在有些支护工程中,普通锚杆不具有回收性,支护结束后造成钢材浪费;而可回收锚杆回收后可多次利用,降低支护成本,而且也不会影响后续回采机械和运输设备的正常运行,因此研制一种新型可回收锚杆和锚具,安拆设备的研制与应用具有实际意义。依托完全可回收螺旋锚杆生产及安装设备的研制与应用项目课题,以同煤集团忻州窑矿巷道支护为背景,具体研究内容为:(1)通过对螺旋锚杆的抗拔力、托锚力进行理论分析,进而得出锚杆抗拔力和托锚力大小。采用数值模拟分析A、B、C三种工况,得到锚杆及围岩最大主应力、位移量、最大剪应变,A工况锚杆最大主应力大于B、C工况,最大位移量小于B、C工况,最大剪应变小于B、C工况,说明A工况锚杆承受拉拔力较好。分析A1、A2工况得,A2工况锚杆最大主应力虽然大于A1工况,最大位移量和最大剪应变均小于A2工况,由此得出:螺旋段长度285mm,直径18mm,即A1工况为最优。(2)根据不同的煤层普氏系数,设计与其相对应的锚固长度以及钻孔与锚杆的公差。按照设计参数和制作要求对可回收锚杆进行三角钢带处理、锚杆缠绕加工等,对加工设备及加工过程进行阐述,研发钻杆及钻头,改造原有力矩倍增器。(3)通过井下试验检测所设计锚杆,是否满足安拆合理性,第一次井下试验其结果为:其中1根拉拔至断裂,其余均未达到设计需求,拉拔试验效果不佳。原因是钻孔过大,锚固力不够,钻机钻进效率低,耗时长,手持钻机接头的距离不够,钻头与钻机接头处的尺寸、锚杆螺旋段长度、锚杆杆体直径不合适等;对5根可回收锚杆进行第二次拉拔试验,采用小尺寸的钻杆,并调整手持钻具接头距离及接头处尺寸。试验结果为:1根锚杆拉拔至拉拔器泄压,此时拉拔力达到20MPa;1根锚杆拉拔至断裂时,最大拉拔力26MPa;其余3根锚杆的拉拔力也均在23~25MPa。回收试验时,4根锚杆拉拔力虽小于第二次试验值但均大于17MPa,满足锚固设计要求。该论文有图65幅,表15个,参考文献62篇。