掘进巷道过断层复合支护技术应用

晋华宫煤矿2103运输巷在掘进至F3断层附近时,出现顶板破碎、冒落现象,原支护形式已无法保证巷道掘进期间顶板的稳定性.基于此,提出多形式联合支护的技术方案,采用撞楔进行超前支护、丝杠柱进行临时空顶支护、注浆锚杆进行最终支护加固,技术方案应用后,掘进期间巷道顶板下沉量不足120 mm,效果显著,保证巷道安全高速掘进.     

巷道长距离交替循环临时支护成套装备关键技术研究

针对沿空切顶成巷无煤柱开采临时支护存在支护工序复杂,对巷道顶板反复支撑破坏,移动操作繁琐,劳动强度高,安全系数低等问题,研制了新型巷道长距离交替循环支护成套装备。分析了辅助运输巷道临时支护范围,确定了超前与架后成巷区域临时支护强度。采用数值模拟分析了临时支护支架使用效果,并通过实地监测,分析了超前压力的显现规律,结果表明,临时支护支架充分发挥了承载作用,实现了沿空切顶成巷巷道无反复支撑,有效保护了顶板的完整性。     

超前支护技术在破碎顶板巷道中的应用

运用小间距中长管缝锚杆超前支护技术有效控制顶板,防止了围岩的冒落和超前片落,避免了空顶区刹顶工作,同时该前探支护方法也对巷道永久支护起到联锁加强作用.     

超前支架-顶板支撑系统动力学仿真

迈步式超前支架是综掘巷道临时支护手段的一个发展方向。建立超前支架-顶板支撑系统动力学模型。利用Wilson-β直接积分法对模型进行数值求解。基于ANSYS有限元分析软件对超前支护-顶板系统在矿震荷载下的结构响应进行仿真分析,得到的结果对超前支架动态设计具有一定指导意义。     

超大采高工作面大断面巷道超前支护设备研制与应用

针对世界首个8.8 m超大采高工作面大断面回风顺槽超前支护问题,以上湾煤矿124018.8 m综采工作面回风顺槽为工程背景,根据巷道实际开采地质条件与锚杆支护参数,研制出了ZFDC81100/30.5/55D型高强度迈步分体式超前支架组,给出了超前支架总体结构特征、技术参数与支架布置方案,并分析了超前支架窄型顶梁、多级侧护机构、非对称承载机构及防倒机构等创新设计方案。现场实践表明,超前支架参数设计合理,在保护顶板锚杆支护系统的基础上巷道围岩变形较小,得到了有效控制,可以满足8.8 m超大采高工作面回风顺槽安全支护与辅助运输要求,具有良好的安全技术与经济效益,为后续类似超大采高工作面超前支架设计提供参考。     

深井沿空留巷充填区顶板支护技术

针对深井高地应力条件下沿空留巷过程中沿空巷道直接顶顶板松散、破碎、长期大变形的现象,提出了沿空巷道充填区顶板支护成套技术。该技术包括沿空巷道围岩时间、空间非线性变化规律,充填区顶板受力特性和分区域支护。在分析深井巷道围岩运移规律和充填区直接顶受力特性基础上,认为充填区直接顶为顶板控制的关键区域之一。将充填区顶板细化为4部分:实体煤区域,超前撕帮区域,工作面液压支架区域和已充填区域,并分别提出针对性的支护技术。经朱集1111(1)工作面沿空留巷工业实践检验,效果良好。理论成果对于相似条件的工程具有借鉴指导意义。     

循环式巷道超前支护支架在复杂条件综采面的应用

国内综采工作面巷道超前支护形式基本采用单体液压支柱配合铰接顶梁(∏型梁)或迈步式巷道超前支护液压支架2种方式。单体液压支柱配合铰接顶梁支护,工人劳动强度大、支护强度低,不利于安全管理;施工占用人员多,支护材料消耗高,不符合当前煤炭形势的需要。迈步式超前支护液压支架工作阻力偏高、吨位较大、反复支撑对巷道顶板破坏严重,不适应矿山压力大、自然发火煤层的应用。循环式巷道超前支护支架提前替代永久支护,利用轨道运输车将支架从支护末端运转至前段,杜绝了人工作业,避免了反复支撑顶板,且适用巷道变形量大的巷道,适应范围广。     

