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高频低能冲击扰动下锚固结构渐进失效试验研究
1
作者 张农 王朋 +3 位作者 阚甲广 许兴亮 谢正正 魏群 《煤炭学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2024年第1期309-319,共11页
高频低能冲击扰动对巷道围岩及锚固结构造成持续疲劳损伤,是深部巷道趋向失稳的重要诱因,合理构建抗冲击动载巷道锚固支护体系及避免锚固结构失效已经成为深部煤炭开采面临的重要课题之一。采用理论分析、实验室试验、数值模拟等方法,... 高频低能冲击扰动对巷道围岩及锚固结构造成持续疲劳损伤,是深部巷道趋向失稳的重要诱因,合理构建抗冲击动载巷道锚固支护体系及避免锚固结构失效已经成为深部煤炭开采面临的重要课题之一。采用理论分析、实验室试验、数值模拟等方法,研究了冲击载荷下锚固结构内部应力传递转化机制,阐明了锚固结构累积损伤与渐进失效机理,提出了冲击动载巷道控制准则。结果表明:压缩应力、拉伸应力与压拉快速转换形成的震荡效应是造成锚固结构损伤的三大要素;压缩、拉伸作用下介质抗压强度与不协调变形是导致锚固界面破坏的关键因素,锚固结构在内部法向驱动力作用下损伤累积,切线模量为负或单次动载冲击变形量持续逆势上扬时锚固结构失效,压缩、拉伸、震荡叠加影响下锚固结构预紧力损失及内部损伤存在明显的累积突变效应,内部裂隙以张拉裂隙为主,整体破坏从震荡效应向拉伸效应再向压缩破坏效应逐渐演化。通过提高围岩/锚固剂协调变形能力,增加锚固长度调动大范围岩体承载、保护锚固界面,保持锚固结构承载区抗剪阻滑强度大于动载冲击时内部法向驱动力,同时削弱震荡效应可有效降低锚固结构累积损伤程度。最后提出了降能-高阻-让压的冲击动载巷道控制技术准则,包括远场卸压、近场强支、破碎围岩改性、预紧力维持和让压结构,可为类似条件巷道维控提供指导。 展开更多
关键词 冲击动载 高频低能 锚固结构 累积损伤 渐进失效
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胀锁型锚索双向加固窄煤柱试验研究与工程应用
2
作者 王军 吕顺章 +3 位作者 杨光 王波 谷长宛 王港 《矿业科学学报》 CSCD 北大核心 2024年第2期258-269,共12页
针对沿空掘巷窄煤柱非对称变形问题,提出了对穿锚索双向加固窄煤柱技术,设计了伸长型和胀锁型两种对穿锚索结构及工艺,开展了对穿锚索拉拔试验,试验表明两种锚索结构均满足抗拉要求,从锚索破坏形态、施工便捷性和材料经济性等方面对比分... 针对沿空掘巷窄煤柱非对称变形问题,提出了对穿锚索双向加固窄煤柱技术,设计了伸长型和胀锁型两种对穿锚索结构及工艺,开展了对穿锚索拉拔试验,试验表明两种锚索结构均满足抗拉要求,从锚索破坏形态、施工便捷性和材料经济性等方面对比分析,确定胀锁型对穿锚索为窄煤柱双向加固的首选。进一步通过相似模型试验与数值模拟研究了不同加固方式下煤柱承载变形规律和对穿锚索受力特征。结果表明:双排紧密型对穿锚索加固试件较未加固试件峰值荷载提高了96.04%,且随着锚索排数及数量的增加,窄煤柱双向加固稳定性越来越高,胀锁型对穿锚索提高了煤柱破坏前的能量储存量和临界破坏点。最后,在济宁三号煤矿123_(下)04工作面运输巷开展胀锁式对穿锚索加固窄煤柱工程试验,监测显示对穿锚索锚固力超过220 kN,锚索加固区煤柱帮鼓量降低70%,窄煤柱整体稳定性好,窄煤柱双向加固技术可行,为沿空掘巷工程提供了新技术途径。 展开更多
关键词 沿空掘巷 双向加固 窄煤柱 胀锁型对穿锚索 拉拔试验 承压性能
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深部巷道围岩裂隙注浆加固浆液扩散规律研究
3
作者 肖同强 余子豪 +1 位作者 李怀珍 许磊 《河南理工大学学报（自然科学版）》 CAS 北大核心 2024年第1期16-24,共9页
