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        擴(kuò)大頭錨桿的變形特性及其抗拔承載力分析

        2018-02-13 21:53:49甘劍鋒
        建材與裝飾 2018年9期
        關(guān)鍵詞:規(guī)格錨索螺栓

        甘劍鋒

        (吉林大學(xué)建設(shè)工程學(xué)院 130000 中國建筑第八工程局有限公司 300000)

        1 錨桿支護(hù)理論

        錨巖支護(hù)體理論認(rèn)為錨桿能加固巷道的圍巖,形成一個組合體,即錨巖支護(hù)體,它不僅具有自承能力,而且能承受因巷道開挖或采礦影響而產(chǎn)生的礦山壓力。它是通過理論和實(shí)踐證明,提高預(yù)緊力螺栓有利于錨巖巷道支護(hù)的形成,并提高其強(qiáng)度,以產(chǎn)生更大的承載能力。錨定支架,在每個桿段和托盤粘合劑之間形成一個雙錐。錐的張開角與巖層的摩擦角有關(guān),與它穿過的裂隙層理有關(guān)。在錨巖支護(hù)體中,由錨桿所造成的應(yīng)力沿粘著段和沿托盤的邊緣最大,在錐體的底部應(yīng)力的強(qiáng)度最小。

        2 高預(yù)緊力錨桿支護(hù)技術(shù)

        錨桿可以提高錨固體力學(xué)參數(shù),提高峰值強(qiáng)度和殘余強(qiáng)度后巖石的強(qiáng)度特別是錨固強(qiáng)度得到加強(qiáng),形成一個共同的承載結(jié)構(gòu),充分利用圍巖的承載能力,與錨桿支護(hù)強(qiáng)度T改進(jìn)和加強(qiáng),在一定程度上的錨固強(qiáng)度,能保持周圍巖體的穩(wěn)定性?,F(xiàn)有錨桿錨索支撐體系可應(yīng)用于淺部。

        (1)發(fā)展錨桿支護(hù)技術(shù)的要點(diǎn)是足夠的錨桿支護(hù)強(qiáng)度和初錨力,適當(dāng)加大錨桿長度,及時錨固,特別應(yīng)加強(qiáng)幫、角的控制。

        支護(hù)強(qiáng)度:改善材質(zhì)。發(fā)展合格的高強(qiáng)、超高強(qiáng)錨桿;加大錨桿直徑。

        初錨力:在現(xiàn)有風(fēng)動條件下,改善結(jié)構(gòu),完善施工工藝,實(shí)現(xiàn)15~20kN。

        錨桿長度:加長后控制大塑性區(qū)和破碎區(qū)。

        及時錨固:除注意頂板外,還應(yīng)注意兩幫。

        (2)發(fā)展高(超高)強(qiáng)度錨桿的理論依據(jù)

        3 巷道圍巖支護(hù)技術(shù)的發(fā)展

        目前,學(xué)者們更多地認(rèn)識到在深部大流變圍巖巷道支護(hù)中,支護(hù)結(jié)構(gòu)與圍巖共同承載的匹配與偶合作用的重要性。錨桿、錨索及剛性金屬支架等支護(hù)材料與巷道圍巖相比,從材料剛度、強(qiáng)度、變形特性、結(jié)構(gòu)特性等方面都存在明顯差異,因此要實(shí)現(xiàn)支護(hù)材料與圍巖在剛度匹配、強(qiáng)度匹配、變形匹配、結(jié)構(gòu)匹配并非容易,因此在深井高地應(yīng)力煤巷的支護(hù)中,如果出現(xiàn)剛度、強(qiáng)度、結(jié)構(gòu)變形中某一方面的不匹配與不偶合,就不可避免會出現(xiàn)支護(hù)結(jié)構(gòu)的強(qiáng)度失穩(wěn)、變形失穩(wěn)和結(jié)構(gòu)失穩(wěn)等。

        4 深井高地應(yīng)力煤巷支護(hù)的改進(jìn)措施

        4.1 巷道斷面形狀采用圓弧形放頂掘進(jìn)

        在不支護(hù)頂板的情況下,后拱是自然平衡的拱,因此拱隧道具有更均勻的受力和最大的承載能力。圓弧段是讓煤層頂部最容易落下或彎曲的部分人工放出的巖石,使巷道具有較好的承載效果。

        上順槽:當(dāng)挖掘,我們需要巷道支護(hù)為煤體,所以巷道斷面設(shè)計(jì)為切向拱截面,底部和上部兩側(cè)全煤,和屋頂?shù)捻敳糠?00mm。

