验研究。根据Froude相似原理，对顶爆试验进行了设计，对开挖洞室围岩采用不同锚固参数锚杆进行了加固。通过测定洞室拱顶变形与加速度波形曲线及其峰值，比较了不同锚固参数洞室拱顶变形、加速度及其最终破坏形态特征的差异性。结果表明，在爆炸荷载作用下，当洞室拱顶的环向应变、加速度波形处于正峰值时，拱顶曲率减小，围岩产生拉伸变形;锚杆间距比其长度对洞室拱顶变形的影响大;当锚杆的长度增大到一定程度时，对拱顶变形和加速度减小的作用并不明显，反而增大了拱顶加速度;当锚杆长度相同时，疏锚杆洞室拱顶出现了下沉、纵横向裂缝和掉块;当锚杆间距相同时，短密锚杆洞室拱顶仅出现了裂缝，但偏离了纵向方向，而长密锚杆洞室拱顶的变形相对较小，仅产生纵向直裂缝;拱脚加长洞室拱顶的变形比疏锚杆洞室小一个数量级，且其拱顶加速度相对较小，故采用这种加固方式有利于维护拱顶稳定。综合比较变形、加速度对洞室拱顶稳定性的影响发现，前者大小能在一定程度上可以作为判定影响拱顶稳定性的关键指标，而后者只能视作辅助性指标。

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煤炭学报

2020年第02期

747

394
锚杆支护组合构件对钢筋网加固作用试验研究

作者(Author)：原贵阳, 孙志勇, 李建忠

摘要：针对深井高地应力巷道因围岩大变形导致金属网严重破坏引发支护失效的问题，对高地应力巷道支护常用的钢筋网配合单体锚杆、钢筋托梁、W 型钢带3种组合系统在垂直载荷作用下的力学性能进行实验室测试，分析了锚杆支护组合构件对钢筋网支护系统峰值强度、承载刚度、残余强度及卸压程度的影响规律，得到了锚杆支护组合构件对钢筋网支护效应的加固特征。借助Ansys Workbench 软件分析钢筋网支护系统在垂直载荷作用下的整体位移变形量，得到了锚杆支护组合构件对钢筋网横向、纵向股线的位移约束差异性。基于锚杆支护组合构件对钢筋网的不对称加固特征及边界网丝概念的提出，探讨了锚杆支护组合构件对钢筋网支护系统的加固机理。结果表明:① 钢筋网支护系统在垂直载荷作用下的承载性能可分为峰前承载区与峰后卸压区，W 型钢带对钢筋网支护系统的强度强化作用是钢筋托梁的1.5 倍，刚度强化作用是钢筋托梁的 3 倍。② 锚杆支护组合构件对钢筋网的横向股线加固作用大于纵向股线加固作用，横向股线抗变形阻力分为垂直和水平两个分量，垂直分量由边界网丝与锚杆支护组合构件提供，水平阻力大小取决于边界网丝及焊接点剪切强度。③ 锚杆支护组合构件通过提高垂直约束作用、护表面积及护表区域内系统的抗变形能力增加钢筋网的支护强度与刚度。

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煤炭学报

2020年第02期

811

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预裂锚固体力学特性及锚固机理

作者(Author)：王卫军, 董恩远, 赵志伟, 吴海, 袁超

摘要：为研究锚杆对深部巷道围岩的控制作用,通过制作三轴加载物理相似模拟试验系统,分析了锚杆支护强度、锚杆预紧力对预裂试件的锚固效果并构建了劈裂板梁结构模型。试验结果发现:无锚杆支护时,试件表现出脆性破坏;随锚杆支护强度及预紧力增大,试件承载能力得到提高且其应力应变曲线具有较好的屈服平台,表现出明显的延性特征;试件垂向位移量相近时,随锚杆支护强度及预紧力增大,试件体应变变小;试件主要沿最大主应力方向(垂直方向) 发生劈裂破坏,拉伸裂纹集中在临空面附近,剪切裂纹则分布在远离临空面的区域,在锚杆的作用下形成类似板梁结构,板梁挠度不仅与试件自身力学性能、外载荷有关,还与板梁长度、板梁结构形式有关。锚杆支护密度的增大改变了板梁结构形式,减小了板梁挠度,而较大预紧力能够降低板梁之间的离层量,相应的试件非连续变形得到控制。由此可知,锚杆支护不仅可提高破裂围岩的承载能力,而且可有效控制破裂围岩的非连续变形,从而提高深部巷道围岩的连续性和整体稳定性。

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煤炭学报

2020年第01期

769

611