目的为了解决深部巷道围岩裂隙注浆加固难题,方法采用现场矿压观测、数值模拟等方法,结果研究得到深部巷道围岩破坏特征:深部巷道呈现“顶、帮、底”全断面大变形现象,围岩破坏深度显著增加;深部巷道围岩由浅至深形成裂隙发育区、裂隙... 目的为了解决深部巷道围岩裂隙注浆加固难题,方法采用现场矿压观测、数值模拟等方法,结果研究得到深部巷道围岩破坏特征:深部巷道呈现“顶、帮、底”全断面大变形现象,围岩破坏深度显著增加;深部巷道围岩由浅至深形成裂隙发育区、裂隙扩展区和原生裂隙区,其中裂隙扩展区裂隙较小,注入难度较大。采用数值模拟方法,分析裂隙特征、注浆压力、浆液水灰比等因素对浆液扩散特征的影响规律,结果表明:裂隙开度对浆液扩散半径影响显著,而裂隙粗糙度的影响较小;对于裂隙开度较大的裂隙发育区,采用常规注浆压力;对于裂隙扩展区,裂隙开度较小(小于0.10 mm),应采用高于10 MPa的注浆压力;浆液扩散半径与注浆压力、水灰比呈正比,但对于深部微围岩裂隙而言,注浆压力存在临界点,不应盲目增大注浆压力,选取水灰比时,应综合考虑浆液扩散半径和浆液析水效应。结论对于注浆工程而言,选取浆液配比及注浆压力时,应考虑巷道开挖后围岩裂隙开度的发育状态。 展开更多
关键词 深部巷道 围岩裂隙 注浆加固 浆液扩散
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深部直墙半圆拱巷道围岩时效损伤劣化特征与动态补强技术
4
作者 赵光明 刘之喜 +1 位作者 孟祥瑞 秦志宏 《采矿与岩层控制工程学报》 EI 北大核心 2024年第1期61-75,共15页
随着煤矿开采向深部逐渐延伸,巷道的大变形和长时间持续流变特性已成为支护中极具挑战的课题之一。为了探究深部巷道围岩损伤劣化的时效特征及动态补强技术,基于实验室试验,并结合理论分析、数值模拟及现场工业试验进行了研究。研究结... 随着煤矿开采向深部逐渐延伸,巷道的大变形和长时间持续流变特性已成为支护中极具挑战的课题之一。为了探究深部巷道围岩损伤劣化的时效特征及动态补强技术,基于实验室试验,并结合理论分析、数值模拟及现场工业试验进行了研究。研究结果表明:(1)基于Laplace逆变换推导出圆形轴对称巷道的变形规律解析解,结合理论分析、非圆形巷道等效变换和现场试验确定塑性区半径为1.5~2.1m,进一步得到直墙半圆拱巷道时效变形解析解;(2)基于弹性与弹塑性巷道模型,采用能量耗散表征了围岩损伤劣化的时效特征与塑性区演化趋势,并提出了一次支护的时机;(3)阐明了围岩在一次支护后的时效性损伤劣化的演化趋势,基于垂直应力峰值比率,提出了二次支护方案与时机,进一步分析围岩剪应力与垂直应力,确定了二次支护锚杆的长度为3.0 m,支护时机为40~70 d。研究结果可为深部煤矿巷道的设计与维护提供理论依据和实践指导。 展开更多
关键词 深部巷道 损伤劣化 时效特征 动态补强
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深厚冲积层薄基岩条件下沿空留巷支护技术研究
5
作者 王应德 荣阳阳 +1 位作者 和平 陈新明 《煤炭技术》 CAS 2024年第2期17-22,共6页
为解决某矿16041工作面原支护方案沿空留巷变形大、破坏严重难题,提出了顶板采用“16#槽钢梁+注浆锚索”、采空区侧采用“36U型钢+注浆锚杆”不对称耦合支护优化方案,基于理论分析研究围岩结构破坏形式,通过单元荷载法计算了留巷顶板与... 为解决某矿16041工作面原支护方案沿空留巷变形大、破坏严重难题,提出了顶板采用“16#槽钢梁+注浆锚索”、采空区侧采用“36U型钢+注浆锚杆”不对称耦合支护优化方案,基于理论分析研究围岩结构破坏形式,通过单元荷载法计算了留巷顶板与采空区侧围岩应力,最后开展工业性应用,验证优化后方案的合理性。研究表明:优化后支护方案顶板和采空区侧计算单元面荷载分别为351.85 kPa和206.53 kPa;注浆锚索和注浆锚杆承载力分别为263.89 kN和199.08 kN,均小于注浆锚索(锚杆)极限承载力。根据对留巷数据监测,最大顶板下沉量为35.6 mm,较原支护方案减小了1.40倍;采空区侧最大移近量为29.6 mm,与较原支护方案减小了4.13倍;最大注浆锚索承载力为253 kN,与理论计算值误差为4.1%;最大注浆锚杆承载力为174 kN,与理论计算值误差为12.6%。位移量与支护承载力均在工程允许范围内,优化后方案支护效果良好。 展开更多
