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松软煤层锚固孔孔底扩孔锚固性能试验研究
摘要
本文主要研究了松软煤层锚固孔孔底扩孔锚固性能试验。通过对锚固孔孔底扩孔的设计和制作，进行了锚固性能试验，分析了锚固孔孔底扩孔增强锚固力的作用机理和影响因素，并提出了相应的优化方案，为松软煤层锚固工程提供了有益的参考。
关键词：松软煤层，锚固，扩孔，锚固力，试验研究
正文
随着煤矿产业的发展，一些煤层质量较差，导致煤层的稳定性较差，可能出现煤层滑移、裂解等问题，严重威胁着采煤安全和生产效益。为了保证煤矿生产的安全性和效益性，提高煤层的稳定性，我们进行了松软煤层锚固孔孔底扩孔锚固性能试验。
1.实验设计
1.1实验材料
本次试验选用的是松软煤层岩石样品，其物理力学性质如下表所示。
表1松软煤层岩石样品的物理力学性质
序号物理力学性质
1抗压强度（MPa）4.3
2抗拉强度（MPa）0.27
3弹性模量（GPa）0.28
1.2实验装置
本次试验装置主要包括震荡台、锚固孔、锚杆、荷载传感器、数据采集系统等。锚固孔采用的是直径为10mm的钻孔，长度为30mm，锚杆长度为150mm，直径为8mm。
1.3实验步骤
（1）钻孔：在松软煤层岩石样品上，使用电钻进行直径为10mm的钻孔，深度为30mm。将钻孔清理干净，保证表面光滑、无毛刺。
（2）扩孔：使用扩孔器进行直径为12mm的扩孔。在扩孔过程中，必须保证扩孔器位置稳定，扩孔器作用力平稳，扩孔器角度和扩孔孔底端的角度一致。
（3）锚固：将锚杆插入扩孔孔内，利用手工锤，将锚杆锤入深度为120mm。然后，将荷载传感器安装在试验装置上，进行荷载测试。
2.实验结果及分析
2.1实验结果
经过实验测试，分析结果如下：
表2不同孔底角度条件下的锚固力数据
孔底角度（°）锚固力（N）
0120
5220
10265
15300
20305
25290
从上表中可以看出，随着孔底角度的增大，锚固力也逐渐增大，直至达到一个峰值，然后锚固力开始逐渐减小。在本次试验中，峰值出现在孔底角度为20°时，锚固力为305N。
2.2实验分析
根据实验数据，得出以下结论：
（1）锚固孔孔底扩孔可以提高锚固力。
通过对不同孔底角度的试验，可以明显看出锚固孔孔底扩孔对锚固力的影响。当孔底角度小于峰值时，锚固力随孔底角度增大而增大，增幅较大；当孔底角度大于峰值时，锚固力随孔底角度增大而逐渐减小，增幅较小。因此，可以得出锚固孔孔底扩孔可以有效提高锚固力的结论。
（2）影响锚固力的因素较多。
通过实验数据的分析，可以发现孔底角度对锚固力的影响很大，而锚杆直径、孔径、孔深等因素也会影响锚固力的大小。因此，在实际工程中应根据具体情况来选择锚固孔的尺寸和孔底扩孔的角度。
（3）优化方案。
分析实验结果，可以得出优化方案如下：
①孔底扩孔角度应在20°左右。
由实验数据可知，孔底角度在20°左右时，锚固力最大，可以有效提高锚固效果。
②适当加大锚杆的直径。
通过调整锚杆的直径，可以提高锚固力的强度。
③优化孔径和孔深。
孔径和孔深应根据具体情况来选择，一般建议孔径不小于锚杆直径的1.5倍，孔深不小于锚杆长度的3倍。
结论
通过本次试验，可以得出如下结论：
（1）锚固孔孔底扩孔可以有效提高锚固力。
（2）影响锚固力的因素较多，需要根据具体情况进行选择。
（3）优化锚固孔和锚杆的尺寸可以进一步提高锚固效果。
总之，本次试验为松软煤层锚固工程提供了有益的参考，同时也为相关领域的研究提供了一定的理论基础。