玻璃钢锚杆煤帮支护失效机理及让压可延伸新结构研究

• 作 者: 张贺
• 机 构: 安徽理工大学
• 出 处: 安徽理工大学
• 发表日期: 2013年01期
• 关键词: 煤帮变形 玻璃钢锚杆 支护失效 数值模拟 让压可延伸结构

玻璃钢锚杆作为一种新型的锚杆有着本身的特点,如质量轻、易切割、耐腐蚀和价格低等,而且在综采工作面回采巷道支护时,不会受采煤机切割而产生火花,因此被大量使用于回采巷道。与顶板岩层相比,煤帮一般强度较低,因此煤帮变形较大,在这种条件下使用玻璃钢锚杆加固时常出现支护失效。目前针对煤帮变形机理、变形规律及玻璃钢锚杆支护失效机理没有系统的研究。对于普通的玻璃钢锚杆在煤帮变形较大的条件下出现的问题,研究新型玻璃钢锚杆结构成为本文的研究目标。本文通过理论分析研究了煤帮位移的影响因素：侧压系数、煤层内摩擦角、煤层厚度、开采深度,发现煤帮位移量随侧压系数、开采深度、煤层厚度增大而增加,随煤层内摩擦角增大而减小；通过数值模拟方法分析煤帮在掘进、回采期间的变形规律：在受回采动压影响时煤帮的变形量急剧增大,煤帮塑性区的范围向深部发展；分析了煤帮变形的几个影响因素,得出的结论与理论分析所得结果相符合,其中煤帮变形随着煤层内摩擦角增大而减小。通过数值模拟计算和现场实测分析玻璃钢锚杆的失效机理：延伸率较低的玻璃钢锚杆不能适应较大煤帮变形,从而导致支护失效；对玻璃钢锚杆在煤巷中的适用条件研究结果得出：玻璃钢锚杆煤帮支护失效受地应力(采深)、侧压系数、内摩擦角、粘聚力等因素影响,玻璃钢锚杆适用在埋深较浅、煤体强度较大等条件较好的巷道。提出新的让压可延伸玻璃钢锚杆结构,通过理论分析设计出让压可延伸玻璃钢锚杆结构,再对各个参数(金属管的内径d0,金属管壁厚t,扩径系数Ψ,金属管扩径应力σ,金属管与锥形螺母之间的摩擦系数μ,锥形螺母的锥角α)进行分析,得出优化结构方案。