复杂地质条件下煤体-充填体协同控制技术

基于深部复杂地质条件下传统沿空掘巷技术受限的难题,提出了煤体-充填体协同护巷沿空掘巷技术。研究了该技术巷内充填工艺、煤体-充填体之间接触面受力情况、两帮力学模型、塑性区影响因素和瓦斯压力影响情况等。结果表明:Ⅲ3302工作面内煤体-充填体的最佳宽度为6 m,此时巷道围岩整体变形在可控范围内,没有发生失稳现象,说明该技术方案达到了预期的防治效果。     

高瓦斯顶分层综采工作面沿空留巷支护技术研究

为解决高瓦斯条件下煤与瓦斯突出和采掘接替紧张问题,针对九里山矿煤层厚度大、掘进速度慢、开采顶分层的特点,对该矿24021工作面运输巷采用高水速凝材料巷旁充填沿空留巷技术.结合该工作面生产地质条件,通过对沿空留巷力学模型分析及充填体强度理论计算,从巷道支护参数、巷旁充填参数等几个方面对沿空留巷技术进行了研究,确立了合理的巷内支护和巷旁支护.现场实践表明,取得了良好的留巷效果.     

顶板减沉沿空留巷技术研究与应用

为解决新安矿沿空留巷变形严重、围岩稳定性无法保障等问题,结合8#煤层综三工作面地质条件,进行顶板减沉沿空留巷技术研究。该研究以自主研发的粉煤灰基胶结材料构筑巷旁充填体,超前工作面于巷旁支护采空区侧施工顶板深钻孔,弱化充填体及采空区上方顶板联系。数值模拟表明该技术的应用使巷旁充填体侧顶板下沉量及其帮变形量分别降低了44%和27%;现场应用效果表明该技术极大改善了新安矿沿空留巷围岩控制效果。     

采动影响沿空掘巷小煤柱合理宽度与围岩控制技术

以成庄矿4310综放面4220沿空掘巷为研究对象,采用理论计算和数值模拟分析方法对沿空掘巷小煤柱宽度的合理留设进行深入研究,分析了不同煤柱宽度的塑性破坏区范围和煤柱区域的应力分布特征,进而结合现场实际地质生产条件,综合确定煤柱宽度为10m。根据现有巷道支护理论,确定了4220副巷围岩变形控制技术,并数值模拟分析采动影响沿空掘巷围岩变形特征,进而制定了高预应力高强度锚杆索支护方案与支护参数。4220副巷支护试验结果表明:高预应力高强度锚杆索支护技术对沿空掘巷服务期间围岩变形控制效果显著,提高了成庄矿煤炭资源采出率,为矿井后续沿空掘巷的使用提供技术依据。     

中泰矿业沿空留巷矿压规律分析

沿空留巷矿压观测是巷旁快速膏体充填护巷的重要研究内容之一。通过31021工作面矿压观测和分析,掌握在该工作面条件下的矿压显现规律、特点和留巷效果,对充填体的性能和适应性作出客观的定性和定量分析,结果表明:巷旁充填沿空留巷技术能够有效地保证顶板的稳定性及完整性,充填体能够达到控制项板下沉、适应顶板活动规律的要求。为今后沿空留巷技术在我矿的推广应用提供了设计和施工经验。     

巷旁充填沿空留巷矿压显现规律研究

根据某矿1115(1)工作面所面临的工程技术难题,提出并实施了巷旁充填沿空留巷技术,对该工作面留巷充填段进行了矿压观测,并分析了沿空巷及充填体的变形和受力情况。工程实践表明,巷旁充填沿空留巷能够有效地控制沿空留巷上覆煤岩体的完整性,适应顶板活动规律的要求,达到控制围岩变形的目的。     

深部充填沿空巷道护巷煤(岩)体受力特征及稳定性分析

为研究深部充填工作面沿空巷道护巷煤(岩)体受力特征及其稳定性,以山东新巨龙矿1302N-2#充填工作面为工程背景,通过理论分析、数值模拟和现场实测对沿空巷道护巷煤(岩)体受力特征和围岩变形进行分析和研究。结果表明:通过得出的护巷煤(岩)体的最小宽度计算公式和沿空巷道所受应力初步确定了留巷矸石墙和掘巷煤柱宽度;充填开采留巷围岩变形主要受充实率影响,充实率越小,护巷矸石墙宽度越大,留巷越不稳定,保持留巷稳定的充实率需达86%;采空区充填沿空掘巷时,煤柱越宽其所受垂直应力越大,结合巷道变形和现场实际充实率确定沿空掘巷煤柱留设为5 m。工程实践表明,沿空留巷不能满足使用要求的主要原因是充实率不足,采用所确定的留(掘)巷参数,巷道变形量在合理范围内,证明了所选参数的正确性。     

沿充填体掘巷“二次掘采”全过程底板稳定性研究

首先对沿空留巷、沿空掘巷的研究进展进行了简要梳理.在此基础上引出了一种新型无煤柱开采技术———巷内预充填无煤柱掘巷(沿充填体掘巷),阐述了其“三阶段”顶板应力分布规律,并运用数值模拟对沿充填体掘巷在“二次掘采”全过程底板的稳定性进行分析.结果表明:在“二次掘采”整个过程中充填体始终处于高应力状态,巷道围岩经历了反复加卸载,充填体与煤帮的支承压力峰值呈交替出现.在本工作面回采阶段,充填体帮和煤帮处应力峰值均达到掘采全过程中的最大值,分别为２４．２ MPa、２７．２ MPa,且在距超前工作面５m 处底鼓量达到最大,为３２１．８mm.     