关键词 沿空留巷 U型钢+注浆锚杆 槽钢梁+注浆锚索 极限承载力
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自适应机载式临时支架设计及仿真分析
6
作者 马长青 尤天宸 +3 位作者 杨清源 种自强 马鹏飞 李先兴 《煤炭技术》 CAS 2024年第5期270-273,共4页
在井下掘进工作中临时支护是必不可少的一环,但由于掘进巷道临时支护智能化的失调,导致机载式临时支护无法根据打锚杆锚索所产生的围岩变化进行有效的顶板控制,同时根据国家煤矿安全监察局发布的公告《煤矿机器人重点研发目录》,研制开... 在井下掘进工作中临时支护是必不可少的一环,但由于掘进巷道临时支护智能化的失调,导致机载式临时支护无法根据打锚杆锚索所产生的围岩变化进行有效的顶板控制,同时根据国家煤矿安全监察局发布的公告《煤矿机器人重点研发目录》,研制开发一种自适应的机载式临时支架,利用SolidWorks软件对其中关键零部件进行设计以实现对不同倾斜顶板的贴合支撑功能,并建立三维模型,通过理论力学原理分析出支护装置在不同支撑姿态下顶架和各液压缸的受力符合支护强度,同时设计相应的液压系统,利用AMESim仿真软件进行仿真分析验证支撑力可以随顶板压力变化进行自适应调整。 展开更多
关键词 掘进巷道 机载式临时支架 自适应 仿真分析
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自移式临时支护结构设计及液压系统研究
7
作者 马长青 李峰 李先兴 《煤炭技术》 CAS 2024年第4期229-233,共5页
针对现有临时支护设备造成巷道顶板破坏和采掘失调问题,提出了一种履带式自移式临时支护结构,利用SolidWorks软件建立了履带自移式临时支护设备模型,介绍了临时支护设备的相关结构以及设备对特殊工况的适应性。借助ANSYS Workbench软件... 针对现有临时支护设备造成巷道顶板破坏和采掘失调问题,提出了一种履带式自移式临时支护结构,利用SolidWorks软件建立了履带自移式临时支护设备模型,介绍了临时支护设备的相关结构以及设备对特殊工况的适应性。借助ANSYS Workbench软件对自移式支护设备的零部件进行静力学与模态分析,校验设备的安全性。采用AMESim软件对临时支护设备的支护功能进行建模仿真,验证液压系统工作的可靠性。 展开更多
关键词 临时支护 结构设计 有限元分析 液压仿真
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贵州沿空留巷支护技术的分析与改进
8
作者 韩森 刘萍 +1 位作者 王沉 康向涛 《贵州大学学报（自然科学版）》 2024年第1期72-77,共6页
针对贵州某煤矿沿空留巷在原有支护条件下,靠上帮一侧顶板以及下帮底角的岩层变形破坏较严重的情况,对巷道支护方式进行改进。利用数值模拟软件,对改进支护后的巷道围岩变形破坏情况进行分析。研究发现:改进支护后的巷道围岩变形破坏情... 针对贵州某煤矿沿空留巷在原有支护条件下,靠上帮一侧顶板以及下帮底角的岩层变形破坏较严重的情况,对巷道支护方式进行改进。利用数值模拟软件,对改进支护后的巷道围岩变形破坏情况进行分析。研究发现:改进支护后的巷道围岩变形破坏情况得到明显改善,改进后的支护方式能够较好地阻滞巷道上帮一侧顶板和下帮底角的岩层严重变形破坏,从而保持巷道围岩的完整性和稳定性,研究可为类似条件矿井沿空留巷的支护方式提供参考。 展开更多
关键词 沿空留巷 围岩变形破坏 数值模拟 支护改进
