Page 178 - 采矿工程中采矿工艺与技术研究

Research on Mining Technology and Technology in Mining Engineering
采矿工程中采矿工艺与技术研究

智能系统。
目前，我国巷道锚杆支护的设计依然处于经验阶段，设计优化对于锚杆支护
设计具有重要意义，不仅能保证良好的支护效果，还能减少支护材料使用量和节

约支护成本，可靠有效的优化方法一直是国内外相关研究学者的研究重点，并取
得了一定的研究成果。ZHANG 等利用正交试验法开发出锚杆—围岩耦合系统统
一支护参数优化程序，其主要内容为通过正交试验法设计试验方案，利用方差分
析 FLAC3D 数值模拟结果，并建立锚杆支护参数的多元线性回归分析模型，定

量分析锚杆关键参数的影响，进而优化锚杆支护参数；此外，CHEN 等通过计算
岩石应力方向及大小的变化，绘制出二维应力分布图，以此确定锚杆最优安装位
置，并提出了基于岩石应力分布变化确定锚杆最佳安装位置的算法；刘海雁等采
用正交数值模拟方法研究了锚杆长度、预紧力及顶帮锚杆安装角三者对巷道稳定

性的影响规律，并通过正交设计矩阵分析法获得了三者的影响权重，从而实现巷
道锚杆支护参数设计优化。除此之外，还有基于模糊可拓综合评价方法、能量平
衡的巷道支护技术原理、交互式偏好多目标进化算法等优化设计方法。
（三）锚杆支护材料研究进展

1. 新型锚杆材料
自 1956 年开始锚杆应用于我国巷道支护，经历 60 多年的研究发展，锚杆
支护已发展为巷道的主要支护方式，其支护率高达 75% 以上。我国最早使用的
金属锚杆是由普通碳素结构钢制成的 Q235 锚杆，其抗拉强度达 380MPa，但仅

适用于简单地质条件。之后，利用锚杆专用高强度钢材研发了高强度锚杆，如牌
号 BHRB500、BHRB600 的杆体钢材，其抗拉强度分别达 670、800MPa，伸长
率均为 18%，另外，还通过对普通螺纹钢进行热处理从而提高锚杆杆体强度，
如型号 BHTB600 的锚杆钢材抗拉强度为 780MPa，是 Q235 钢材的 2.1 倍，屈服

强度为 600MPa；CRMG700 超高强锚杆钢材抗拉强度高达 859MPa，较 Q235 钢
材相比提高 55.8%，屈服强度为 721MPa，延伸率达 22%。为了保证锚杆强度的
同时，能够对杆体施加高预应力，又研制出矿用预应力钢棒锚杆，其抗拉强度超
过 1270MPa，可施加的预应力最高可达 120kN，较高强锚杆显著地降低了支护

成本。另外，为提高锚杆的锚固效果，杆体表面螺纹从右旋发展为左旋，韩军等
通过对螺纹几何参数的优化，研制出新型矿用左旋螺纹钢锚杆。玻璃钢是制作非
金属锚杆的常用材料，赵象卓等研发出 27mm 大直径玻璃钢锚杆，其拉断荷载达

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