沿空留巷无煤柱开采力学模型及工程实践

沿空留巷开采过程中,在上区段工作面回采后,需要对巷道进行稳定性维护。本文首先分析了在基本顶来压作用下,下区段煤体、巷旁充填体和采空区矸石形成的"煤体-充填体-矸石"巷道围岩结构,并以山西潞安集团蒲县伊田煤业2#煤层的1103工作面的沿空留巷的巷道支护设计为工程背景,通过沿空留巷的过程中实体煤煤帮、顶板和巷旁充填体的支护进行巷道稳定性分析,进一步验证了该围岩结构与上覆岩层的相互作用对巷道的稳定性的作用。     

深井孤岛工作面沿空掘巷煤柱宽度的确定

 通过研究顶板岩层在煤体上方倾向断裂的主要影响因素,分析了深井工作面沿空掘巷围岩的控制机理与技术对策,针对顾桥矿1116(1)综采面,结合现场工程地质条件,采用离散元软件UDEC对该工作面运输顺槽留设不同宽度煤柱进行数值模拟,得出最终的合理煤柱宽度,对今后类似条件下沿空掘巷的煤柱留设具有一定的推广意义。     

掘锚护一体机

简述了掘锚护一体机的结构特点、主要性能、工作原理及优势与存在不足,并展望了掘锚护一体机的发展前景。     

预紧力锚杆作用下锚固体内应力及锥形体特征分析

在煤矿巷道预应力锚杆支护中,锚固体内锥形体的形成是预应力锚杆能发挥作用的重要原因。为了研究预应力锚杆作用下锚固体内的应力分布和锥形体的形成规律,采用ANSYS有限元分析软件,建立了含有单根锚杆的锚固体模型,并施加锚杆预紧力和围岩压力,研究了含预应力锚杆的锚固体内应力状态和锥形体的形成规律。结果显示:锚固体内的水平应力呈现出两头大中间小的"凹"形;锚固体内锥形体呈中空的"拳头"状;在靠近锚杆端部位置,锚固体内会产生一定的拉应力;锥形体轮廓与锚杆的夹角随着围压的增大而减小,随锚杆预紧力的增大而增大;锥形体端部高度随围压的增大而增大,随锚杆预紧力的增大而减小。     

高水材料硬化体特性及其充填体力学作用机理分析

详细分析了高水材料硬化体多方面的特性,并从高水材料对其尾砂固结充填体力学性质的影响、高水固结充填体对采空区周围岩体的作用、高水因结充填与围岩共同作用等方面探讨了高水固结充填体的力学作用机理。研究结果表明,由于高水材料固结充填体具有速凝早强、高结晶水、强度再生、耐水等特性,使其充填作用效果明显优于普通胶结材料充填体,且更适用于深部高应力环境及复杂应力条件下的充填。     

锚杆杆体时变可靠度分析

通过对影响锚杆杆体强度衰减的主要因素———钢筋的锈蚀进行分析,得到了锈蚀规律。据此基于常规可靠性原理,建立了锚杆支护在使用极限范围内的时变可靠度分析的极限状态方程。同时为了利用现有的一次二阶矩计算公式,将时变随机过程转化为时段内的随机变量。并且以实际例子进行了验算分析。结果表明,随着时间的增长,可靠度整体趋于下降趋势。     

矿用重型载重汽车车身架构的分析

基于有限元法的拓扑优化技术设计理论设计某重型载重汽车的承载式车身的拓扑结构。采用先进的有限元分析软件对重型载重汽车车身结构进行分析,确立最佳结构方案的前提下建立了新的有限元模型,从模态、刚度和强度等多角度的最新动、静特性参数与原设计参数作对比研究。最终研究结果表明,经拓扑优化后的车身架构各项特性参数指标均有相当程度的优化。     

考虑充填体支撑效应的矿岩-充填体相互作用机理分析

为更好地研究矿岩和充填体的相互作用机理,依据充填体的不同硬化时期对顶板和矿岩所处的支撑效应,将充填体分为小变形阶段的弹性变形和大变形阶段的塑性变形,建立相应的充填体与围岩相互作用的悬臂梁+均布荷载及相关约束的力学模型。同时通过配比制作标准圆柱体,待强度稳定后进行切割打磨,在中间掏空20 mm厚度的半圆饼,并用水砂比为1∶12的配料进行充填。通过电阻应变片,测试试样在加载作用下的内部和表壁应变情况,分析接触带处的应力应变变化规律。进一步通过数值模拟软件,模拟相关过程,验证相关试验结果。模拟结果表明：随着加载的进行,接触带的应变变化增幅较大,在没有围压约束、轴向荷载作用情况下,充填体受压从临空面开始产生了剥落现象。围压约束有效增大了接触带区域的安全系数值,局部区域从塑性破坏区变成稳定区。     

泵体的优化设计与试验研究

针对泵体壁厚过大这一问题,采用有限元分析软件ANSYS对其进行了优化,并通过试验对优化结果进行了验证。结果表明优化结果不仅减小了壁厚,而且能够满足使用要求。从而验证采用ANSYS进行优化设计的可行性,为水泵泵体的设计提供了理论依据。     

矮身掘进机截割部设计

通过分析矮身掘进机发展的必要性,主要设计了掘进机的体积尺寸和截割部。截割部是掘进机直接截割煤岩的装置,其运转情况、截割能力、结构形式直接影响掘进机的掘进效率、生产能力和机体的稳定性,是衡量掘进机性能的主要因素和指标。     

大缸径缸体焊接技术改进

通过对缸体材质和缸体结构的分析,针对大缸径(缸内径≥320 mm)缸体焊接所引起的一系列焊接缺陷,提出了改进措施,减少了焊接缺陷,有效地控制残余应力及避免应力集中,提高了超声波探伤的合格率。