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复合顶板极软煤层巷道锚杆支护技术研究

岩石力学与工程学报 2001年第1期20卷 53-56页

作者：柏建彪侯朝炯杜木民马东彩中国矿业大学采矿系徐州221008 显德汪矿邢台054108

复合顶板极软煤层巷道是围岩变形剧烈且顶板易冒落极难维护的巷道。分析该类巷道围岩破坏特点 ,提出运用注浆及锚杆支护控制巷道围岩稳定、加强顶板支护强度、充分利用围岩自身承载能力的支护原理 ,研究了合理的注浆、锚杆支护技术 ,包... 详细信息

复合顶板极软煤层巷道是围岩变形剧烈且顶板易冒落极难维护的巷道。分析该类巷道围岩破坏特点 ,提出运用注浆及锚杆支护控制巷道围岩稳定、加强顶板支护强度、充分利用围岩自身承载能力的支护原理 ,研究了合理的注浆、锚杆支护技术 ,包括高水速凝材料注浆加固两帮、顶板采用树脂全长锚固高强度锚杆和小孔径预应力锚索加强支护及两帮树脂加长锚固锚杆支护 ,并介绍一个工程实例。

关键词：复合顶板极软煤层锚杆注浆巷道

复合顶板高瓦斯厚煤层综放工作面覆岩“两带”动态发育特征

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岩石力学与工程学报 2012年第A01期31卷 3444-3451页

作者：高保彬王晓蕾朱明礼周建伟河南理工大学河南省瓦斯地质与瓦斯治理重点实验室--省部共建国家重点实验室培育基地.河南焦作454000 河南理工大学深部矿井建设重点学科开放实验室河南焦作454000 河南理工大学能源科学与工程学院河南焦作454000

以余吾煤业为试验矿井,采用钻孔两端封堵分段注水装置和钻孔电视系统,探测综放开采上覆岩层"两带"高度,对采动前后裂隙倾角、数量与深度关系、数量与宽度关系进行数字化分析,并就采动过程裂隙演变情况进行相似模型与数值模拟试验。结果... 详细信息

以余吾煤业为试验矿井,采用钻孔两端封堵分段注水装置和钻孔电视系统,探测综放开采上覆岩层"两带"高度,对采动前后裂隙倾角、数量与深度关系、数量与宽度关系进行数字化分析,并就采动过程裂隙演变情况进行相似模型与数值模拟试验。结果表明:余吾煤业综放开采冒落带高度为27～32 m,裂隙带高度为58～61 m,采动前裂隙以高角度、低宽度为主;随着采煤工作面的逐步推进裂隙数量呈直线上升,且增加的裂隙以小角度、中宽度为主;采动过程中裂隙的主要聚集区在煤壁前后,覆岩裂隙密度分布曲线呈两端和中间高,如"波浪"型。

关键词：采矿工程复合顶板综放开采覆岩“两带” 动态发育

复合顶板无煤柱自成巷切顶爆破设计关键参数研究

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中国矿业大学学报 2019年第2期48卷 236-246,277页

作者：马新根何满潮李钊刘雨兴于光远杜海瑞中国矿业大学(北京)深部岩土力学与地下工程国家重点实验室北京100083 中国矿业大学(北京)力学与建筑工程学院北京100083 同煤集团塔山煤矿有限公司山西大同037000 中国矿业大学(北京)资源与安全工程学院北京100083

为对无煤柱自成巷切顶爆破关键参数设计方法进行总结和优化,运用几何推演、数值模拟、力学分析、现场试验等手段,提出复合顶板无煤柱自成巷切顶爆破设计的系统化流程及方法,并归纳为切顶设计与爆破设计2类,包含切顶高度、切顶角度、切... 详细信息

为对无煤柱自成巷切顶爆破关键参数设计方法进行总结和优化,运用几何推演、数值模拟、力学分析、现场试验等手段,提出复合顶板无煤柱自成巷切顶爆破设计的系统化流程及方法,并归纳为切顶设计与爆破设计2类,包含切顶高度、切顶角度、切顶连通率与单孔装药量、炮眼间距、单次起爆数量共计6个关键参数.随后以塔山煤矿8304工作面留巷顺槽Ⅰ区复合顶板为例,设计得到其切顶爆破关键参数:切顶高度为8m,切顶角度为15°,顶板切缝连通率至少应达到82%,单孔采用的装药结构为43331,炮眼间距为500mm,单次起爆炮孔数量为6个.现场应用验证切缝成巷效果良好,切缝侧周期来压步距平均增大4m,液压支架平均来压强度降低2.1MPa,峰值来压强度降低10.2MPa,预裂卸压效果较为明显.

