基于玻璃钢锚杆尾部破断机理的尾部新结构研究.pdfVIP

中国软岩工程与深部灾害控制研究新进晨 基于玻璃钢锚杆尾部破断机理的尾部新结构研究 李英明1，马念杰2 (1安徽理工大学能源与安全学院淮南2320012中国矿业大学(北京)资源与安全学院北京100083) 摘要：在锚杆支护巷道中，经常出现锚杆尾部断裂的现象。本文根据煤帮支护的特点，分析了玻璃钢锚杆尾部破断 机理；对玻璃钢锚杆尾部结构进行了研究，提出了新的锚尾结构—金属套管压痕式结构，介绍了加工制造工艺。 这一结构锚杆在正常受力和偏心受力实验，表明新型玻璃钢锚杆尾部具有连接性能优良和防偏心破断能力。 关键词：煤帮支护、玻璃钢锚杆、锚尾、偏心载荷、环向压痕式 的作用，主有有两种情况：一是由于锚杆钻孔与支 1引言 护煤帮表面不垂直，而成一定的角度(如图1(a)所 示)。角度与偏心载荷作用的关系如下表所示。另 当巷道开挖后，在两帮产生了集中应力，巷帮煤 一种情况是由于巷道施工壁面不平整，托盘局部 体由原来的三向变为双向应力状态。在集中应力作 受力(如图l(b)所示)。下面就从理论上分析一下 用下，煤帮支承点向煤体深部发展【11。由于煤体本身 偏心载荷作用下锚尾的受力。 比较松软，就会出现不同程度的片帮。煤体的片帮加 大了巷道支护跨度，增加了巷道支护的困难性。 因此，煤帮支护越来越受到人们的重视，现在 普遍采用锚杆支护来加固煤帮。煤帮使用的锚杆应 该同时满足如下两条要求第一，在正常工作状态下 不应发生破坏，以保持煤帮的稳定性，防止煤壁片 帮；第二，具有可切割性，在采煤机割煤过程中遇 到帮锚杆时能够将其割断，避免产生火花。 为了满足第一条要求，锚杆整体必须具有较大 的抗拉和抗剪强度；为了满足第二条要求，又必须 陟 F点杆 要锚杆抗剪强度尽可能的低。要使锚杆同时满足这 圪 √L托盘 两种相互矛盾的性能，现有锚杆是不可能实现的： ， 金属锚杆抗剪强度太高，不可切割；竹锚杆和木锚 杆强度都太小，锚固力不够，不能满足支护要求。 (b) 玻璃钢锚杆的出现为我们解决上述矛盾提供 图1受偏心载荷锚杆施工示意图 了可能。现在国内生产的玻璃钢锚杆大多具有可切 为了便于分析，我们假定锚尾处于纯偏心载荷 割性、抗拉强度高。但大量的井下应用实践证明， 的工作状态，并假定载荷作用在螺母内切圆周线上 煤帮使用的无论是玻璃钢锚杆还是其它木锚杆、竹 且为一集中力。计算模型如图2所示。以锚杆轴线 锚杆，锚杆破坏(失效)几乎都是锚杆尾部先发生破 为x轴，截面的两个形心主惯性轴为Y轴和z轴。 断，锚头和杆体很少遭到破坏。所以有必要对其破 设偏心拉力Q平行于杆体轴线，其在截面上的作用 断机理和锚尾结构进行研究。 点尸在第一象限内，坐标为期和ZQ(图2(a))。 将偏心拉力Q先向Y轴上的(YQ，o)点简化，然 2玻璃钢锚杆尾部破断机理 后再向形心(O，0)简化，于是原偏心拉力Q转化 为：作用于XZ及XY平面内的弯曲力偶矩为Mo 煤帮安装锚杆后，锚杆尾部常会受到偏心载荷 =Q。ZQ，gzu_豌。 作者筒介一李英ufJ(1975一)，男，讲师。2007年毕业于中国矿业大学(北京)，获博士学位。主攻方向为煤巷锚杆支护