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HSP超前探测技术在煤矿TBM掘进巷道中的应用研究

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煤田地质与勘探 2024年第3期52卷 107-117页

作者：张盛陈召卢松杨战标冀畔俊贺飞鲁义强刘佳伟河南理工大学能源科学与工程学院河南焦作454003 煤炭安全生产与清洁高效利用省部共建协同创新中心河南焦作454003 中铁西南科学研究院有限公司四川成都611731 平顶山天安煤业股份有限公司煤炭开采利用研究院河南平顶山467099 河南平宝煤业有限公司河南许昌461714 中铁工程装备集团有限公司河南郑州450016

随着全断面掘进机TBM(Tunnel Boring Machine)逐渐应用于煤矿岩巷掘进,对不良地质构造进行超前准确快速预测的需求日益迫切。通过对主动源地震波超前探测方法的特点和TBM破岩震源超前探测技术的适用性进行分析,结合煤矿巷道地质和生产条... 详细信息

随着全断面掘进机TBM(Tunnel Boring Machine)逐渐应用于煤矿岩巷掘进,对不良地质构造进行超前准确快速预测的需求日益迫切。通过对主动源地震波超前探测方法的特点和TBM破岩震源超前探测技术的适用性进行分析,结合煤矿巷道地质和生产条件,提出了适用于煤矿巷道TBM掘进的HSP超前探测方法。以河南平顶山首山一矿TBM掘进底板瓦斯治理巷道为工程背景,选用防爆硬件一体化设计的探测仪器在煤矿巷道中进行应用。构建了空间型观测方式对煤矿巷道近水平煤线进行探测,优化了双护盾TBM掘进巷道狭小空间检波器阵列式布置参数;基于时频分析、互相关干涉处理、反射与散射联合反演等方法处理原始信号并进行探测结果成像。研究表明:采用空间型观测方式可实现与巷道小角度斜交煤线的识别,设计震源与首检波器间距离为15 m时最优。通过时频分析提取有效信号,利用互相关干涉法获取虚拟震源道和反射特征曲线,并结合反射与散射联合反演成像得到探测区域地层反射能量分布图,能够较准确地推测得到围岩存在的不良地质构造。通过比较现场开挖揭露情况与探测结果发现两者吻合度较高,表明HSP超前探测方法可实现掘进工作面前方100 m范围内超前无损地质预测,有助于提高煤矿岩巷TBM掘进速度。

关键词：煤矿岩巷超前探测水平声波探测法(HSP) TBM 破岩震源

超千米深埋沿空巷道围岩破坏特征及控制技术研究

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煤炭技术 2024年第8期43卷 98-103页

作者：于振子杨战标项哲平顶山天安煤业股份有限公司煤炭开采利用研究院河南平顶山467000 中国矿业大学深部煤炭资源开采教育部重点实验室江苏徐州221116

为解决超千米深埋沿空巷道围岩失稳难题,以平煤股份十一矿具体工程为背景,通过表面位移监测、钻孔窥视、围岩钻孔取芯及拉压剪常规力学试验,分析了典型超千米深埋沿空巷道的围岩损伤破坏规律,提出了以高性能中空钢绞线锚索为基础的厚层... 详细信息

为解决超千米深埋沿空巷道围岩失稳难题,以平煤股份十一矿具体工程为背景,通过表面位移监测、钻孔窥视、围岩钻孔取芯及拉压剪常规力学试验,分析了典型超千米深埋沿空巷道的围岩损伤破坏规律,提出了以高性能中空钢绞线锚索为基础的厚层预应力全长锚固理论与技术,并通过现场试验对维控效果进行了验证。结果表明:该类巷道围岩属于高应力—节理化复合型软岩,长期维控具有较大挑战。采用厚层预应力全长锚固技术后,巷道顶板及两帮的变形量相比原支护方案降低58.64%、61.65%,巷道掘巷稳定期明显减短,围岩完整性、稳定性及巷道稳定性显著加强,能够满足巷道长期维控的要求。

关键词：千米深井沿空掘巷围岩破坏特征控制技术

深井回采巷道围岩稳定性模糊聚类及其支护对策

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煤炭工程 2011年第11期43卷 91-93页

作者：杨战标中国平煤神马集团技术中心河南平顶山467000

文章结合平顶山矿区具体地质条件,以围岩强度、巷道埋深、支护强度、采动影响系数为分类指标,采用模糊聚类分析法,将调研的埋深800 m以上的20条回采巷道围岩稳定性分为四类,即不稳定巷道、中等稳定巷道、较稳定巷道和稳定巷道;利用Java... 详细信息

