基于上限理论的深部巷道顶板锚杆预紧力简化设计方法

以深部直墙半圆拱巷道为例,基于非线性Hoek-Brown强度准则,考虑顶板围岩应力与锚杆支护作用,构造出顶板围岩破裂机制,利用极限分析上限法,提出了巷道开挖初期顶板锚杆预紧力的简化设计方法,给出了相应工程建议措施,并通过现场应用实例验证了高强预紧力支护对顶板围岩的控制效果。研究结果表明:巷道开挖初期,锚杆支护构件只有施加足够预紧力,才可有效限制顶板围岩下沉破坏;随岩体强度参数增大,锚杆所需预紧力不断减小,而随锚杆布设间距与围岩应力增大,锚杆所需预紧力不断增加;在软弱或松散破碎围岩中,可通过采用高强、高韧性锚固支护构件并施加高预紧力或注浆加固等方式来获得较理想围岩控制效果。     

厚煤层上行开采放顶煤技术研究与应用

为了矿井的可持续发展,探索在厚煤层放顶煤条件下上行开采技术的可行性.针对济宁三号煤矿4采区地质条件,综合运用数值计算、理论分析、实测统计分析以及工业性试验等方法,研究了该采空区覆岩破坏分带发育特征,探讨了在放顶煤条件下进行上行开采技术的可行性,较全面地分析和解决了济宁三号煤矿厚煤层放顶煤条件下的上行开采问题.研究结果表明:理论计算和现场实测垮落带高度基本一致,分别为14.5～19.15 m,18.6～21.7 m.数值模拟分析表明3煤处于3下煤开采后的裂隙带内,但煤层连续性保持完好.     

浅埋煤层大采高工作面矿压显现规律实测分析

为解决浅埋煤层大采高工作面矿压控制问题,对内蒙古某矿6-2101首采工作面进行现场实测.通过对顶板活动规律和来压机理的分析,揭示了该矿6-2101首采工作面的矿压显现规律,认为该大采高工作面的初次来压、周期来压步距对相同条件下煤层开采具有理论和实践指导意义.     

济三煤矿沿空巷道矿压显现规律研究

针对济三煤矿综放工作面断层发育、坚硬顶板围岩地质条件,设计了综放面小煤柱沿空巷道锚杆(索)支护参数.巷道在施工过程中,采用顶板离层仪和钻孔窥视仪,较系统地观测研究了沿空掘巷矿压显现规律.研究结果表明:巷道顶板下沉量较小,锚固区内外岩层离层量小巷道掘进影响区范围为50m左右;巷道底臌较严重,巷道两帮移近明显,围岩收敛后巷道由矩形断面变形成为倒梯形断面;沿空巷道煤柱中节理裂隙十分发育,煤体压缩变形成为块状结构的塑性松散体.综放面回采期间巷道断面大小满足使用要求,说明了沿空巷道锚杆支护,能够经受住综放工作面采动影响,锚杆支护试验取得了成功.研究成果在综放面沿空掘巷中进行了推广应用.     

不同锚固长度下巷道锚杆力学效应分析及应用

为研究不同锚固长度对巷道围岩的控制效果,从理论方面推导了锚杆应力分布规律,建立了不同锚固长度下巷道围岩力学分析模型,考虑分析了锚杆直径、围岩强度参数、锚固长度、预紧力、布设间距等影响因素,给出了巷道锚杆支护设计的工程建议措施,并通过开展现场试验验证了本文理论研究成果的正确性。研究表明：锚杆受力主要集中在锚固段端头1/3范围内,且沿长度方向杆体剪应力与轴力不断递减;在软岩中更利于锚杆锚固作用的发挥;施加高预紧力,并留设一定的自由段长度,有利于锚杆预紧力在围岩中扩散,可形成有效的锚固围岩承载结构,充分发挥杆体支护潜力;当锚杆布设间距较大时,可通过提高预紧力、适当减少锚固长度来增加预紧力对围岩的控制效果。     

开拓大巷破坏治理技术

针对济三煤矿北部辅运巷变形、破坏的状况,分析了巷道变形、破坏的主要原因,提出了对其治理的锚网、喷浆、注浆联合支护方案,并成功进行了实践,治理效果明显,取得了良好的技术经济效益。     

基于微震和应力在线监测的深井综放采场支承压力分布特征

为研究深井综放采场支承压力分布特征,采用微震和应力在线监测技术对赵楼煤矿1306工作面走向煤体垂直应力进行了现场实测。研究表明:工作面推进过程可分为初采阶段、工作面"见方"阶段和正常推进阶段。工作面"见方"阶段存在初始影响范围、显著影响范围和剧烈影响范围,初采和正常推进阶段超前支承压力没有明显的剧烈上升阶段;工作面"见方"阶段超前支承压力影响范围和相对垂直应力为其他2个阶段的1.5~1.7倍;数值模拟分析与现场实测结果吻合较好。根据支承压力分布特征,确定了不同回采阶段的合理超前支护距离和解危措施。     

冲击倾向性煤层沿空掘巷围岩控制机理研究

针对冲击倾向性煤岩层条件下沿空掘巷的围岩控制问题,从应力控制和支护系统设计方面入手,提出了沿空掘巷围岩减冲控制原理.分析了冲击倾向条件下沿空掘巷的破坏特征和影响因素,通过合理选取煤柱宽度降低围岩应力、人为制造软弱夹层释放围岩应力吸收冲击能、采用高性能锚杆支护技术体系强化围岩支护小结构强度等综合措施,可实现对冲击煤层沿空巷道的有效控制.     

微震事件与推进速度控制研究

根据济三煤矿163下05工作面回采期间的微震事件、矿压显现程度以及钻屑法监测结果,指出了推进速度的变化可以在一定程度上影响工作面周围震动能量的释放过程,当工作面每日推进度为4.8～5.6 m,每日震动次数较少、震动能量都较低。通过分析工作面回采进尺与冲击矿压发生之间的关系,找出两者之间的相互作用,并对微震事件的发生与推进速度的关系进行研究,以期在达到预防冲击矿压灾害事故的基础上,确定工作面合理的推进速度,并提出以回采进尺为标准之一的冲击矿压防范标准,可在后期同水平同采区内的工作面生产阶段起到指导作用,为矿井的安全生产提供有力保障。     

综采放顶煤上行开采巷道支护及其稳定性分析

介绍济宁三号煤矿上行开采巷道锚网支护方式。通过对下层煤停采线附近上覆岩层的倾角变化的观测,判定了锚网支护是切实可行的;通过矿压观测分析了综采放顶煤条件下上行开采巷道采用锚网支护稳定性能够满足回采使用要求;裂隙观测统计证明了下层煤开采顶板周期性断裂与上行开采巷道顶板破碎区的一一对应;通过上行开采巷道底板至下部采空区的钻孔施工记录和钻孔录像技术了解下层煤裂隙带发育高度,为成功实现综采放顶煤条件下上行开采巷道安全掘进提供了科学依据。