松软煤岩体巷道锚固力防衰减理论与技术

《松软煤岩体巷道锚固力防衰减理论与技术》针对煤矿松软煤岩体巷道围岩松软破碎、锚固力低、衰减速度快等难题，通过理论分析、物理实验、数值模拟、相似模拟试验及井下试验等手段，系统研究了锚固孔底扩孔锚固的相关理论和技术。主要内容包括：地质力学测试及矿物成分分析，松软煤岩体巷道围岩变形破坏机理分析，松软煤岩体孔底扩孔锚固机理，锚固孔孔底扩孔装置参数优化及研发，松软煤岩体孔底扩孔锚固力学特性试验研究，松软煤岩体护表构件锚固力防衰减性能研究，井下工业性试验等。

前言
第1章绪论1
1.1研究目的及意义1
1.2国内外研究现状3
1.2.1松软煤岩体巷道支护理论研究现状3
1.2.2松软煤岩体巷道锚网支护研究现状4
1.2.3扩孔技术研究现状8
1.3存在的问题14
1.4主要研究内容14
第2章地质力学测试及矿物成分分析16
2.1引言16
2.2湾田煤矿工程地质概况16
2.3湾田煤矿围岩强度测试17
2.3.1围岩强度测试方法评述17
2.3.2围岩强度测试位置18
2.3.3测试结果19
2.4湾田煤矿围岩结构观测21
2.4.1钻孔窥视仪简介21
2.4.2观察过程及方法21
2.4.3顶板岩层分布及结构观测22
2.5新郑煤电工程地质概况26
2.6新郑煤电顶板岩层发育情况28
2.6.1测试仪器28
2.6.2测试过程29
2.6.3测试方案30
2.7岩石矿物成分分析37
2.7.1岩样选取37
2.7.2分析内容37
2.7.3测试方法39
2.7.4测试结果分析40
2.8小结41
第3章松软煤岩体巷道围岩变形破坏机理43
3.1松软煤岩体巷道围岩锚固性能测试43
3.1.1引言43
3.1.2巷道围岩锚固性能测试规定43
3.1.3锚固性能测试方法44
3.1.4湾田煤矿巷道围岩锚固性能测试方案45
3.1.5湾田煤矿现场测试结果分析45
3.1.6湾田煤矿锚索锚固性能测试结果分析48
3.1.7新郑煤电巷道围岩锚固性能测试49
3.2锚杆(索)锚固性能的影响因素分析52
3.3松软煤岩体巷道围岩变形特征分析53
3.3.1巷道周边和深部岩体的变形规律54
3.3.2巷道支护阻力与围岩变形的关系55
3.4小结57
第4章松软煤岩体孔底扩孔锚固机理及力学分析58
4.1松软煤岩体锚杆锚固系统受力特征分析58
4.1.1锚杆锚固失效特征分析58
4.1.2锚固剂与钻孔围岩黏结失效特征分析60
4.1.3锚杆与锚固剂黏结失效特征分析62
4.1.4锚杆锚固力的影响因素分析62
4.2松软煤岩体锚固孔孔底扩孔机理64
4.2.1扩孔方式的选择64
4.2.2单翼倒楔形扩孔装置及扩孔机理分析65
4.3锚固孔孔底扩孔锚固原理66
4.3.1锚固原理分析66
4.3.2扩孔锚固状态下锚固剂-围岩界面受力特征分析67
4.3.3扩孔锚固可行性分析68
4.4扩孔锚杆力学变化特征70
4.4.1扩孔锚固失效形式70
4.4.2锚固力变化过程70
4.4.3锚杆位移变化特性73
4.5锚固孔孔底扩孔段围岩力学特征分析74
4.6小结76
第5章锚固孔孔底扩孔装置参数优化及研发77
5.1孔底扩孔数值模拟方案设计77
5.1.1方案设计77
5.1.2数值模拟软件选择77
5.1.3数值模拟参数计算79
5.2数值模拟对比试验80
5.2.1数值模拟结果分析80
5.2.2数值模拟综合分析96
5.3孔底扩孔参数的优化96
5.3.1倒楔形扩孔参数的数值模拟优化分析96
5.3.2方案一数值模拟分析96
5.3.3方案二数值模拟分析100
5.3.4方案三数值模拟分析104
5.3.5数值模拟对比分析107
5.4锚固剂的搅拌效果试验109
5.4.1锚固剂搅拌效果试验的必要性109
5.4.2锚固剂搅拌效果试验方案109
5.4.3锚固剂选择及使用量的计算110
5.4.4试验过程111
5.4.5锚固剂搅拌效果试验分析113
5.4.6锚固剂搅拌效果原因分析115
5.5单翼倒楔形扩孔装置的研发116
5.5.1单翼倒楔形扩孔机具结构设计116
5.5.2单翼倒楔形扩孔机具工作原理117
5.5.3孔底扩孔数值模拟分析118
5.6小结120
第6章松软煤岩体孔底扩孔锚固力学特性试验研究121
6.1锚固孔扩孔锚固性现状121
6.2松软煤岩体孔底扩孔锚固力衰减特性试验研究121
6.2.1试验方案设计121
6.2.2试验仪器及试验原理123
6.2.3试验过程125
6.2.4试验结果与分析.126
6.2.5锚固力影响因素分析129
6.3动压作用下扩孔锚固力学性能试验研究131
6.3.1采动影响对巷道锚杆支护的研究现状131
6.3.2试验方案132
6.3.3试验过程133
6.3.4试验原理134
6.3.5无动压荷载作用下锚固力变化特征分析136
6.3.6动压荷载作用下锚固力变化特征分析137
6.3.7动压荷载扰动锚固力试验结果分析141
6.3.8动压荷载扰动下锚固力变化原因分析142
6.4孔底扩孔锚固井下试验研究142
6.5小结144
第7章松软煤岩体护表构件锚固力防衰减性能研究145
7.1金属网对围岩的稳定作用机理145
7.2松软煤岩体锚杆支护网的问题146
7.3钢筋网握勾装置研发及井下应用147
7.3.1引言147
7.3.2钢筋网握勾装置设计及使用工艺148
7.4小结150
第8章井下工业性试验151
8.1新郑煤电井下工业性试验151
8.1.1试验巷道位置及工程地质条件151
8.1.2试验巷道初始支护设计方案152
8.1.3井下施工工艺及安全技术措施156
8.1.4巷道支护矿压监测158
8.1.5采动影响下扩孔锚固锚杆轴力变化161
8.2湾田煤矿井下工业性试验162
8.2.1工程地质概况162
8.2.2试验巷道锚网支护参数设计163
8.2.3试验巷道锚网支护材料设计164
8.2.4井下施工工艺及安全技术措施166
8.2.5矿山压力监测及数据分析168
参考文献169