钻锚一体化锚杆随钻测量岩石强度试验研究
姜鹏飞1
张炜2
陈志良3
王子越4
罗超3
郭吉昌3
刘畅3
孙洋3
1.煤炭科学研究总院 开采研究分院,北京 100013;中煤科工开采研究院有限公司,北京 100013;中煤科工(天津)岩层智控科技有限公司,天津 300450;天地科技股份有限公司,北京 100013;煤炭智能开采与岩层控制全国重点实验室,北京 1000132.煤炭科学研究总院 开采研究分院,北京 100013;中煤科工开采研究院有限公司,北京 1000133.煤炭科学研究总院 开采研究分院,北京 100013;中煤科工开采研究院有限公司,北京 100013;中煤科工(天津)岩层智控科技有限公司,天津 3004504.煤炭科学研究总院 开采研究分院,北京 100013;中煤科工开采研究院有限公司,北京 100013;中煤科工(天津)岩层智控科技有限公司,天津 300450;天地科技股份有限公司,北京 100013
摘要：岩石单轴抗压强度是评估岩石力学性质的重要参数,实时、准确地获取锚杆钻进过程中的岩石单轴抗压强度对于指导巷道顶板支护设计、锚固作业具有重要意义.基于钻锚一体化锚杆和钻臂搭建了钻锚一体化锚杆随钻感知试验系统,试验系统可实时监测液压系统的液压缸、液压马达及钻箱位移等参数.通过对各参数特性、单一参数及组合参数随岩石强度变化的关系进行分析,获得钻进单位体积岩石时液压缸、液压马达及系统所做总功与岩石强度的关系,并对比了各参数的优劣性.研究结果表明:液压系统单一参数及组合参数与岩石单轴抗压强度有一定的相关性,部分参数相关性系数较高,液压缸进油端、回油端拟合函数相关性系数分别为 0.840 8和 0.849 7;钻箱钻进速度随试样单轴抗压强度变化的拟合函数相关性系数最高,为0.953 3;其次是液压马达做功、系统总功以及液压缸做功,分别为0.921 5、0.895 0 和0.855 2.液压缸回油端压力拟合函数效果最好,误差率为 14.33%,小于 15%;其次是钻箱钻进速度,误差率为 16.12%,小于 20%;钻进系统所做总功、液压马达做功、液压缸做功误差率分别为20.73%、21.79%和 23.78%,均小于 25%,预测效果较好.液压马达做功系统做功占主要部分,平均占比 99.22%,随着岩石强度的增加,液压马达做功占系统总功逐渐下降.总体来看,液压缸进油端压力、回油端压力、钻箱钻进速度、液压马达做功、系统总功及液压缸做功随试样单轴抗压强度变化的拟合函数相关性系数较高.研究结果为钻锚一体化快速掘进、巷道围岩稳定性评估、锚杆支护方案优化等提供了依据.
关键词：巷道支护快速掘进钻锚一体化随钻测量单轴抗压强度
分类号：TU45(土力学、地基基础工程)
资助基金：国家重点研发计划(2023YFC2907602)国家重点研发计划(2022YFB4703604)国家自然科学基金(52374125)中国煤炭科工集团重点基金资助项目(2023-TD-ZD011-003)中国煤炭科工集团重点基金资助项目(2023-TD-ZD011-004)
论文发表日期：2025-02-27
在线出版日期：2025-08-15（本平台首次上网日期，不代表文献的发表时间）
页数：19( 63-81 )
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