复合扩管式锚索恒阻器的研发与试验研究

作者：贾后省; 王林; 刘少伟; 江文渊; 彭博; 付孟雄; 张志明^*

来源：煤炭学报, 2023, 1-12.

DOI：10.13225/j.cnki.jccs.2023.0944

• 大变形巷道
• 复合扩管
• 锚索恒阻
• 拉伸试验

深部高应力、软弱围岩、强烈采动影响等条件下的巷道围岩频繁出现大变形，此类围岩大变形支护可控性普遍较差，常规锚索因其较低的延伸率无法适应巷道大变形而大量破断或锚固失效，导致巷道出现冒顶隐患。针对此类问题，研发了一种与常规锚索配合使用的复合扩管式恒阻器，其结构主要由止进端盖、扩径管、一体式托盘和锥式锁具组成，通过锥式锁具克服扩径管“扩胀—摩削”所产生的近似恒定的复合阻力，实现围岩大变形过程中的锚索支护阻力恒定，通过理论分析、数值模拟和静力拉伸试验等综合研究方法，系统分析和试验了复合扩管式恒阻器的力学特性和工作稳定性，掌握了该恒阻器扩径增量、锁具锥角对扩径管变形及恒阻器复合阻力的影响规律。试验结果表明：恒阻器复合阻力主要分为阻力快升段和近恒定阻力段两个过程，且近恒定阻力段作为主要阶段达到试验全程的85%～90％；锁具锥角、扩径增量直接影响了扩径管变形及恒阻器力学特性，锁具锥角小于20°时，扩径管变形均匀且恒阻器复合阻力发挥稳定，而扩径增量则决定了恒阻器复合阻力的大小，可通过调整扩径增量获取需要的锚索恒阻力；φ17.8mm锚索条件下，当锁具锥角为15°、扩径增量为5mm时，恒阻器恒定阻力约为265.92kN，φ21.8mm锚索条件下，当锁具锥角为15°，扩径增量为8mm时，恒阻器恒定阻力约为424.15kN，且工作状态稳定可靠，可较好的符合大变形巷道的恒阻支护要求。此外，该恒阻器还具有工作稳定性强、恒阻行程及阻力可调、结构简单、安装便捷等特点，是大变形巷道围岩控制技术的有效补充。

• 单位
  河南理工大学; 山东大学