缩管式恒阻大变形锚杆抗冲击特性及其治理岩爆潜力研究 被引量：1

1

作者 赵明珠 吴学震 +3 位作者 叶青 王刚 蒋宇静 邓涛 《岩土力学》 EI CAS CSCD 北大核心 2024年第11期3355-3365,3377,共12页

深部岩体非线性大变形特性引发的岩爆灾害一直是岩土工程的世界性难题,严重制约了工程建设的施工进度和工程安全,加强对岩爆防治措施的深入研究刻不容缓。基于钢管挤压变形原理,提出了一种新型的缩管式恒阻大变形锚杆,该种锚杆可在容许... 深部岩体非线性大变形特性引发的岩爆灾害一直是岩土工程的世界性难题,严重制约了工程建设的施工进度和工程安全,加强对岩爆防治措施的深入研究刻不容缓。基于钢管挤压变形原理,提出了一种新型的缩管式恒阻大变形锚杆,该种锚杆可在容许较大的变形量的同时提供较高的恒阻力。在前期研究的基础上,通过落锤冲击试验探索了缩管式恒阻大变形锚杆的抗冲击性能。试验结果表明:在整个冲击过程中,缩管式恒阻大变形锚杆的工作阻力稳定在150~180 kN范围内,恒阻特性显著;缩管式恒阻大变形锚杆吸收能量大、效率高,单次可吸收冲击能量为53kJ;在冲击过程中,试件压缩率仅减小了0.54%~1.43%,变形情况较为稳定。缩管式恒阻大变形锚杆具有良好的抗冲击特能,可为地下工程建设过程中岩爆灾害的治理提供有力的技术支撑。 展开更多

关键词 缩管式恒阻大变形锚杆 抗冲击特性 岩爆 恒阻力 落锤冲击试验

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恒阻大变形锚杆负泊松比效应的冲击动力学分析 被引量：15

2

作者 李晨 何满潮 宫伟力 《煤炭学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2016年第6期1393-1399,共7页

随着煤矿开采深度的不断增加,深部围岩的瞬时冲击明显增多,且荷载大小往往超过传统泊松比支护材料的屈服强度致使支护失效。而具有高支护阻力和大拉伸量的新型恒阻大变形锚杆已在静力作用下验证了其具有负泊松比效应,能良好的满足井下... 随着煤矿开采深度的不断增加,深部围岩的瞬时冲击明显增多,且荷载大小往往超过传统泊松比支护材料的屈服强度致使支护失效。而具有高支护阻力和大拉伸量的新型恒阻大变形锚杆已在静力作用下验证了其具有负泊松比效应,能良好的满足井下巷道冲击大变形控制的需求。为了研究恒阻大变形锚杆在动态冲击下的防冲力学特性,通过自主研发的恒阻大变形锚杆霍普金森拉杆冲击拉伸实验系统对某批次恒阻大变形锚杆进行了动态冲击拉伸实验。实验结果表明该锚杆能够保持恒定阻力产生结构变形来吸收冲击能量,并表现出了良好的负泊松比效应,进而验证了恒阻大变形锚杆比传统锚杆具有更好的动态防冲性能。 展开更多

关键词 恒阻大变形锚杆 负泊松比效应 冲击拉伸实验 结构变形

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不同冲击速率下恒阻大变形锚杆动力学特性分析 被引量：10

3

作者 李晨 何满潮 宫伟力 《煤炭科学技术》 CAS 北大核心 2015年第9期53-58,共6页

为了研究恒阻大变形锚杆的动态力学特性,基于恒阻大变形锚杆冲击拉伸试验系统对锚杆进行动力学试验,分析了锚杆在不同速率冲击时的受力和变形等力学特性,采用CAD/CAE多软件集成有限元分析方法,对锚杆在经受冲击时的工作状态进行了数值模... 为了研究恒阻大变形锚杆的动态力学特性,基于恒阻大变形锚杆冲击拉伸试验系统对锚杆进行动力学试验,分析了锚杆在不同速率冲击时的受力和变形等力学特性,采用CAD/CAE多软件集成有限元分析方法,对锚杆在经受冲击时的工作状态进行了数值模拟,并简要介绍了唐口矿工程监测试验的相关结果。室内外试验结果表明:恒阻大变形锚杆承受的冲击力与外界瞬时冲击力呈明显的正比关系,且锚杆变形过程是弹性—塑性,验证了恒阻大变形锚杆具有高恒阻值、大变形量和负泊松比效应的特点。数值模拟与室内试验结果吻合,这不仅体现了有限元分析方法的准确性,也表明运用有限元分析来佐证或替代部分室内试验的可行性。 展开更多

