软煤层综放沿空巷道支护技术研究及其应用

根据松软厚煤层沿空巷道围岩变形破坏特点，对顶煤中似连续体和不同承载情况下支架的稳定性分别进行理论分析，并运用数值方法对不同支护技术条件下围岩应力分布和变形破坏情况进行模拟，优化支护参数，提出合理支护措施——U型钢支架顶部锚注充技术。现场工业性试验表明，该支护技术满足工程要求，具有良好的经济和社会效益。     

基于剪应变损伤过程的综放窄煤柱煤巷非对称支护研究

针对王家岭煤矿窄煤柱煤巷顶板非对称大变形异常矿压显现,综合现场调研、理论分析、数值模拟、井下试验及现场实测,分析了顶板非对称变形破坏特征,提出槽钢简式桁架锚索与单体锚索大偏移量非对称支护技术。研究得出:1)窄煤柱煤巷顶板非对称变形破坏特征:煤柱侧顶板煤体变形破坏敏感系数大且可持续性强;2)窄煤柱煤巷巷道中心轴两侧顶板煤体剪应变损伤形式和联结速度具有明显的不对称性;3)顶板控制机理:刚柔并济、重点偏移、点线结合、均衡承载。桁架锚索与单体锚索500 mm偏移布置围岩控制效果良好,顶板变形破坏协调一致。     

大倾角综放面支架稳定性及其控制技术研究

基于葛亭煤矿2313大倾角综放区段地质生产条件,建立综放支架稳定性力学模型,分析得出支架倾倒下滑及歪扭的关键影响因素和控制措施。2313综放面ZF4200/16/26型液压支架处于无约束条件下,在煤层倾角大于16°时应采取防滑技术措施,在煤层倾角大于29°时应采取防倒防滑技术措施。葛亭煤矿通过实施支架稳定性控制技术措施,实现了煤层平均倾角36°、最大倾角51°的大倾角综放面的安全高效开采。     

STUDY OF DOUBLE-CABLE-TRUSS CONTROLLING SYSTEM FOR LARGE SECTION COAL ROADWAY OF DEEP MINE AND ITS PRACTICE

 针对深井大断面煤巷围岩支护过程中出现的顶帮大变形控制难题,综合现场调研、数值模拟、理论分析、井下试验及现场实测,分析围岩变形破坏特征,提出高应力大断面巷道围岩控制系统--双锚索桁架,并对其组成结构、控制机制、支护优越性、应力场分布特征、关键支护参数等进行系统化研究,得出：(1) 深井大断面煤巷围岩变形特征为：移近量大、敏感系数高、变形具有持续性及破坏针对性强;(2) 新型双锚索桁架控制系统在巷道围岩中形成厚承载层和梯次锚固体结构,提高锚固岩层抗拉(剪)强度,保障巷道围岩和支护结构的稳定性;(3) 模拟得出双锚索桁架在岩层中形成垂直顶板(帮)均匀预应力带,预应力分散度低,影响范围集中于锚索锚固点区域3～5 m处;(4) 详细介绍井下运用双锚索桁架控制系统的一典型深井大断面煤巷成功实例。研究成果在邢东矿区获得全面应用,对类似条件工程的支护技术具有一定的理论意义和实用价值。     

大断面强采动综放煤巷顶板非对称破坏机制与控制对策

 针对大断面强采动综放煤巷开掘过程中出现的顶板非对称变形破坏现象,以王家岭煤矿为工程背景,通过现场调研、室内试验、理论分析、数值模拟和井下试验等手段,对变形破坏机制与控制对策进行研究。得出如下结论：(1) 综放煤巷顶板呈现非对称变形破坏特征,表现为煤柱侧顶板严重下沉、剧烈水平滑移变形及肩角部位顶板错位、嵌入、台阶下沉等;(2) 侧向基本顶于煤柱上方距采空区边缘6～7 m处发生破断,基本顶的破断和回转下沉运动引起的不均衡支承压力q和回转变形压力?是沿空巷道不对称变形破坏的根本力源,靠煤柱侧顶板及肩角部位是巷道变形破坏的关键部位;(3) 受采空区不稳定覆岩运动和巷道开挖影响,巷道围岩结构和应力分布以巷道中心线为轴呈非对称性分布,而原有支护未能对煤柱侧顶板及肩角等部位加强支护且无法适应顶板剧烈水平运动,巷道掘出后呈现出非对称矿压显现,后期受到本工作面回采影响,非对称变形破坏进一步加剧。(4) 分析该类巷道支护原理,提出集高强锚梁网、非对称锚梁桁架结构、预应力锚索桁架的非对称控制体系,阐述其控制机制,并进行方案设计和工程应用。数值模拟和工程实践表明,该技术可有效减弱顶板应力和位移分布的非对称性,控制围岩非对称变形破坏。     

