2016年主要研究成果
一、我国煤矿巷道从1956年开始研究应用锚杆支护技术,至今已有60a。介绍了煤矿巷道锚杆支护技术的发展历程,不同时期采用的锚杆类型及应用条件;总结了煤矿巷道锚杆支护技术取得的研究成果,包括锚杆支护作用模式与支护理论;动态化、信息化的设计方法;支护材料与构件类型、力学性能及匹配性;施工工艺与机具;矿压监测方法与仪器;及锚杆支护在全国的推广应用情况.60a的研究与实践表明,我国煤矿已形成有中国特色的锚杆支护成套技术体系,锚杆支护成为煤矿巷道主体支护方式,为煤矿安全、高效建设与生产提供了可靠的技术保障。最后,根据我国煤矿巷道特点,提出了锚杆支护技术今后的发展方向与建议。
二、采用煤矿井下小孔径水压致裂地应力测量装置,在山西、陕西、内蒙古、宁夏、新疆等5省(自治区)的10余个浅部煤矿区,进行了88个测点的地应力测量,最浅测点的埋深仅为38 m。根据地应力测量数据,分析了浅部煤矿井下地应力分布特征与变化趋势,并与深部煤矿进行了比较。通过实例分析,介绍了地应力测量结果在浅部煤矿井下工程中的应用情况。浅部煤矿井下地应力受多种因素影响,测量数据离散性很大,随测点埋深的变化规律不明显;地应力场以σ_H>σ_h>σ_V型为主,水平应力占绝对优势。最大水平主应力与垂直主应力的比值主要集中在1~3之间;最小水平主应力与垂直主应力的比值大部分在0.5~2.0;平均水平主应力与垂直主应力的比值大多处于1.0~2.5;最大主应力与最小主应力之差同垂直主应力的比值离散性较大,最大值超过2。将地应力测量数据应用于浅部煤矿煤柱尺寸优化、锚杆支护参数设计,在保证巷道安全与支护效果的前提下,提高了煤炭资源采出率,降低了巷道支护成本。
三、在实验室进行了W形钢带、钢筋托梁两种锚杆组合构件的拉伸试验。W形钢带拉伸载荷-位移曲线分为4个阶段:初始承载阶段;弹性变形至屈服阶段;屈服后强化阶段;破断阶段。钢带承载能力、变形及破坏特征不仅取决于钢板厚度、宽度,而且与钢带孔形状、尺寸及加工工艺等有关。圆孔钢带与无孔钢带承载能力相差不大,而长圆孔钢带比无孔钢带承载能力有明显降低。无孔钢带在卡具部位撕裂,有孔钢带在孔处撕裂。钢筋托梁拉伸载荷-位移曲线在屈服阶段载荷持续缓慢增大,导致上屈服点后移。钢筋托梁承载能力主要取决于钢筋的力学性能与直径,其屈服与最大载荷普遍小于2倍相同直径圆钢的相应载荷,且屈服载荷的降幅大于最大载荷。钢筋托梁伸长率普遍小于同直径的圆钢,主要破坏方式为双纵筋颈缩、单纵筋破断。根据拉伸试验结果,分析了存在的问题,提出了改进建议。