关键词：复合顶板自成巷无煤柱切顶爆破关键参数

复合顶板薄及中厚煤层智能超前支护系统研制及应用

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采矿与岩层控制工程学报 2021年第2期3卷 55-62页

作者：高喜才王琪范凯肖前昌胡彬王灿华黎亮西安科技大学能源学院陕西西安710054 四川华蓥山龙滩煤电有限责任公司四川广安638020 四川华蓥山广能(集团)有限责任公司四川广安638027 四川华蓥山广能集团嘉华机械有限责任公司四川广安638600

针对龙滩煤矿复合顶板薄及中厚煤层传统超前支架存在顶板破碎严重、空间位置受限、推移困难、劳动强度大的问题,从巷道围岩控制和超前支架快速推进角度出发提出设计原则,运用理论计算和结构设计方法,研发了一种由8架超前支架和2架端头... 详细信息

针对龙滩煤矿复合顶板薄及中厚煤层传统超前支架存在顶板破碎严重、空间位置受限、推移困难、劳动强度大的问题,从巷道围岩控制和超前支架快速推进角度出发提出设计原则,运用理论计算和结构设计方法,研发了一种由8架超前支架和2架端头支架组成的轻型横向自移式超前液压支护系统。龙滩煤矿3124S工作面现场应用效果表明:超前支架组架间留空按800 mm布置,推移1个超前支架,顶板所受支撑破坏减少2次,保证了顶板的稳定性;结构紧凑的超前支护系统有效解决了薄-中厚煤层设备配套空间布置不合理的问题;整体式底座配合双推移千斤顶在双抵帮装置协助下确保超前支架顺利协调前移,大幅减少了停机时间,工作面推进速度提升15%~20%;配套视频监控系统、控制系统、传感系统,实现集控中心对超前支架系统的远程控制和人工干预,大幅降低了工人劳动强度,每班超前维护人员减少67%。新型超前支护系统的应用为智能化综采工作面安全高效生产提供了保障。

关键词：薄及中厚煤层复合顶板超前支护系统智能化控制

采动影响下大倾角复合顶板工作面矿压规律研究

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煤炭科学技术 2022年第11期50卷 58-66页

作者：唐龙刘迅屠洪盛万磊孙茂如赵吉诚蔡涤标马守龙中国矿业大学矿业工程学院江苏徐州221116 中国矿业大学煤炭资源与安全开采国家重点实验室江苏徐州221116 中煤新集能源股份有限公司新集二矿安徽淮南232000

在采动影响下,大倾角复合顶板工作面中上部覆岩破坏严重,造成支架未接顶,严重影响安全生产。针对该问题,以新集二矿211112大倾角复合顶板工作面为工程背景,采用数值模拟和现场监测的综合研究方法,对采动影响下211112大倾角复合顶板工作... 详细信息

在采动影响下,大倾角复合顶板工作面中上部覆岩破坏严重,造成支架未接顶,严重影响安全生产。针对该问题,以新集二矿211112大倾角复合顶板工作面为工程背景,采用数值模拟和现场监测的综合研究方法,对采动影响下211112大倾角复合顶板工作面矿压显现规律及顶板控制技术进行了研究。研究表明:大倾角复合顶板比非复合顶板条件下的工作面最大覆岩卸压拱高度、宽度以及拱顶距上端头距离分别高出5、13、3 m;煤层开采后垂直应力在倾斜方向呈非对称性,工作面下端头前方支承压力最大值比上端头前方支承压力最大达32%;复合顶板比非复合顶板工作面覆岩最大垂直位移高10%,卸压快且工作面中上部的破坏程度更严重。现场监测表明工作面中上部受力较大,先来压,导致工作面中上部下沉位移量大,卸压程度高,与模拟结果相吻合,解释了211112工作面72~95号支架(工作面中上部)范围出现漏顶,支架未接顶现象。据此,提出采用无机注浆加固材料对破碎复合顶板进行充填的控制技术,现场试用效果良好,实现了大倾角复合顶板工作面安全高效开采。