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底板动压巷道压裂弱结构体应力转移控制技术
9
作者 陈绍杰 刘江伟 +1 位作者 李亚康 吕华 《煤炭科学技术》 EI CAS CSCD 北大核心 2024年第1期106-116,共11页
为了满足煤矿安全生产的需要,许多巷道都会布置在煤层底板中,如部分运输大巷、排水巷道、瓦斯抽采巷道等。采动应力容易造成底板巷道围岩应力升高,加剧底板巷道围岩变形,造成支护永久失效、顶板下沉、巷道底鼓、两帮收敛等破坏。针对此... 为了满足煤矿安全生产的需要,许多巷道都会布置在煤层底板中,如部分运输大巷、排水巷道、瓦斯抽采巷道等。采动应力容易造成底板巷道围岩应力升高,加剧底板巷道围岩变形,造成支护永久失效、顶板下沉、巷道底鼓、两帮收敛等破坏。针对此,提出了在应力传递路径上实施水力压裂,在指定的区域制造出一定空间形态的水压裂缝网,形成压裂弱结构体,实现区域范围内的应力转移,从而降低巷道区域范围内的应力,控制巷道的围岩稳定性的控制技术,并通过理论分析及现场工程验证等方式,揭示了底板动压巷道压裂弱结构体应力转移的力学机制,建立了相应的力学模型,对压裂弱结构体的合理位置、范围等影响因素进行了求解。得出:(1)压裂弱结构体使局部应力场发生明显变化,出现应力升高区和应力降低区,应力降低区主要分布在弱结构体与采动应力连线的方向上,主要集中在一个拱形的范围内;由于膨胀效应,在与应力来源垂直的方向上产生应力集中,出现应力升高区。(2)最大主应力变化幅度与压裂弱结构体的长轴长L、短轴长H、到巷道的距离P、与巷道连线的水平夹角β、压裂层的强度C及内摩擦角α、压裂的损伤变量D等有关。其中到巷道的距离P对卸压效果影响最大,损伤变量D对卸压效果影响最小。(3)采用提出的计算方法设计了淮北矿业集团袁店一矿的103运输集中巷的卸压方案,工程应用结果表明,底板动压巷道变形速率明显减缓,验证了底板强动压巷道压裂弱结构体应力转移模型的合理性。 展开更多
关键词 采动应力 弱结构体 水力压裂 卸压 切顶 围岩控制
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深埋倾斜特厚煤层窄煤柱护巷机理与围岩控制
10
作者 孟巧荣 王慧娴 +5 位作者 王朋飞 陈可夯 张建利 董恩远 高翔 侯伟 《煤炭科学技术》 EI CAS CSCD 北大核心 2024年第3期38-52,共15页
我国中东部地区采深大、巷道变形和冲击风险大,窄煤柱沿空掘巷技术可改善巷道围岩环境。为掌握窄煤柱护巷机理并形成针对性围岩控制技术体系,以800 m埋深倾斜特厚煤层3 m窄煤柱沿空掘巷为背景,开展了理论分析、现场实测及数值模拟研究,... 我国中东部地区采深大、巷道变形和冲击风险大,窄煤柱沿空掘巷技术可改善巷道围岩环境。为掌握窄煤柱护巷机理并形成针对性围岩控制技术体系,以800 m埋深倾斜特厚煤层3 m窄煤柱沿空掘巷为背景,开展了理论分析、现场实测及数值模拟研究,结果表明:①该巷围岩破碎程度及变形煤柱侧比实体煤侧严重,煤柱破碎程度及变形采空区侧比巷道侧大,尽管埋深大,但已稳定采空区承担较大覆岩载荷,高应力已充分向深部岩体分流;②巷道变形非对称,实体煤侧顶板下沉量比煤柱侧大,巷帮以浅部变形为主,煤柱帮上部和实体煤帮中部变形较大;③采空区是掘巷卸荷后主要的形变通道,利于形变能向采空区缓释、降低冲击风险;④卸压区形状由掘巷前三角形扩展为掘巷后平行四边形,掘巷后应力集中区转移至实体煤帮右上方实体煤岩体中;⑤窄煤柱一次和二次剪切破坏的交界面及掘巷右上方实体高应力区为围岩关键控制区,据此提出基于煤柱多重塑性破坏区发育规律的煤柱加固和高应力区精准卸压联合的围岩控制技术体系。研究可为邻近工作面以及其他类似深埋倾斜特厚煤层开采提供理论支撑和科学依据。 展开更多
关键词 深部开采 倾斜煤层 特厚煤层 沿空掘巷 窄煤柱 矿压显现
