煤矿巷道树脂锚固体力学行为及锚杆杆体承载特性研究  

Study on mechanical bebavior of epoxy bonded bolt system and bolt bearing characteristic in coal mine roadway

作　　者：赵一鸣[1] 

机构地区：[1]中国矿业大学矿业工程学院,江苏徐州221116

出　　处：《煤炭学报》2012年第8期1423-1424,共2页Journal of China Coal Society

基　　金：教育部"长江学者和创新团队发展计划"创新团队资助项目(50674085);高等学校博士学科点专项科研基金资助项目(20110095110013);国家自然科学基金青年科学基金资助项目(51104152)

摘　　要：目前锚杆(索)支护技术是我国地下煤矿开采中普遍采用的一种主动控制巷道围岩稳定的支护技术。但由于锚杆支护加固对象的复杂性,至今锚杆支护原理还没有一个统一全面的认识,对于复杂条件下锚杆的锚固机理、与围岩相互作用关系、应力分布规律及锚杆杆体承载特性等问题需要更深入的研究。论文采用理论分析、数值模拟、现场实测、实验室试验和工程实践相结合的综合研究手段,围绕树脂锚固体力学行为及锚杆杆体承载特性展开研究。论文研究的主要工作如下:(1)总结分析了树脂锚固体4类主要失效类型,着重分析了黏结失效类型中树脂锚固体空洞锚固失效和长时蠕变失效的两种形式。建立了空洞树脂锚固体拉拔状态下的力学模型,推导并求出了空洞树脂锚固体拉拔状态下沿锚固方向上杆体内拉应力分布的理论公式;同时建立了考虑锚固层黏弹特性树脂锚固体拉拔状态下的长时蠕变力学模型,推导并求出了与时间有关的杆体拉应力和锚固层-杆体界面剪应力分布公式,并求解了恒力长时作用下的树脂锚固体杆体外端点位移的近似公式,同时得到了锚固体产生破坏的极限拉拔力。(2)通过实验室力学试验,获得了围岩、锚杆等力学参数。基于ABAQUS数值模拟软件,验证了两种锚固体理论力学模型,研究了两种模型中杆体应力沿锚固方向上的分布规律,揭示了拉拔过程中锚固体内应力和位移的演化过程;着重阐述了长时蠕变模型杆体应力传递的3个阶段,分析了杆体的极限抗拉拔力与时间的关系。同时,分析了锚杆直径、锚固层厚度、钻孔直径、围岩强度等参数对树脂锚固体杆体拉拔状态下的力学特性影响。(3)采用预拉力锚固系统锚固作用综合实验台,研究了不同预拉力下锚杆杆体应力和弯矩的分布特征及其变化速率;通过测力锚杆井下拉拔试验,揭示了预�Boh or cable supporting technology which is active supporting method to control the surrounding rock stabil- ity has been widely applied in underground coal mining in China. Based on the complexity of surrounding rock, princi- ples of bolt supporting have not yet common and completely understood, the bolt supporting need more study on the an- chorage mechanism, interactive relationship with the surrounding rock, stress distribution along the embedded direc- tion, bolt bearing characteristic and etc. This study took epoxy boned bolt system and bolt supported in coal mine road- way as research back ground, applied theoretical analysis, numerical simulation ,field measurement, laboratory test and engineering practice to explore the mechanical behavior of epoxy bonded bolt system and bolt bearing characteristic. The following findings were made：

关 键 词：树脂锚固体 力学行为 应力分布 锚固段 承载特性 动态实时监测 预拉力高强锚杆 

分 类 号：TD353.5[矿业工程—矿井建设]