关键词 恒阻大变形锚杆 冲击拉伸 动力学试验 负泊松比效应

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恒阻大变形锚杆非线性力学模型及恒阻行为影响参数分析 被引量：10

4

作者 朱淳 何满潮 +3 位作者 张晓虎 陶志刚 尹乾 李利峰 《岩土力学》 EI CAS CSCD 北大核心 2021年第7期1911-1924,共14页

恒阻大变形锚杆具有高恒阻力、大变形和高吸能的优良特性,它在巷道、隧道和边坡工程的加固和监测中具有广泛的应用。从恒阻锚杆的特性分析出发,建立了恒阻大变形锚杆的非线性力学模型,该模型能够将恒阻锚杆的力-位移曲线的上升段和黏滑... 恒阻大变形锚杆具有高恒阻力、大变形和高吸能的优良特性,它在巷道、隧道和边坡工程的加固和监测中具有广泛的应用。从恒阻锚杆的特性分析出发,建立了恒阻大变形锚杆的非线性力学模型,该模型能够将恒阻锚杆的力-位移曲线的上升段和黏滑段统一起来,能够更完整地对恒阻大变形锚杆的力学行为进行描述,并且用无量纲方法对影响恒阻大变形锚杆力学行为的4个参量Ω、ζ、μd和f进行了分析,得出各个参量对系统黏滑阶段的恒阻力均值、振幅、振动周期和主振频率的影响特征。基于有限元数值模拟方法对该非线性模型进行了计算验证,证明了建立的非线性力学模型的正确性,并探究了恒阻体体积模量、套管体积模量和拉伸速度对恒阻大变形锚杆的恒阻黏滑行为的影响特征,为恒阻大变形锚杆后续的优化设计和工程应用提供了理论依据。 展开更多

关键词 恒阻大变形锚杆 非线性力学模型 黏滑行为 摩擦振动 数值模拟

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双根恒阻大变形锚杆在冲击载荷作用下的理论模型 被引量：4

5

作者 郝亮钧 宫伟力 +1 位作者 何满潮 宋彦琦 《煤炭学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2018年第S2期385-392,共8页

为了指导工程开采中动力灾害下恒阻大变形锚杆群对围岩体的稳定性支护,基于双根恒阻大变形锚杆的并联支护原理和霍普金森冲击作用下双根恒阻锚杆的拉伸实验研究,建立了并联作用的双根恒阻大变形锚杆在冲击载荷下的力学模型,并且通过实... 为了指导工程开采中动力灾害下恒阻大变形锚杆群对围岩体的稳定性支护,基于双根恒阻大变形锚杆的并联支护原理和霍普金森冲击作用下双根恒阻锚杆的拉伸实验研究,建立了并联作用的双根恒阻大变形锚杆在冲击载荷下的力学模型,并且通过实验结果对比验证了理论模型的可靠性和正确性,进一步得到了双根恒阻大变形锚杆的位移时程曲线和载荷位移关系曲线。研究表明:并联作用的双根恒阻大变形锚杆在冲击载荷作用下,首先通过杆柄的拉伸产生弹性变形;当杆柄内力达到锚杆恒阻力后,开始产生结构变形,套管和杆柄发生相对滑移;套管速度减为零时,结构变形结束,套管和杆柄共同弹性恢复。此外,冲击载荷作用下双恒阻锚杆的位移峰值要明显滞后于载荷峰值。 展开更多