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基于冲能吸能平衡效应的冲击地压巷道分级支护研究
11
作者 高明仕 俞鑫 +2 位作者 徐东 贺永亮 赵世帆 《岩土力学》 EI CAS CSCD 北大核心 2024年第1期38-48,共11页
冲击地压是煤炭开采过程中发生的一种动力灾害,主要是由积聚在煤岩中的弹性变形能突然急剧释放造成的,约90%发生在巷道中。巷道冲击破坏不仅与冲击能量直接相关,还与冲击距离远近紧密相关,提出能距比的概念,即冲击震源释放能量与其至巷... 冲击地压是煤炭开采过程中发生的一种动力灾害,主要是由积聚在煤岩中的弹性变形能突然急剧释放造成的,约90%发生在巷道中。巷道冲击破坏不仅与冲击能量直接相关,还与冲击距离远近紧密相关,提出能距比的概念,即冲击震源释放能量与其至巷道距离的比值。根据冲击地压动静载叠加机制和冲能吸能平衡理论,综合考虑冲击震源能距比量级、巷道破坏程度、支护构件吸能、弱结构吸能等特性,建立了巷道围岩冲击矿震稳定性控制模型,分析了冲能、吸能的构成和计算过程,搭建了冲击地压能级与巷道支护强度之间的对应关系,确定了“四高锚网+”为主导技术的煤矿巷道防冲抗震支护体系。根据能距比量级大小,将冲击地压巷道支护安全可靠性分为P1~P4级别,分级对应采取不同支护强度的“四高锚网+”组合支护技术。“四高”锚网支护可对应能距比为102量级的无冲击巷道,“四高锚网+1”(O型钢棚、吸能防冲单元架、围岩弱结构)对应能距比为103量级的冲击地压,“四高锚网+2”对应能距比为104量级的冲击地压,“四高锚网+3”对应能距比为105量级的冲击地压,106及以上量级的冲击危险必须停产、撤人远场处理。结合工程实例进行了巷道防冲支护方案和参数设计,初步验证了理论研究成果的可行性和实用性。研究成果可为我国煤矿冲击地压巷道支护理论研究和工程实践提供一定的参考指导。 展开更多
关键词 冲击地压 巷道围岩控制 冲能吸能平衡 能距比 分级支护
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多层坚硬顶板特厚煤层综放工作面小煤柱护巷技术
12
作者 霍丙杰 孟繁禄 +3 位作者 李天航 宋子奇 靳京爵 黄宇轩 《煤炭科学技术》 EI CAS CSCD 北大核心 2024年第3期13-23,共11页
为研究小煤柱护巷巷道的稳定性及其阻隔同层位邻近采空区灾害的特征,以大同矿区石炭系坚硬顶板特厚煤层开采为工程背景,采用理论分析、实验研究、数值模拟等研究方法,从小煤柱护巷巷道的稳定性和其是否具有阻隔同层位邻近采空区有害气... 为研究小煤柱护巷巷道的稳定性及其阻隔同层位邻近采空区灾害的特征,以大同矿区石炭系坚硬顶板特厚煤层开采为工程背景,采用理论分析、实验研究、数值模拟等研究方法,从小煤柱护巷巷道的稳定性和其是否具有阻隔同层位邻近采空区有害气体能力2个角度,综合分析小煤柱的合理尺寸及其在不同采动阶段渗透率的演化特征。针对同忻煤矿石炭系煤层8210工作面沿空掘巷小煤柱开采具体的开采条件,建立了双关键层采场内外应力场叠加的力学模型,推导出双关键层条件下沿空掘巷小煤柱合理尺寸的计算关系式,理论确定8210工作面小煤柱合理尺寸为6.0 m;应用DJG–Ⅱ型煤岩渗流测试装备,研究不同采动阶段小煤柱渗透率演化特征,试验确定在第3采动阶段小煤柱渗透率较初始渗透率增大了23倍,该阶段小煤柱基本失去了阻隔邻近采空区有害气体的能力。根据理论研究结果,现场选取6 m小煤柱进行工业性试验;根据试验研究结果,开采试验过程中对小煤柱进行了改性降透措施,在小煤柱表面及顶板距煤柱帮1500 mm范围内喷射厚层混凝土(100 mm)。实践表明:工作面回采过程中小煤柱护巷的回采巷道发生了一定的变形量,但是巷道变形在安全可控范围之内,巷道稳定,可实现安全回采;开采过程中8210工作面上隅角CH4气体浓度远低于邻近8305工作面采空区CH4气体浓度,表明小煤柱经过改性降透后具备了阻隔同层位邻近采空区有害气体的能力;开采实践也进一步验证了理论和试验研究成果的合理性和科学性。研究成果可以为类似条件下小煤柱护巷技术的推广应用提供参考。 展开更多