超前支护液压支架非等强支护技术及自动控制装置研究

煤矿运顺和回顺巷道采用锚杆锚索或金属棚支护,超前支护液压支架在推进过程中对顶板反复支撑作用,使巷道顶板结构受到破坏,引起顶板破碎,不利于巷道顶板管理和煤矿安全生产。根据巷道顶板条件和压力分布情况控制超前支护液压支架的初撑力,在巷道不同的相对位置实现非等强支护,而支架的工作阻力和其他功能不受影响,最大限度保证巷道顶板完整,实现对巷道顶板的安全科学管理。     

复合顶板沿空掘巷围岩控制研究

为研究复合顶板沿空巷道围岩变形破坏机理及控制技术,基于该类巷道变形破坏特征的分析,得到巷道变形破坏的主要原因是没有考虑复合顶板沿空巷道围岩特性、支护强度低、变形不协调和没有发挥围岩的承载能力,揭示了复合顶板沿空巷道围岩变形破坏机理,研究了合理的围岩控制技术:1)优化临时支护工艺,减少复合顶板空顶时间,2)喷浆封闭围岩,防止复合顶板风化,3)高强度高预应力锚杆支护、底角锚杆、二次支护增加复合顶板层间结合力,提高两帮承载能力并控制底鼓,4)向采空区倾斜锚索增强基本顶关键块稳定性,保护内承载结构.工业性试验结果表明,围岩表面位移和复合顶板离层得到有效控制,基本顶很快稳定.     

掘进机机载临时支护技术

掘进巷道采用锚杆支护时,临时支护是必不可少的一道工序,其可靠与否直接影响锚杆支护作业的安全,临时支护技术是发展煤矿综合机械化掘进的关键因素之一。在掘进机上配置机载临时支护装置,从根本上改变了传统临时支护的功能和形式。通过有效地给顶板施加初撑力,避免了工人在空顶区作业,增加了锚护作业时工作人员的安全性;实现了锚网的机械化铺架,降低了工人的劳动强度;机载临时支护装置用时展开,不用时折叠,液压缸驱动,减少了支护辅助时间,提高了掘进效率,操作简易、方便;与不同样式掘进机有机结合,不影响掘进机自身性能。     

掘进机机载临时支护机的设计与研究

介绍一种机侧滑道式临时支护机,该临时支护机通过固定掘进机两侧的前后伸缩导轨将支护机向前推至截割头前方的支护工作位置,支护机的支地油缸支撑于巷道底板上,支护机的主护板与巷道顶板接触并形成初撑力。该临时支护机对巷道顶板的支撑力不受超前距离的限制,可以为锚护工作提供较大超前距离和稳定的支撑力。     

采场顶板稳定性分析与锚杆支护研究

为了维护采场顶板稳定,确保采场安全生产,通过对顶板进行稳定性分析,研究采用锚杆支护作为顶板稳定性控制措施,并采用工程类比法确定了锚杆的合理参数。选用FLAC^3D数值模拟对无支护和锚杆支护两种方案进行了分析研究,模拟结果表明选取树脂锚杆支护能够减小顶板压力,控制顶板位移变形和岩体冒落。后期的现场实际观测表明,树脂锚杆在顶板稳定性支护中效果良好,能够保证采场顶板的安全稳定。     

EBJ-120TP型掘进机机载临时支护装置的研究

煤巷临时支护技术的落后是制约煤巷综合机械化掘进的关键因素之一,通过对EBJ-120TP型掘进机临时支护的研究,为掘进工作面提供临时顶板支护,提供安全的作业环境,并减轻人工顶梁支护的体力劳动,提高支护效率,同时大大提高掘进速度。     

大变形巷道顶板可接长锚杆支护系统性能研究

为解决大变形巷道支护成本高、效果差的技术难题,研发了一种新型可接长锚杆。针对大变形巷道顶板变形破坏特征进行研究,对比分析了普通锚杆、传统锚索及可接长锚杆的受力与变形特性,构建了围岩-支护系统本构模型,提出了顶板可接长锚杆支护系统,并应用于五家沟煤矿5203回风巷道,有效地控制了顶板的持续变形。结果表明:4 m可接长锚杆的最大延伸量为685 mm,破断载荷为195 kN,在充分发挥高延伸性的同时,保证了较高的支护阻力;顶板可接长锚杆支护系统后期的稳定性及支护强度均大于顶板锚索支护系统。现场监测表明,采用可接长锚杆支护系统维护的顶板,下沉量减小了33%以上,支护强度在160~180 kN的可接长锚杆的比例可达87.5%,实现了强力支护与有效让压。     