关键词 并联支护 恒阻大变形锚杆 动力学模型 冲击拉伸实验

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极软岩巷恒阻大变形锚杆耦合支护技术研究 被引量：7

6

作者 李剑锋 赵建华 《煤炭工程》 北大核心 2012年第7期27-28,31,共3页

针对新安矿区深部极软岩巷经常发生严重底鼓、两帮收缩且折帮、顶板非对称下沉、巷道全断面内缩、锚杆(索)拉断、反复修护的现象,分析巷道破坏特征及原因,提出恒阻大变形控制机理,设计了"恒阻大变形锚杆+金属网+底角锚管+反底拱+... 针对新安矿区深部极软岩巷经常发生严重底鼓、两帮收缩且折帮、顶板非对称下沉、巷道全断面内缩、锚杆(索)拉断、反复修护的现象,分析巷道破坏特征及原因,提出恒阻大变形控制机理,设计了"恒阻大变形锚杆+金属网+底角锚管+反底拱+钢纤维混凝土"耦合支护方式,并在该矿535回风石门应用后,从根本上控制了回风石门的非线性大变形,保证了巷道全断面的稳定,有效解决了极软岩巷道支护难题。 展开更多

关键词 深部软岩 恒阻大变形锚杆 耦合支护

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三软煤层回采巷道恒阻让压支护技术 被引量：10

7

作者 夏洪满 王炯 +3 位作者 郭志飚 梁俊义 孙平远 周立财 《煤炭科学技术》 CAS 北大核心 2015年第5期1-4 12,12,共5页

为解决第三系地层三软煤层回采巷道在掘进及回采期间围岩变形量大、难以支护的问题、多次返修后仍无法实现稳定等问题,分析了巷道变形破坏的特征和机理,指出了巷道围岩抗压强度低、遇水膨胀、受动压影响,以及传统支护材料无法适应围岩... 为解决第三系地层三软煤层回采巷道在掘进及回采期间围岩变形量大、难以支护的问题、多次返修后仍无法实现稳定等问题,分析了巷道变形破坏的特征和机理,指出了巷道围岩抗压强度低、遇水膨胀、受动压影响,以及传统支护材料无法适应围岩大变形而产生破断是巷道产生变形破坏的主要原因。提出了采用以新型恒阻大变形锚杆(锚索)为主体的恒阻让压支护技术,南二采区205工作面运输巷应用结果表明:采用恒阻让压支护技术后巷道最大底鼓量为350 mm左右,在其允许变形的范围内,顶板最大下沉量为200 mm左右,巷道整体变形量较原支护大幅减小,该支护技术有效地解决了三软煤层回采巷道变形量大的问题。 展开更多

关键词 巷道破坏机理 恒阻大变形锚杆 恒阻让压支护

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含水软岩特大断面巷道交岔点稳定性研究 被引量：7

8

作者 赵术江 李东发 袁越 《煤炭科学技术》 CAS 北大核心 2013年第8期30-34,共5页

为了解决新疆沙吉海矿区侏罗纪含水软岩支护难的问题,在工程地质勘查、理论分析、数值分析、室内试验及现场测试的基础上,采用非线性大变形力学设计方法,研究了特大断面巷道交岔点的变形破坏机理、原因。结果表明:交岔点处的变形机制为... 为了解决新疆沙吉海矿区侏罗纪含水软岩支护难的问题,在工程地质勘查、理论分析、数值分析、室内试验及现场测试的基础上,采用非线性大变形力学设计方法,研究了特大断面巷道交岔点的变形破坏机理、原因。结果表明:交岔点处的变形机制为中间岩柱失稳+分子吸水膨胀机制+重力机制+水的作用+工程偏应力等因素的复合型变形机制。通过对穿锚杆增加水平约束,改善岩体的受力状态,实现锚杆的双向互控,增强了中间岩柱的整体强度及稳定性;采用恒阻大变形耦合支护可充分释放围岩塑性能,同时又能限制其过大的不利变形。现场监测结果显示:两帮最大移近量为53mm,顶底板最大移近量为34 mm,达到了良好的耦合支护状态,保证了工程的稳定性。 展开更多