关键词 多层坚硬顶板 沿空掘巷 多重采动 小煤柱合理尺寸 渗透率
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沿空留巷密集钻孔切顶机理及关键参数确定方法
13
作者 刘少伟 李小鹏 +3 位作者 朱雯清 付孟雄 张定山 彭博 《煤炭科学技术》 EI CAS CSCD 北大核心 2024年第2期23-33,共11页
为实现密集钻孔切顶条件下沿空留巷顶板结构安全稳定,研究正常情况与密集钻孔条件下顶板岩层结构受力状况,基于岩石断裂理论和弹性理论分析回采前后顶板密集钻孔孔间围岩受力分布及其破断过程,明确密集钻孔切顶机理及相邻钻孔的孔间集... 为实现密集钻孔切顶条件下沿空留巷顶板结构安全稳定,研究正常情况与密集钻孔条件下顶板岩层结构受力状况,基于岩石断裂理论和弹性理论分析回采前后顶板密集钻孔孔间围岩受力分布及其破断过程,明确密集钻孔切顶机理及相邻钻孔的孔间集中应力相互作用机制,推导工作面端头弧形三角板结构巷道侧边界密集钻孔孔间围岩的拉剪应力计算公式。在此基础上,分析不同参数对孔间围岩所受拉剪应力的影响作用,提出沿空留巷密集钻孔切顶关键参数确定方法。研究表明:密集钻孔主要通过回采前后钻孔周围应力条件改变来增加钻孔围岩拉剪应力集中程度,引起孔间裂隙扩张联通,形成切缝线破断关键岩层。回采前钻孔主要受水平挤压应力影响,回采后钻孔受力逐渐转变为采空区顶板回转下沉产生的拉剪应力为主,钻孔孔间围岩状态随之由孔间围岩弱化阶段过渡到孔壁裂纹成形阶段,再转变为孔间围岩破断阶段。密集钻孔孔间围岩所受拉剪应力大小主要取决于关键岩层厚度及钻孔孔径与孔间距之比,与钻孔高度及间距成负相关,与角度及直径正相关。据此提出了密集钻孔关键参数确定方法,并根据龙滩矿3124 N工作面坚硬顶板条件设计了密集钻孔切顶留巷方案,确定钻孔长度为8.3 m,角度为15°,钻孔直径为48 mm,间距为500 mm。留巷后巷道顶帮变形可控且整体稳定性较好,由此可证明密集钻孔布置参数较为合理,密集钻孔关键参数确定方法有效可行。 展开更多
关键词 沿空留巷 切顶留巷 密集钻孔 弧形三角板 孔间应力集中
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高地应力缓斜半煤岩巷道断面形状优化研究
14
作者 王志强 尹安然 +2 位作者 李敬凯 柴虎虎 王燕飞 《煤炭工程》 北大核心 2024年第1期105-112,共8页
为了优化高地应力缓斜半煤岩巷道的断面形状,以东欢坨矿3018工作面运道为工程背景展开研究。通过复变函数理论推导得出了倾斜煤层中不同断面形状的应力解析解,然后运用FLAC3D数值模拟求解了不同断面形状巷道的应力集中和塑性区情况,并... 为了优化高地应力缓斜半煤岩巷道的断面形状,以东欢坨矿3018工作面运道为工程背景展开研究。通过复变函数理论推导得出了倾斜煤层中不同断面形状的应力解析解,然后运用FLAC3D数值模拟求解了不同断面形状巷道的应力集中和塑性区情况,并以此为基础确定了巷道最优断面形状,最后结合现场工业性试验对研究结果的可靠性进行了验证。研究结果表明:高地应力作用下缓斜半煤岩巷道破坏呈现非对称形式;不管断面形状如何,巷道均在左、右两底角处呈现高应力集中,且应力集中程度矩形>梯形>直墙拱形;直墙拱形巷道稳定性最佳,梯形巷道次之,矩形稳定性最差,确定直墙拱形为最终巷道断面形状;现场巷道表面位移量监测结果表明,直墙拱形巷道更能满足现场安全生产要求。 展开更多
关键词 高地应力 缓斜半煤岩巷道 巷道断面形状 复变函数
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基于力学模型构建的留巷切顶高度确定与围岩控制技术
15
作者 辛亚军 吴春浩 +2 位作者 杨俊鹏 田孟含 祝忍忍 《煤炭工程》 北大核心 2024年第1期119-126,共8页
