回采巷道全长树脂锚杆锚固力学特性研究

摘要

传统支护体系采用端头锚固或加长锚固锚杆支护效果差，难以控制复杂困难巷道条件下围岩的有害变形，而全长锚固锚杆具有其支护刚度高且对围岩变形和离层敏感的优点，能够有效防止巷道围岩的变形。
　　本论文以煤矿回采巷道端头锚固和全长锚固锚杆支护为研究对象，采用理论分析、实验室试验及现场实测的综合研究方法，分析了端头锚固和全长锚固在不同预设参数条件下的锚固受力状态;在实验室设计建立了1∶1锚固拉拔实验系统，配合液压锚杆钻机及手动油压千斤顶，实现了垂直及水平荷载下2.5m全长树脂锚固拉拔试验，通过光纤光栅传感技术在锚杆中的测试应用，对锚杆进行受力监测，研究了在不同垂直压力、侧压系数、预紧力条件下，端头锚固和全长树脂锚固锚杆杆体轴力分布及承载特征;并且在煤矿巷道现场对光纤光栅测力锚杆进行受力监测，验证光纤光栅测力锚杆的应用效果。
　　研究结果表明:在相同拉拔力条件下，当侧压系数不同时，围岩水平压力增大可以有效降低锚杆的轴力，其影响主要是集中于端头锚固支护初期和对全长锚固支护后期;增大扭矩可以提高端头锚固和全长锚固前期锚杆增阻速度和对围岩的压力。研究结果为煤矿回采巷道全长树脂锚固锚杆支护提供了一定的理论依据。

目录

声明

摘要

1 绪论

1．1 课题来源及选题背景

1．2 课题研究的目的和意义

1．3 国内外研究现状

1．3．1 国外锚杆支护技术发展状况

1．3．2 国内煤矿支护技术发展状况

1．3．3 锚杆支护机理的研究现状

1．3．4 锚杆受力检测技术的发展

1．4 锚杆锚固支护的现存问题

1．5 研究内容和方法

1．5．1 研究内容

1．5．2 采取的技术措施和方法

2 锚杆锚固支护理论分析

2．1 巷道锚杆锚固机理分析

2．2 锚固模型的建立

2．3 锚杆与围岩作用界面的剪切刚度

2．4 岩石试验参数测定

2．5 预加扭矩对锚固的影响

2．6 围岩侧压系数对锚固的影响

2．7 本章小结

3 全长树脂锚固锚杆受力测试实验系统设计

3．1 光纤光栅的简介

3．1．1 光纤的结构及分类

3．1．2 光纤光栅

3．2 光纤光栅的检测原理

3．2．1 光纤光栅温度检测

3．2．2 光纤光栅锚杆检测

3．3 光纤光栅测力锚杆

3．3．1 锚杆及锚固长度参数的确定

3．3．2 光纤光栅的封装

3．4 锚固体制作

3．5 巷道围岩压力加载系统

3．6 锚杆锚固

3．6．1 锚固装置

3．6．2 锚杆及锚固剂

3．6．3 锚固方法

3．7 实验参数设计

3．8 本章小结

4 端头树脂锚固锚杆受力特征分析

4．1 端头锚固实验结果

4．2 不同锚固段锚杆波长变化量变化规律

4．3 端头锚固锚杆轴力变化分析

4．4 侧压系数不同时端头锚固锚杆轴力变化规律

4．5 扭矩不同时端头锚固锚杆轴力变化规律

4．6 本章小结

5 全长树脂锚固锚杆受力特征分析

5．1 全长锚固实验结果

5．2 全长锚固锚杆轴力变化分析

5．3 不同拉拔力时全长锚固锚杆轴力规律

5．3．1 侧压系数不同时全长锚固锚杆轴力变化规律

5．3．2 扭矩不同时全长锚固锚杆轴力变化规律

5．4 全长锚固锚杆的剪应力分布特征

5．5 端头锚固和全长锚固的比较

5．6 扭矩对围岩变形的控制作用

5．6 本章小结

6 工作面顺槽光纤传感系统测试

6．1 巷道地质概况

6．2 现场施工测试

6．2．1 现场布置

6．2．2 光纤传感测试系统监测及结果分析

6．3 本章小结

7 结论与展望

7．1 主要结论

7．2 展望与不足

参考文献

致谢

作者简介及读研期间主要科研成果