文章结合平顶山矿区具体地质条件,以围岩强度、巷道埋深、支护强度、采动影响系数为分类指标,采用模糊聚类分析法,将调研的埋深800 m以上的20条回采巷道围岩稳定性分为四类,即不稳定巷道、中等稳定巷道、较稳定巷道和稳定巷道;利用Java编程研发出回采巷道围岩分类及锚网支护设计程序,简化了围岩分类的模糊聚类计算过程,同时给出巷道合理的支护对策。

关键词：深井回采巷道分类指标模糊聚类支护对策

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大断面软岩硐室底板卸压槽合理深度分析

矿业安全与环保 2011年第2期38卷 46-48页

作者：杨战标中国矿业大学矿业工程学院江苏徐州221008 中平能化集团能源化工研究院河南平顶山467000

底板卸压槽的合理深度是开槽卸压治理大断面软岩硐室底鼓的重要参数,其选取不合适将得不到理想的卸压效果。采用非线性数值分析软件FLAC,分析了卸压槽宽度为300 mm、卸压槽深度从400 mm增加至1 000 mm时围岩应力、位移矢量及塑性区的分... 详细信息

底板卸压槽的合理深度是开槽卸压治理大断面软岩硐室底鼓的重要参数,其选取不合适将得不到理想的卸压效果。采用非线性数值分析软件FLAC,分析了卸压槽宽度为300 mm、卸压槽深度从400 mm增加至1 000 mm时围岩应力、位移矢量及塑性区的分布特征。模拟分析结果和现场实践表明,当卸压槽宽度为300 mm、深度为900 mm时能取得较好的效果。

关键词：大断面软岩硐室卸压槽数值分析

深部软弱围岩流变应力恢复法地应力测量技术及应用

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煤炭工程 2016年第7期48卷 71-74页

作者：杨战标中国平煤神马集团炼焦煤资源开发及综合利用国家重点实验室河南平顶山467099 中国平煤神马集团能源化工研究院河南平顶山467099

简述了深部软弱围岩流变应力恢复法(RSR法)地应力测试的原理、测试仪器及测试过程,并给出了该方法在平煤一矿测点约877m处的三维地应力状态实测数据。测量结果显示:三个主应力中,最大主应力和最小主应力近于水平,中间主应力近于垂直,属... 详细信息

简述了深部软弱围岩流变应力恢复法(RSR法)地应力测试的原理、测试仪器及测试过程,并给出了该方法在平煤一矿测点约877m处的三维地应力状态实测数据。测量结果显示:三个主应力中,最大主应力和最小主应力近于水平,中间主应力近于垂直,属于水平构造应力场类型;最大主应力方向近于NW—SE方向,与平顶山地区近期的构造运动历史相一致。该方法测得的结果与应力解除法的测量结果相吻合;实测表明流变应力恢复法具有较大的使用价值,特别在深部软弱破碎的复杂地质条件下,在传统地应力测试方法难以实施时,该方法仍能顺利实现,适应性较强。

关键词：深部煤矿软弱围岩三维地应力测量流变应力恢复法应力解除法

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基于弱光纤光栅传感技术的围岩变形监测研究

煤炭科学技术 2023年第6期51卷 11-19页

作者：李延河杨战标朱元广王升中国平煤神马控股集团有限公司河南平顶山467000 平顶山天安煤业股份有限公司煤炭开采利用研究院河南平顶山467099 中国科学院武汉岩土力学研究所岩土力学与工程国家重点实验室湖北武汉430071

煤矿深部地层高地应力与围岩低强度间的突出矛盾导致巷道开挖后极易发生大变形失稳灾害。为及时掌握巷道开挖支护前后围岩内部的变形情况,研究基于弱光纤光栅传感技术,研制了一种准分布式大量程应变传感器光缆,实现了围岩内部变形测点的... 详细信息