以顺和煤矿2401运输巷道沿空留巷为工程背景,分析巷道围岩结构特征,基于巷道局部空间结构稳定性,分别构建了沿空留巷未切顶与切顶力学结构模型,并以巷道不同切顶高度进行物理相似模拟试验。结果表明:巷旁采空区切落的矸石增加对关键块... 以顺和煤矿2401运输巷道沿空留巷为工程背景,分析巷道围岩结构特征,基于巷道局部空间结构稳定性,分别构建了沿空留巷未切顶与切顶力学结构模型,并以巷道不同切顶高度进行物理相似模拟试验。结果表明:巷旁采空区切落的矸石增加对关键块的支撑力,同时弱化关键块对直接顶悬壁端部挤压,巷旁支护阻力减少35.78%;随着切顶高度增加,巷道顶板采空区侧端部悬臂由F型缓慢过渡到大I型,同时大保护结构具有向上平移趋势,相比于未切顶1巷,4 cm切顶2巷、8 cm切顶3巷与16 cm切顶4巷叠加应力峰值分别下降9.38%,28.13%,25.00%。结合巷道顶板岩性,最终确定切顶高度为8.2 m,留巷段采用三列单体液压支柱作巷旁支护,长短锚索超前补强,巷道围岩稳定,较好满足使用要求。 展开更多
关键词 沿空留巷 顶板结构 切顶卸压 巷旁支护
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煤巷支护效果智能预测系统及应用
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作者 马鑫民 向俊杰 +2 位作者 翟中华 陈莉影 杨雯清 《采矿与岩层控制工程学报》 EI 北大核心 2024年第2期72-87,共16页
针对深埋复杂地质条件下煤巷支护设计难题,基于巷道支护、计算机开发、数值模拟二次开发等开展了交叉融合技术的研究。通过文献收集、问卷调查及现场调研的方法,建立了煤巷支护知识库,通过库内数据查找和规则推理机制为用户提供岩石力... 针对深埋复杂地质条件下煤巷支护设计难题,基于巷道支护、计算机开发、数值模拟二次开发等开展了交叉融合技术的研究。通过文献收集、问卷调查及现场调研的方法,建立了煤巷支护知识库,通过库内数据查找和规则推理机制为用户提供岩石力学参数和支护方案参数;构建能满足多种地质条件、多种巷道类型、多种支护方案的数值模拟脚本,基于FLAC^(3D)内置语言开展二次开发技术的研究,建立了煤巷支护效果预测模型;运用计算机高级编程语言开发煤巷支护效果预测系统,实现了煤巷支护效果预测的可视化、智能化;利用该系统对经典案例进行测试,并用决定系数R2和平均绝对百分比误差MAPE对该系统预测效果进行了评价,结果显示其各指标的R^(2)均在0.8以上,MAPE值均在20%以下,都在合理范围之内该系统在巷道位移预测方面效果良好;系统在信湖煤矿818外风巷的工程实例的验证结果显示,其预测精度达到84%以上,能够为现场施工提供准确指导。 展开更多
关键词 煤巷支护 支护效果预测 二次开发 FLAC^(3D)
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极近距离煤层下伏回采巷道分区支护技术及应用
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作者 马力 《煤炭工程》 北大核心 2024年第3期51-56,共6页
针对极近距离煤层下伏回采巷道距上覆采空区间距不等的特点,采用统一性的支护方案易造成支护稀疏或支护过度的问题。基于有效锚固层“叠加梁”理论,根据极近距离煤层层间距变化将实验地段风巷划分为“大于6.0m、4.0~6.0m和小于4.0m”三... 针对极近距离煤层下伏回采巷道距上覆采空区间距不等的特点,采用统一性的支护方案易造成支护稀疏或支护过度的问题。基于有效锚固层“叠加梁”理论,根据极近距离煤层层间距变化将实验地段风巷划分为“大于6.0m、4.0~6.0m和小于4.0m”三个区域,针对性提出极近距离煤层回采巷道顶板分区域支护方案,通过数值模拟计算论证了方案的可行性,并在任楼煤矿工作面回采巷道进行工业性试验。结果表明:不同区域采用针对性支护后围岩均较稳定,巷道围岩变形得到了合理的控制,巷道总体变形量较小,分区域式支护技术有效控制下伏巷道围岩变形,保证了矿井安全生产,降低了企业成本。 展开更多