        下順槽:回采時,巷道上部為煤體,下部不需要。因此,巷道斷面設(shè)計(jì)為兩肩高的圓弧拱段,下部為整個巖層或下部煤層的一小部分,上部為整體煤。

        4.2 采用高預(yù)應(yīng)力錨桿

        (1)高預(yù)應(yīng)力錨桿支護(hù)要求

        隨著開采深度的增加,地應(yīng)力的增大,圍巖松動圈也增大,巷道支護(hù)中的錨桿規(guī)格也應(yīng)加長,發(fā)展成預(yù)應(yīng)力高強(qiáng)錨桿。錨桿主要是改善圍巖應(yīng)力狀態(tài),它是由二維應(yīng)力狀態(tài)變?yōu)槿驊?yīng)力狀態(tài),限制膨脹變形,提高自身實(shí)力,從而提高加固圍巖的自承載能力,嚴(yán)格的說是一種錨桿加固的方法。

        (2)支護(hù)參數(shù)確定的原則

        高可靠性和安全性,盡可能減少維修期間的數(shù)量或僅在道路維修期間進(jìn)行局部維護(hù)。支護(hù)參數(shù)和支護(hù)材料規(guī)格適應(yīng)性強(qiáng),施工可行。由于地下巷道圍巖條件的巨大變化,考慮支護(hù)的合理性,可以考慮多種支護(hù)參數(shù)和支護(hù)材料規(guī)范,但這不利于巷道的施工和管理。因此,盡可能使用統(tǒng)一的支持材料和材料規(guī)范。在滿足前兩項(xiàng)原則的前提下,經(jīng)濟(jì)是合理的。

        (3)支護(hù)方案

        錨桿支護(hù)初始設(shè)計(jì)采用有限差分?jǐn)?shù)值計(jì)算的程序設(shè)計(jì)flac3.3。巷道采用高預(yù)緊錨索和錨索聯(lián)合支護(hù)體系。

        螺栓的形式和規(guī)格:桿體選用25#左旋無縱筋錨桿,長度為2.4m,桿的尾部是M27,和軋制過程中形成。極限破壞力400kN、屈服極限和294kN,伸長率為17%。擰緊扭矩可達(dá)800N。利用空氣觸發(fā)緊固螺母。

        錨固方法:樹脂加長錨固兩錨地,一是k2835,另z2860,鉆頭的直徑為32mm,和錨固長度1440mm。

        帶鋼規(guī)格:采用W鋼帶保護(hù)前,帶鋼規(guī)格:厚度5mm,寬280mm,長度380萬美元,3.5m1.8。

        連接配件:高強(qiáng)度螺栓和螺母M27×3,高強(qiáng)度尼龍墊圈托盤,托盤采用拱型高強(qiáng)度的托盤,和承載能力不小于40t。

        網(wǎng)孔規(guī)格:使用金屬的經(jīng)度和緯網(wǎng)保護(hù)上,網(wǎng)格尺寸為4.5×0.9m,3.6×1.9×0.9m0.9m,網(wǎng)格為 50×50mm,和材料 10# 線。

        錨桿布置:錨桿排距0.8m,每排12個螺栓,錨桿間距900mm1100mm的錨桿間距、錨桿間距800mm。

        (4)高預(yù)緊力錨桿支護(hù)特點(diǎn)

        螺栓的預(yù)緊力高預(yù)緊力,增加主動錨結(jié)合的圍巖,以控制圍巖的變形,全螺紋鋼錨桿預(yù)緊力比較低,可以降低支護(hù)密度;高預(yù)應(yīng)力錨桿不易松動,爆破振動的影響比其他類型小螺栓的影響,如全螺紋鋼錨桿松動迎頭10m范圍內(nèi)更為嚴(yán)重;左掛體高預(yù)緊力螺栓螺紋和螺栓就掛線,目前已安裝的正確懸掛緊固螺母的工具,左右懸掛線安裝有攪拌錨固劑,可以提高E錨固段錨定效應(yīng)的致密性好;高預(yù)應(yīng)力錨桿機(jī)械安裝,可靠性高的安裝,避免隨機(jī)性的人工操作,確保安裝質(zhì)量和全螺紋鋼錨桿采用人工緊固扳手,任意難以保證足夠的預(yù)緊力。

        [1]馬振乾.厚層軟弱頂板巷道災(zāi)變機(jī)理及控制技術(shù)研究[D].中國礦業(yè)大學(xué)(北京),2016.

        [2]張永政.錨固結(jié)構(gòu)面剪切破壞聲發(fā)射特性及錨固機(jī)理宏細(xì)觀研究[D].山東科技大學(xué),2017.

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