煤矿深部地层高地应力与围岩低强度间的突出矛盾导致巷道开挖后极易发生大变形失稳灾害。为及时掌握巷道开挖支护前后围岩内部的变形情况,研究基于弱光纤光栅传感技术,研制了一种准分布式大量程应变传感器光缆,实现了围岩内部变形测点的1 m级间距布置。通过室内标定试验掌握了传感器光缆的测试性能,测试结果表明:研制的应变传感光缆应变量程不低于0.04,灵敏度为1.23 pm/με,精度等级为0.5,属于高精度传感器并具有良好的重复性和线性度。依托平煤股份四矿深部岩石巷道开展了现场工业性试验,试验结果表明:巷道围岩应变随孔深增加而减小,4 m范围内围岩应变数值较大,7 m外应变数值较小且渐趋稳定;巷道围岩应变激增主要发生在前30 d内,随后巷道围岩应变增加量逐渐减小并趋于稳定;取应变速率迅速向0收敛位置作为围岩松动区边界,确定巷道帮部和顶部松动区边界为5 m,肩部松动区边界为4 m。该应变光缆通过弱光纤光栅技术与时分复用技术的综合应用,极大地提高了光纤传感网络的复用容量,满足了煤矿深部巷道围岩变形监测的大量程、精细化在线监测需求。通过技术应用,可及时掌握煤矿深部巷道围岩内部变形特征及松动圈时空演化规律,为深部巷道围岩稳定控制决策提供科学基础数据。

关键词：煤矿弱光纤光栅光纤传感松动圈巷道变形地应力

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大断面硬岩巷道聚能爆破快速掘进技术应用

煤炭工程 2013年第11期45卷 40-41,44页

作者：杨战标张波中国平煤神马集团研究院开采研究所河南平顶山467000

针对平煤四矿岩巷断面大、岩石硬、应力高的特点及掘进中爆破效率和进尺低、超欠挖严重等问题,采用聚能爆破快速掘进技术,在掘进爆破作业中采用聚能装置,并设计了聚能爆破作业方案,现场聚能爆破工业性试验结果表明,该方案与原方案相比,... 详细信息

针对平煤四矿岩巷断面大、岩石硬、应力高的特点及掘进中爆破效率和进尺低、超欠挖严重等问题,采用聚能爆破快速掘进技术,在掘进爆破作业中采用聚能装置,并设计了聚能爆破作业方案,现场聚能爆破工业性试验结果表明,该方案与原方案相比,可提高掘进进尺15%、降低巷道围岩超欠挖量50%、节约成本20%,能获得良好的技术经济效果。

关键词：大断面硬岩巷道聚能爆破快速掘进

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大断面回采巷道锚网支护分析及应用

矿业安全与环保 2009年第4期36卷 29-31页

作者：杨战标平顶山煤业集团公司技术中心开采研究所河南平顶山467000

针对寺河煤矿大断面回采巷道具体地质条件,结合现场实践经验,提出了锚杆、锚网和锚索补强的联合支护方案,采用有限差分数值计算软件FLAC5.0进行了支护参数的多方案模拟,模拟结果表明:锚杆长度2 400 mm,间距1.0 m,2根锚索补强的支护方案... 详细信息

针对寺河煤矿大断面回采巷道具体地质条件,结合现场实践经验,提出了锚杆、锚网和锚索补强的联合支护方案,采用有限差分数值计算软件FLAC5.0进行了支护参数的多方案模拟,模拟结果表明:锚杆长度2 400 mm,间距1.0 m,2根锚索补强的支护方案是经济合理的。现场实践也表明支护参数选取合理,支护效果较好,可为类似条件下的应用提供参考。

关键词：大断面回采巷道联合支护模拟分析

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平顶山矿区深井回采巷道的高强协调支护技术

煤矿安全 2012年第1期43卷 44-47页

作者：郭建伟杨战标中国矿业大学安全工程学院江苏徐州221008 中国平煤神马集团技术中心河南平顶山467000

针对丁5-6-26071风巷开采深度大、顶板破碎的特点,在已判别围岩稳定性的基础上,以高预应力高强锚杆-锚索协调支护为原则,对其进行了支护设计,并用数值计算的方法加以分析,工业性试验表明:掘巷阶段巷道表面位移、深部位移及深部受力均在... 详细信息

针对丁5-6-26071风巷开采深度大、顶板破碎的特点,在已判别围岩稳定性的基础上,以高预应力高强锚杆-锚索协调支护为原则,对其进行了支护设计,并用数值计算的方法加以分析,工业性试验表明:掘巷阶段巷道表面位移、深部位移及深部受力均在合理的范围之内,巷道断面收缩率最大为12.4%,满足使用要求。此种支护技术在丁5-6-26071风巷的成功运用为平顶山矿区其他深井回采巷道支护提供了参考。

关键词：深井协调支护巷道支护数值模拟