锚杆支护金属网力学性能及传力机制试验研究

• Published in: 煤炭学报 Vol. 47; no. 4; pp. 1512 - 1522
• Main Authors: 原贵阳, 高富强, 娄金福, 李建忠, 王晓卿
• Format: Journal Article
• Language: Chinese
• Published: 中煤科工开采研究院有限公司,北京 100013 01.04.2022; 中国矿业大学(北京)能源与矿业学院,北京 100083; 煤炭资源高效开采与洁净利用国家重点实验室,北京 100013; 煤炭资源高效开采与洁净利用国家重点实验室,北京 100013%中煤科工开采研究院有限公司,北京 100013
• Subjects: 力学性能; 应力分布; 金属网; 传力机制; 锚杆支护
• ISSN: 0253-9993
• DOI: 10.13225/j.cnki.jccs.2021.0589

TD353.6; 鉴于目前井下金属网常见的强度及刚度失效2类破坏方式严重制约巷道安全可靠性问题,采用自主研发的金属网静载试验系统对3类金属网进行了测试,得到了 3类金属网在垂直载荷作用下的支护强度、刚度及变形破坏方式;借助有限元分析软件Ansys得到了 3类金属网在垂直载荷作用下的应力分布规律;采用理论分析的方法得到了 3类金属网的传力机制问题,并进一步根据3类金属网的力学响应特征、应力分布规律及传力机制分别给出了结构优化建议.研究结果表明:①金属网支护系统在垂直载荷作用下的载荷-位移曲线变化可分为载荷传递阶段、网丝变形阶段及结构破坏阶段3部分.②钢筋网具有高刚度支护特征,菱形网具有高强度支护特征,垂直载荷作用下经纬网的网丝错动会大幅度降低其支护强度及刚度.③钢筋网及经纬网以中心"十"字型区域内的网丝承受轴向应力,菱形网以中心"X"字型区域内的网丝承受轴向应力.④ 钢筋网支护系统在承载过程中呈现出中心"十"字型传力方式,菱形网呈现出中心"X"字型传力方式,经纬网网丝在外部载荷作用下由高应力区向低应力区滑移.⑤直接决定金属网支护作用的边界网丝,在垂直及水平方向上分别受到剪切及扭曲作用,且绑丝强度对边界网丝的水平扭曲作用影响较大.⑥3类金属网是否能进行有效支护,应围绕传力机制问题分别进行局部绑丝加固、节点约束防滑及配套锚杆间排距优化等加强措施.