高强树脂锚杆支护技术在沿空送巷中的应用

分析沿空送巷采用架木棚等支护方式,矿压显现明显,造成后果比较严重,根据张新矿西二采区岩层的性质和矿压显现特点,阐述推广使用高强预应力树脂锚杆,锚索有效的控制顶板,提高单进,降低成本,效果显著。     

深部煤矿巷道等强梁支护理论模型及模拟研究

分析了矩形巷道顶板的受力特点,得到了顶板各位置弯曲正应力与剪力的分布规律。据此推导出了保证巷道顶板维持稳定所需的锚杆参数,并进一步对影响锚杆长度选取的各因素进行了敏感性分析,确定了各因素对锚杆长度选取影响程度的主次关系。由此得出了不同长度锚杆支护下的巷道围岩能够满足稳定性要求,基于此提出了深部巷道等强梁支护概念,即根据顶板弯曲正应力分布特征,在中部弯曲正应力大的区域,采用高强度、长锚杆局部加强;而在两边弯曲正应力逐渐减少的区域,可适当减少锚杆的长度,但增加锚杆直径提高抗剪能力,以期实现巷道顶板各横截面上在不同长度锚杆支护作用下最大正应力都相等,初步建立了等强梁支护施工技术工艺。运用有限差分软件FLAC3D模拟获得了锚杆原有传统支护与等强梁支护下顶板应力及位移分布规律,可看出采用等强梁支护理念可明显优化巷道的应力分布,让顶板局部应力达到均匀分布,并且有效控制了围岩变形,在一定程度上验证了等强梁支护技术的可行性。     

砌碹巷道冒顶机理及控制技术研究

以某矿辅助轨道大巷为工程背景,研究分析了砌碹巷道冒顶失稳机理,主要是：①碹体与帮、顶之间存在空隙,碹体不能及时有效支护围岩;②巷道锚杆支护参数不合理,锚杆、锚索不能有效控制顶板下沉,最终导致巷道发生冒顶事故。针对砌碹巷道冒顶的特征和机理提出冒顶段巷道支护技术：①重新砌碹,应用高水速凝材料对碹体与巷道围岩之间的空隙进行壁后充填;②应用高水速凝材料对破碎围岩进行注浆加固;③应用锚杆、锚索对冒顶段巷道进行加强支护。现场矿压监测结果表明,该技术不仅保证了施工安全,而且提高了围岩整体性和承载能力,有效控制了巷道围岩变形。     

荫营煤矿综放工作面回风顺槽矿压显现特征分析

通过矿山压力观测的方法分析了荫营煤矿15号煤层综放面回风顺槽的矿山压力显现,应用了巷帮表面收敛观测、锚杆锚索受力变化、顶板离层观测的综合手段,得出了荫营煤矿15号煤层综放面回风顺槽的矿山压力特征,为该巷道大变形的治理提供相应理论依据.     

复杂顶板巷道锚杆锚索支护参数优化设计

针对复杂顶板巷道支护难、维修费用高等问题,根据原有支护参数的不足,采用FLAC^3D数值模拟软件,建立分析了复杂顶板巷道数值模型,采用单一变量实验方法,分别以顶板锚杆间排距、长度和帮部锚杆间排距、长度为研究对象,分析了顶板和帮部锚杆和锚索合理支护参数。研究为复杂顶板巷道锚杆锚索支护参数设计提供了理论基础。     

金属粗尾锚杆有限元模拟

分析了普通金属锚杆存在的问题，并提出新型金属粗尾锚杆可以很好地解决这方面存在的问题.利用有限元分析软件ANSYS对锚尾的工作状态进行了模拟，对比分析了在承受相同载荷情况下普通金属锚杆与粗尾锚杆的差异，得出了粗尾锚杆性能上优于普通锚杆的主要结论.