煤矿软弱围岩锚固力提升：扩孔机理与试验研究

本文主要探讨了煤矿软弱围岩巷道锚杆支护中锚固系统失效的问题，特别是在破碎、稳定性较差的岩层中，锚固力不足是一个普遍存在的挑战。作者刘少伟等人针对这一问题进行了深入研究，他们发现锚固剂黏结失效是导致锚固系统失效的关键因素。 通过对普通钻孔、圆柱扩孔、正楔形扩孔和倒楔形扩孔四种不同锚固系统的比较分析，他们利用锚固体极限拉拔强度、锚固剂与锚杆之间的黏结面应力以及位移作为关键评估指标。实验结果显示，正楔形扩孔表现出最好的锚固性能。他们进一步通过理论分析和实验证明，正楔形扩孔可以有效改善锚固剂在孔底的分布，增强其与岩石的接触面积，从而提高锚固力。 作者特别关注锚固剂与锚杆黏结面的应力分布特性，发现当楔角设置为40°时，正楔形扩孔的效果最为理想。这一发现对于优化锚固工艺具有重要意义，因为它揭示了如何通过精确控制扩孔形状来改善锚固系统的效能。 为了验证这一理论，研究团队设计并研发了一种专门针对正楔形扩孔的扩孔机具，并在实验室环境下进行了锚杆孔钻扩与锚固系统拉拔试验。实验结果证实了正楔形扩孔确实能够提升锚固系统的锚固力，从而有效解决软弱围岩巷道锚固失效的问题。 这项研究对煤矿巷道锚杆支护技术提供了重要的理论支持和实践指导，特别是在软弱围岩条件下，正楔形扩孔和相应的扩孔机具的应用，有望显著提升煤矿巷道的安全性和稳定性。此外，研究还强调了基础理论研究与实际工程应用的结合，为锚杆支护技术的发展开辟了新的路径。