关键词 含水软岩 特大断面 巷道交岔点 恒阻大变形锚杆

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软岩特大断面硐室卸压支护技术研究 被引量：5

9

作者 赵术江 袁越 李东发 《煤炭工程》 北大核心 2013年第2期72-75,共4页

为了解决软岩特大断面硐室变形大、围压大、难支护的问题,以沙吉海煤矿仓顶硐室为工程背景,根据其工程地质条件和围岩自身的特点,借助FLAC3D有限差分程序进行了传统支护下的数值计算,结合软岩工程力学理论及室内物化试验结果,深入分析... 为了解决软岩特大断面硐室变形大、围压大、难支护的问题,以沙吉海煤矿仓顶硐室为工程背景,根据其工程地质条件和围岩自身的特点,借助FLAC3D有限差分程序进行了传统支护下的数值计算,结合软岩工程力学理论及室内物化试验结果,深入分析了仓顶硐室的破坏机理,提出了"恒阻大变形锚网索+刚柔层+底角锚杆"耦合支护的力学控制对策。通过"恒阻大变形卸压锚杆+刚柔层"支护的双重让抗体系,以适应围岩产生的大变形,卸掉过高的非线性膨胀能,同时支护系统又具有足够的工作阻力,限制围岩产生破坏性变形,进而达到围岩—支护变形协调、保证工程稳定的目的。实践表明,该支护技术有效地控制了软岩特大断面硐室围岩的大变形破坏,取得了良好的支护效果。 展开更多

关键词 软岩 特大断面硐室 卸压支护 恒阻大变形锚杆 数值分析

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基于切顶短壁梁理论的浅煤层矿压分布规律数值模拟分析 被引量：6

10

作者 安博 郑小慧 +3 位作者 朱淳 赵军政 陶志刚 何满潮 《矿业科学学报》 2019年第2期102-111,共10页

基于切顶短壁梁理论的切顶卸压自动成巷无煤柱开采技术已广泛应用于工程实践,但受大变形材料数值建模的限制,针对切顶短壁梁理论的矿压分布规律的数值模拟分析尚属空白。本文首先基于NPR锚杆/索在支护过程中形成的恒阻力学机制,建立了NP... 基于切顶短壁梁理论的切顶卸压自动成巷无煤柱开采技术已广泛应用于工程实践,但受大变形材料数值建模的限制,针对切顶短壁梁理论的矿压分布规律的数值模拟分析尚属空白。本文首先基于NPR锚杆/索在支护过程中形成的恒阻力学机制,建立了NPR锚杆/索数值模拟计算模型,实现了大变形材料数值化和程序化计算目标;其次,依托禾草沟2号煤矿1105工作面工程背景,对切顶短壁梁理论的矿压变化进行现场连续监测,并利用FLAC^(3D)程序对矿压分布规律进行数值模拟;最后对比分析了切顶短壁梁理论工作面与传统工艺下超前支撑压力分布规律的不同特征,为切顶短壁梁理论应力场分布及岩体结构时空变化规律的研究提供参考。 展开更多

关键词 恒阻大变形锚杆/索 切顶短壁梁理论 数值分析 矿压分布规律

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新安煤矿深部极软岩巷道大变形控制技术 被引量：4

11

作者 刘运高 李剑锋 《煤矿开采》 北大核心 2014年第2期85-87,111,共4页

针对新安煤矿深部极软岩巷道变形量大、变形时间长、围岩破碎严重,支护体失效增多,巷道维护十分困难等现象,在充分调研围岩的物化分析实验、软岩巷道变形特征及原因分析的基础上,深入分析了该软岩巷道的IAB,IIABD,IIIBC型复合型变形力... 针对新安煤矿深部极软岩巷道变形量大、变形时间长、围岩破碎严重,支护体失效增多,巷道维护十分困难等现象,在充分调研围岩的物化分析实验、软岩巷道变形特征及原因分析的基础上,深入分析了该软岩巷道的IAB,IIABD,IIIBC型复合型变形力学机制,以及将其转化为单一型变形力学机制的过程,优化设计了采用恒阻大变形锚杆的支护技术方案,并在现场成功应用,保证了巷道全断面的稳定。 展开更多

关键词 深部 极软岩 变形力学机制 恒阻大变形锚杆

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