1）开发了高延伸率锚索，锚索直径21.8mm，1×19股结构，横截面积313mm2，捻距225mm，抗拉强度1790MPa，最大力总延伸率达到8.1%。高延伸率锚索延伸率是1×7股锚索的2.25倍，是1×19股锚索的1.61倍。
2）采用落锤冲击试验机，测试了高延伸率锚索的动态力学性能。高延伸率锚索在冲击下钢丝不易散开，钢丝破断后颈缩更为明显，塑性变形能力更强。高延伸率锚索的断后伸长率达到普通锚索1.50倍，单位长度吸能量是普通锚索的1.70倍，高延伸率锚索具有高延伸率特性和更强的吸能能力。
3）提出了高延伸率锚索支护吸能原理，并将高延伸率锚索在我国典型冲击地压矿区进行了应用，高延伸率锚索经受多次大能量冲击后，巷道支护效果良好，高延伸率锚索未出现破断。
高延伸率锚索动态力学特性及工程应用
付玉凯1,2,3,4，吴拥政1,2,3,4，周鹏赫1,2,3,4，孙卓越1,2,3,4，李军臣1,2,3,4
1.中煤科工开采研究院有限公司
2.天地科技股份有限公司 开采设计事业部
3.煤炭科学研究总院 开采研究分院
4. 煤炭智能开采与岩层控制全国重点实验室
传统锚索延伸率低、抗冲击能力差，在强冲击载荷作用下易出现脆性破断失效，导致巷道出现冒顶、冲击地压事故等问题。基于此，自主开发了具有高强度、高延伸率及高抗冲击等特性的锚索，采用实验室试验、理论分析及现场试验等综合手段，分析了高延伸率锚索的静、动载力学性能，研究了高延伸率锚索化学成分、金相组织和夹杂物与普通锚索的差异，提出了高延伸率锚索支护吸能原理，并将高延伸率锚索在现场进行了应用。研究结果表明：静载作用下，高延伸率锚索抗拉强度为1790MPa，最大力总延伸率8.1%，是普通锚索的1.61～2.25倍；动载作用下，高延伸率锚索钢丝不易散开，破断载荷与普通锚索基本相同，断后伸长率分别是锚索A、B、C的1.82倍、1.68倍和1.52倍，单位长度吸能量分别是锚索A、B、C的2.54倍、1.99倍和1.70倍，高延伸率锚索塑性变形能力更强，吸能能力更高。高延伸率锚索通过在冶炼和轧制工艺过程中控制有害化学元素和有益化学元素含量、细化金相组织及减少夹杂物尺寸和数量等方式提高了钢丝的塑性变形能力，进而提高锚索整体的抗冲击性能。高延伸率锚索在现场应用过程中经受了多次大能量冲击后，巷道支护效果良好，高延伸率锚索未出现破断，有效控制了巷道冲击破坏。
副研究员
付玉凯，男，汉族，1985年12月生，河南安阳人，中共党员，副研究员，博士。现任中煤科工开采研究院有限公司巷道分院项目经理，入选中国煤炭科工集团“菁英双百行动”青年拔尖人才，荣获“煤炭学会青年科技奖”、“全国煤炭企业优秀毕业生”、“学会优秀科技工作者”等称号，兼任中国岩石力学与工程学会理事长助理、中国煤炭学会青年工作委员会委员。主持国家自然科学基金青年项目1项，作为课题骨干参与国家重点研发计划1项、国家面上基金2项、山西省重大专项1项；主持/参与中国煤炭科工集团重点、面上和青年项目5项。作为主要研发人员参与完成了深部软岩巷道、冲击地压巷道支护材料、技术及装备等为代表的科研及转化项目40余项，分别有3项和6项科技成果经鉴定达到国际领先和国际先进水平。在《International Journal of Coal Science & Technology》、《采矿与安全工程学报》、《煤炭学报》等期刊发表论文55篇，其中SCI/EI检索20篇，《岩石力学与工程学报》、《中国矿业大学学报》等期刊审稿专家；授权发明专利9项、申报发明专利20项，作为主要完成人获得省部级一等奖3项，二等奖5项，三等奖2项；获得中国煤炭科工集团一等奖2项，二等奖1项，三等奖2项。
长期致力于复杂困难巷道支护理论及技术方面的研究工作，依托“十三五”国家重点研发计划、国家自然基金等项目，创新提出了长、短锚索层次控制理论，从理论角度揭示了长、短锚索层次控制复合软岩顶板围岩变形的机理。研发了30000 J落锤冲击试验机，对全国数十个冲击地压矿区支护材料进行系统的测试，并开发了系列冲击地压巷道支护材料，高冲击韧性锚杆破断强度850 MPa，冲击吸收功140 J，高延伸率锚索破断强度1790 MPa，最大力伸长率8%。开发的高冲击韧性支护材料解决了深部强矿压巷道和冲击地压巷道支护材料破断难题。成果已广泛应用于我国义马、彬长、蒙陕、新疆、山东等几十个冲击地压矿区，解决了我国不同地质条件的巷道支护问题，取得了一定的技术经济效益和社会效益。
付玉凯，吴拥政，周鹏赫，等.高延伸率锚索动态力学特性及工程应用[J].煤炭科学技术，2024，52（2）：49−62.
FU Yukai，WU Yongzheng，ZHOU Penghe，et al. Dynamic mechanical characteristics and engineering application of high elongation anchor cable[J]. Coal Science and Technology，2024，52（2）：49−62.
END 责任编辑：常琛
整 理：黄小雨
责任编辑：常琛
整 理：黄小雨