无煤柱综放开采大变形软岩巷道卸压维护分析 及其应用*

 借助理论分析、数值计算、现场实测等方法,主要介绍了无煤柱综放开采沿空软岩巷道围岩结构及其变形破坏规律。首次提出了应用本煤层布置卸压巷并结合松动爆破技术解决沿空软岩巷道有效维护的难题。同时探讨了一般卸压原理及具体的卸压方案。理论和实践证明,这是实现沿空软岩巷道围岩控制的科学思路和有效方法。     

极近距离煤层回采巷道围岩分类与支护研究

为探究极近距离煤层回采巷道围岩稳定性类别与支护方式,用数学方法综合评价围岩稳 定性类别。 采用模糊综合评判法建立数学模型,选择围岩自身性质和应力环境等影响因素作为 围岩分类指标,求解模糊综合判别矩阵、指标权重和围岩隶属程度;运用灰色关联度分析法对围 岩稳定性类别进行验证,并提出相应的巷道支护方式。 结果表明,极近距离煤层回采巷道对Ⅰ— Ⅴ类围岩的隶属度分别为0.1846、0.2117、0.1866、0.1776、0.2394,其中Ⅴ类围岩隶属程度最 大,与验证结果相一致。 围岩属于Ⅴ类极不稳定围岩,极近距离开采导致顶板破碎,巷道承受荷 载较小,采用U形钢梁棚支护,矿压观测显示巷道支护效果显著。     

弹性基础边界基本顶板结构周期破断与全区域反弹时空关系

为了提出预警基本顶大面积周期来压灾害的方法,采用理论计算、相似模拟与工程实践相结合的方法研究基本顶板结构周期破断与全区域反弹压缩场的时空关系并得到如下结论:(1)基本顶板结构深入煤体周期破断时,断裂线外围依次产生"Ⅰ级半椭圆反弹区"→"C形压缩区"→"Ⅱ级C形反弹区"→"C形压缩区"。(2)断裂线前侧的Ⅰ级反弹区中部反弹量最大,断裂线端部为压缩区;Ⅱ级反弹区内外边界线的间距基本相等,且反弹量先增大后减小。(3)一次破断形成的反弹压缩区形态与分次破断形成的不同。(4)基本顶的破断程度越大反弹量越大,但基本不改变反弹压缩区的分布形态。Ⅱ级反弹区"包围"整个"悬顶区",所以在邻侧巷道及两巷区可监测基本顶深入煤体周期断裂产生的反弹压缩信息。采用特制高精度位移传感器相似模拟试验和工程实践验证了结论的正确性。形成了预警基本顶大面积周期来压灾害的"1同时、2滞后、2区域、2指标及2控制"的方法体系。     

大断面采动剧烈影响煤巷变形破坏机制与控制技术

受相邻大型综放面剧烈采动影响,大断面综放沿空煤巷掘进过程中易出现冒顶、垮帮、支护体损毁等强矿压现象,导致巷道不能安全畅通。以王家岭煤矿20102回风巷道为研究对象,采用现场调研、理论分析、数值模拟、井下试验等手段进行变形破坏机制分析,认为其变形破坏的主要因素有:高支承压力,围岩裂隙发育、强度低,大断面,支护不合理。得出巷道变形破坏动态过程为:大型综放开采→大范围高支承压力、高强度应变能积聚→巷道开挖导致应变能剧烈释放→围岩结构劣化和强度丧失→(支护不利、大断面等)巷道严重失稳破坏。在上述研究基础上,提出巷道掘进期间和回采期间围岩控制对策与技术,并结合现场地质生产条件确定支护方案。现场实践表明,采用综合控制技术后,顶板变形量为136 mm,两帮变形量为116 mm,底板变形量为132 mm,处于稳定状态。