基于锚固力学载荷传递机理 ， 明确螺纹钢螺纹是锚杆支护承载者 ， 锚杆锚固性能与螺纹几何参数密切相关；通过分析锚固段的破坏方式 ， 将锚固段破坏分为平行剪切破坏和剪涨滑移破坏；进一步通过分析2种破坏过程 ， 阐明了螺纹几何参数(包括杆体直径、螺纹上升角、肋宽、肋坡角、肋高、肋间距)对锚固性能的影响和作用 。
针对深部资源开采 ， 综合考虑巷道围岩的变形控制及离层控制 ， 研发了一种适用于围岩大变形的新型螺纹钢锚杆 ， 该设计通过螺纹几何优化提高了锚固段的峰后残余强度 ， 通过增加锚固段吸能能力有效提高大变形围岩体的岩层控制能力 。
对新螺纹钢锚杆进行了实验室锚固力测试和现场拉拔试验 ， 结果显示 ， 围岩大变形锚杆平均拉拔力峰值比矿用左旋锚杆分别提高了13%和16%；从能量吸收的角度 ， 新锚杆在实验室和现场的平均吸能较左旋锚杆提高了15%和55% ， 表明围岩大变形锚杆的锚固性能优于矿用的左旋锚杆 。
进一步对新设计锚杆进行了工业试验 ， 在深部回采巷道设计安装了3种锚网支护方式 ， 通过对比分析断面收敛量、顶板离层量、杆力及锚杆宏观破断失效方式等 ， 进一步验证了新设计的围岩大变形锚杆支护更有利于深部巷道的岩层控制 。
图 片


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我国煤矿常用锚杆


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螺纹重要几何参数


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平行剪切破坏和剪涨滑移破坏


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锥形结构剪涨滑移阻力


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围岩大变形锚杆示意


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室内和现场拉拔试验曲线


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锚杆支护参数示意


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监测断面位置示意


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顶板下沉量变化曲线


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顶板和巷帮锚杆受力变化曲线
作者简介


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韩军 ， 男 ， 1980年5月6日生 ， 内蒙古临河人 ， 辽宁工程技术大学教授 ， 博士生导师 ， 辽宁省特聘教授 。兼任中国煤炭工业安全科学技术学会顶板防治委员会副主任委员、中国煤炭学会青年工作委员会副主任委员等 。获省部级科技进步奖20余项 ， 发表学术论文110余篇 。获辽宁青年科技奖、煤炭青年科技奖 。

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