顶板可接长锚杆耦合支护系统性能研究 (2014年)

针对大变形巷道顶板支护系统中锚杆与锚索受力和变形不协调的问题，研发了一种新型可接长锚杆。在对普通锚杆、锚索及新型可接长锚杆拉伸试验和力学分析的基础上，结合大变形巷道顶板围岩的变形破坏特征，提出了大变形巷道顶板可接长锚杆耦合支护系统，建立并分析了可接长锚杆耦合支护系统与锚索耦合支护系统的本构模型。研究表明：当巷道顶板变形量超过锚索最大延伸量时，锚索耦合支护系统中锚索由于延伸率低，过早于普通锚杆达到延伸极限而破断，而可接长锚杆能与普通锚杆在受力和变形2方面协调同步地支护顶板围岩；可接长锚杆能够提高顶板围岩的自 ### 顶板可接长锚杆耦合支护系统性能研究 #### 摘要与研究背景 本文针对大变形巷道顶板支护系统中出现的锚杆与锚索受力和变形不协调的问题，提出了一种新型的可接长锚杆。这种新型锚杆能够在顶板围岩承受较大变形的情况下，与普通锚杆保持同步受力和变形，从而避免了传统支护系统中锚索因延伸率低而过早断裂的问题。 #### 新型可接长锚杆的研发 为了更好地理解新型可接长锚杆的工作原理及其优势，作者进行了多方面的研究。通过对普通锚杆、锚索以及新型可接长锚杆进行拉伸试验和力学分析，对比了这三种不同类型的支护元件在不同条件下的性能表现。这些试验不仅有助于揭示各种元件的基本力学特性，还为后续的耦合支护系统设计提供了重要的数据支持。 #### 支护系统的理论分析 在深入分析了大变形巷道顶板围岩的变形破坏特征之后，研究人员提出了基于新型可接长锚杆的耦合支护系统。这一系统的设计旨在解决传统支护方法中存在的问题，并确保顶板围岩能够有效地自承重。为了进一步验证该系统的有效性和可行性，研究团队建立了可接长锚杆耦合支护系统与锚索耦合支护系统的本构模型，并对其进行了详细的分析。 #### 实验结果与讨论 实验结果显示，在巷道顶板变形量超过锚索最大延伸量时，传统的锚索耦合支护系统中的锚索会因为延伸率较低而过早断裂。相比之下，采用新型可接长锚杆的耦合支护系统则能够与普通锚杆协同工作，不仅提高了顶板围岩的自承性能，而且能够在保证足够支护力的同时提供更大的让压距离。这意味着新型系统能够在更大程度上适应顶板围岩的变形需求。 #### 应用案例 为了进一步验证新型可接长锚杆耦合支护系统的实际效果，研究人员将其应用于赵固一矿11031巷道的试验段中。实验结果表明，采用新型系统的顶板变形量比原始支护方案减少了约20%，顶板围岩从开挖到稳定所需的时间缩短了大约33%。此外，顶板变形稳定后顶板下沉速率也明显降低。 #### 结论与展望 新型可接长锚杆耦合支护系统不仅解决了大变形巷道顶板支护中存在的关键问题，还显著提升了支护效果。该系统的成功应用不仅为类似地质条件下的巷道支护提供了新的解决方案，也为未来的研究和发展指明了方向。随着技术的进步和材料科学的发展，预计可接长锚杆耦合支护系统将在更广泛的领域内得到应用，为保障矿山安全和提高开采效率做出贡献。 通过上述分析，我们可以看出，顶板可接长锚杆耦合支护系统是一种创新的技术手段，它在解决大变形巷道支护难题方面展现出了巨大潜力。随着未来研究的不断深入和技术的持续发展，这类系统有望在更多领域得到广泛应用。