大变形巷道螺纹钢锚杆优化设计及应用研究

韩军^1,2，张明¹，张怀东¹，TRAN Van Cong¹，CAO Chen^1,2,3，REN Ting³，赵象卓¹

1. 辽宁工程技术大学矿业学院2. 辽宁省煤炭资源安全开采与洁净利用工程研究中心3. 伍伦贡大学土木采矿与环境学院

摘 要：为了解决钱家营煤矿大变形巷道支护问题,根据锚杆外形参数研究、锚杆锚固失效模式判定和锚固力残余强度分析,设计出一种新型锚杆.运用锚固力学厚壁理论,研究了不同围岩强度与实验室套筒壁厚的等效关系,并通过实验室和现场的拉拔试验对设计的新型锚杆和煤矿原常规左旋锚杆进行了锚固力对比测试.建立了模拟钱家营煤矿地质力学条件的锚固力测试实验模型.实验结果表明:弹性模量为10～30 GPa的围岩,径向刚度与壁厚3～10 mm的铝套筒一致;弹性模量为30～70 GPa的围岩,径向刚度与壁厚3～7 mm的钢套筒一致;新型锚杆锚固力较矿用左旋锚杆分别提高了13%和16%,吸能能力提高了15%和55%,锚固效果显著提高,更适用于钱家营煤矿大变形回采巷道锚杆支护.

关键词：大变形巷道;锚杆外形优化;残余强度;厚壁理论;拉拔试验;