关键词 极近距离煤层 分区支护 数值模拟 支护方案 耦合支护
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区段煤柱下大断面回采巷道不同成巷方式分析研究
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作者 王兵建 刘煜成 +1 位作者 魏宏奎 王亚斌 《煤炭技术》 CAS 2024年第1期80-84,共5页
为了探究在区段煤柱下大断面巷道在掘进时受到扰动最小的一种成巷方式,以乌兰色太煤矿掘进52202工作面运输顺槽为研究背景,针对该工作面实际地质资料,通过数值模拟分析了大断面巷道在不同成巷方式条件下的塑性区形态、应力场及位移场分... 为了探究在区段煤柱下大断面巷道在掘进时受到扰动最小的一种成巷方式,以乌兰色太煤矿掘进52202工作面运输顺槽为研究背景,针对该工作面实际地质资料,通过数值模拟分析了大断面巷道在不同成巷方式条件下的塑性区形态、应力场及位移场分布规律。结果表明,先掘进5.4 m宽正常巷道,后扩帮2 m的成巷方式为最优成巷方式,将其应用于工程实践,为同类型区段煤柱下大断面巷道提供参考依据。 展开更多
关键词 区段煤柱 大断面 回采巷道 不同成巷方式 数值模拟
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动水条件下宾汉体浆液在倾斜裂隙中运移规律
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作者 张嘉凡 王杰 +1 位作者 刘洋 王赋宇 《煤炭技术》 CAS 2024年第2期109-113,共5页
通过理论推导建立了考虑浆液自重的倾斜裂隙动水注浆扩散模型,通过模型试验分析了动水流速及裂隙倾角对扩散规律的影响,验证了扩散模型的合理性。结果表明,不同工况下浆液的扩散形态基本都是从圆形到椭圆形再到U形;随着裂隙倾角增加,浆... 通过理论推导建立了考虑浆液自重的倾斜裂隙动水注浆扩散模型,通过模型试验分析了动水流速及裂隙倾角对扩散规律的影响,验证了扩散模型的合理性。结果表明,不同工况下浆液的扩散形态基本都是从圆形到椭圆形再到U形;随着裂隙倾角增加,浆液形态中圆形持续时间逐渐缩短直至消失,椭圆形持续时间变长,逆水方向和横向扩散距离减小,扩散形态略显修长;水速越高浆液形态变化耗时越短,逆水方向和横向扩散距离越小,浆液的最终形态越修长。 展开更多
关键词 动水 倾斜裂隙 宾汉浆液 模型实验
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矿井采煤过程中大断面巷道支护技术研究
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作者 王强 《能源与节能》 2024年第4期178-180,184,共4页
煤炭资源是中国重要的能源资源之一,然而在矿井采煤过程中,巨大煤矿的开采和应力变化等因素导致支护不足和大断面巷道变形严重。为了解决这一问题,需要开展更深入、更系统的研究。首先介绍了大断面巷道的特点以及在采煤过程中存在的支... 煤炭资源是中国重要的能源资源之一,然而在矿井采煤过程中,巨大煤矿的开采和应力变化等因素导致支护不足和大断面巷道变形严重。为了解决这一问题,需要开展更深入、更系统的研究。首先介绍了大断面巷道的特点以及在采煤过程中存在的支护难题,包括巷道变形、支架开裂等问题。然后分析了传统支护方式存在的不足之处,并提出了一种新型支护技术——填充式支护技术。该技术采用填充材料将巷道周围空隙填满,从而增强了支护效果,提高了大断面巷道开采的安全性和可靠性。 展开更多
关键词 矿井采煤 大断面巷道 支护技术
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