矿用锚索预紧效应深度解析与计算策略

本文主要探讨了矿用锚索预紧效应在锚固效能中的关键作用以及其与锚索张拉锁定过程的关系。预紧力作为锚固系统的重要参数，对锚固串群效应有着显著影响。作者利用ANSYS软件进行模拟，对比了张拉力与预紧力的概念，两者虽有区别但相互关联，张拉力是锚索初始安装时施加的力量，而预紧力则是在张拉过程中逐渐形成的，对锚索稳定起着决定性作用。 文章通过构建拉簧串联模型，深入解析了锚索从张拉到锁定阶段，各个环节的受力变化过程，从而推导出预紧力形成的计算公式，并给出了具体的计算实例。研究结果表明，预紧力的大小与几个关键因素密切相关：持压力（即锚索在锚固后实际承担的荷载）、围岩的强度（软岩会使预紧力的作用更为明显），自由段长度（过长可能导致预紧力流失），以及夹片的跟随性能（良好性能有助于提高预紧力）。 在工程实践中，要兼顾预紧力的高效形成和长期保持，采用策略如超张拉（即预先超过设计张拉力）、补偿张拉（根据实际情况调整张拉力度）、优化自由段长度（确保预紧效果）、合理设置限位距离和改进限位方式，以及进行锚索注脂（防止锈蚀，保持预紧状态）等措施。这样可以最大化锚索的支护性能，确保巷道稳定性。 关键词集中在锚索、张拉力、预紧力和锁定转化率，这些概念在矿井支护工程中具有核心地位，对于提升施工效率和安全性具有重要意义。整个研究基于国家自然科学基金、河北省高校科研资助项目和唐山市科技计划的支持，作者刘建庄等人从理论和实践两个层面深入探讨了这一关键技术问题。