预紧力锚杆锁具的力学分析及应用
预紧力锚杆的应用已经在我国煤矿巷道支护中普及,但目前实际应用中仍存在预紧力水平与支护要求不匹配的问题,严重制约了锚杆支护在复杂条件下应用的发展。为解决这一问题,本文从以下两方面入手:一是探求预紧力大小对巷道围岩支护效果的影响;二是选择新的锚杆安装工艺提高锚杆预紧力,对锚杆锁具进行优化设计,并分析其可行性。
本文的主要研究结果如下:(1)分析预紧力对围岩支护效果的影响:通过数值模拟、理论分析的方法分析预紧力了对围岩的作用效果,得出了预紧力与巷道围岩变形量的关系,预紧力从0—80kN变化时,位移量和破碎区范围大小有明显降低,平均每提高10kN预紧力能缩小约2.3%的围岩位移量,表明保证与围岩相匹配的预紧力能有效提高围岩稳定性;(2)选择新的安装工艺:对比分析了传统的螺母式锁具与矿用夹片式锁具的利弊,矿用夹片式锁具安装工艺简单,且可以有效避免轴向扭转载荷的存在,在拉伸、剪切、弯曲载荷下,能有效降低最大应力值的34%、37%、53%,改善杆体的受力状况,提高杆体使用的安全可靠性,充分发挥杆体的力学性能;(3)优化设计夹片式锁具:通过实验室试验、数值模拟对矿用夹片 ...