矿用锚索捻距与拉伸力学性能及锚固效果关系研究

• Published in: 煤炭学报 Vol. 49; no. z1; pp. 80 - 91
• Main Authors: 刘少伟, 窦智, 付孟雄, 贾后省, 王宝华
• Format: Journal Article
• Language: Chinese
• Published: 煤炭安全生产与清洁高效利用省部共建协同创新中心,河南焦作4540032%河南理工大学能源科学与工程学院,河南焦作 454003%郑州煤炭工业集团新郑煤电有限责任公司,河南新郑 451100 2024; 河南理工大学能源科学与工程学院,河南焦作 454003
• Subjects: ultimate load of anchor cable; 矿用锚索; 锚索锚固效果; mine anchor rope; 锚索锚固力; best length of lay; 最佳捻距; anchoring effect of anchor cable; anchor cable anchorage force; 锚索极限载荷
• ISSN: 0253-9993
• DOI: 10.13225/j.cnki.jccs.2022.1469

TD353; 矿用锚索主要由多根钢绞线缠绕而成,具有可弯曲、抗破断能力强及成本低廉等优点,在煤矿巷道围岩,特别是巷道顶板稳定性控制中广泛采用.捻距是制作锚索的重要参数之一,当选取煤矿锚索时,因了解尚浅而往往忽略这一参数.为探究捻距参数对锚索拉伸力学性能与锚固效果是否存在影响,论文采用理论分析与室内试验相结合的方法,初步厘清了捻距参数对锚索拉伸时的几何变形特征的影响,明晰了其对锚索锚固力的影响机制.基于试验获得的锚索拉伸及锚固拉拔数据构建数值模拟模型,与井下试验结果进行对比,得到了捻距与其极限拉伸载荷、最大锚固力的关系式,获取了能够充分发挥锚索拉伸力学性能与锚固效果的最佳捻距.研究结果表明:当锚索受到拉伸时,在一定范围内捻距与延伸率的关系为负相关,与拉伸极限载荷的关系为正相关;锚索-锚固剂界面存在一定的几何匹配关系,当捻距减小至其13倍公称直径时,最大锚固力随着捻距的减小而增大;综合分析锚索极限拉伸载荷与最大锚固力等因素发现,能够充分发挥锚索拉伸力学性能与锚固效果的最佳捻距为13～14倍公称直径.研究成果增加了锚索捻距对拉伸力学性能影响的认识,明晰了对其锚固机制的理解,为锚索制作及选取煤矿锚索提供了参考及理论支撑.