关键词：大倾角煤层复合顶板矿压规律顶板控制采动影响

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深部软弱破碎复合顶板煤巷稳定控制技术

煤炭学报 2017年第10期42卷 2554-2564页

作者：孟庆彬孔令辉韩立军李云聂军委李浩高杰中国矿业大学深部岩土力学与地下工程国家重点实验室江苏徐州221116 山东科技大学山东省土木工程防灾减灾重点实验室山东青岛266590 北京中煤矿山工程有限公司北京100013

针对深部软弱破碎复合顶板矩形断面煤巷易冒顶、大变形、难支护等特点,基于锚杆和锚索支护理论,提出了兼具组合梁和组合拱承载效应的梁-拱锚固承载结构,分析了梁-拱锚固结构的几何特征,揭示了不同锚固参数条件下梁-拱锚固结构的形成过... 详细信息

针对深部软弱破碎复合顶板矩形断面煤巷易冒顶、大变形、难支护等特点,基于锚杆和锚索支护理论,提出了兼具组合梁和组合拱承载效应的梁-拱锚固承载结构,分析了梁-拱锚固结构的几何特征,揭示了不同锚固参数条件下梁-拱锚固结构的形成过程及演化规律,反映了不同支护形式下煤巷顶板的锚固结构效应。采用FLAC^(3D)模拟研究了4种支护技术方案条件下深部软弱破碎复合顶板煤巷围岩位移与塑性区损伤扩展演化规律,揭示了不同支护技术方案对矩形断面煤巷围岩的控制效果,验证了采用基于梁-拱锚固结构的深部软弱破碎复合顶板矩形断面煤巷支护技术方案的合理性,并进行了井下工业性试验。监测结果表明,采用"梁-拱锚固结构"支护技术方案有效地控制了深部软弱破碎复合顶板煤巷离层与大变形,维持了深部软弱破碎复合顶板煤巷围岩与支护结构的稳定及安全。

关键词：深部软弱破碎煤巷复合顶板梁-拱锚固结构 FLAC^3D数值模拟

深井复合顶板条件下沿空留巷顶板变形特征试验及控制对策

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采矿与安全工程学报 2017年第6期34卷 1067-1074页

作者：杨朋华心祝杨科庞冬冬成世兴安徽理工大学能源与安全学院煤矿安全高效开采省部共建教育部重点实验室安徽淮南232001

为更好研究深井复合顶板条件下沿空留巷围岩变形破坏机理,以淮南矿区顾桥矿1115(1)工作面轨道巷工程地质条件为研究背景,利用自行研制的两向四面不等压加载试验平台进行试验,获得了掘进、一次采动、留巷和二次采动过程中巷道顶板变形特... 详细信息

为更好研究深井复合顶板条件下沿空留巷围岩变形破坏机理,以淮南矿区顾桥矿1115(1)工作面轨道巷工程地质条件为研究背景,利用自行研制的两向四面不等压加载试验平台进行试验,获得了掘进、一次采动、留巷和二次采动过程中巷道顶板变形特征。基于分形几何理论对复合顶板裂隙场进行定量描述,分析了巷道在不同阶段复合顶板的裂隙动态演化特征。研究结果表明:1)复合顶板变形破坏的宏观形态为"︶"型,以中低角度离层裂隙分布为主;2)复合顶板在基本顶旋转下沉过程中,裂隙快速发育,在充填体上方出现了明显的压剪裂隙;3)复合顶板裂隙分形维数随模拟过程逐渐增加,在留巷期间由于基本顶的旋转下沉,有明显的升维现象;4)顶板分形维数可以很好表征下沉量,二者近似呈现线性关系。基于研究成果,提出针对深井复合顶板条件下沿空留巷"各阶段逐级强化"和"强化护表"的支护对策与技术方案,并进行了工程验证。

关键词：沿空留巷复合顶板裂隙场分形几何护表

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三软煤层复合顶板巷道控制技术研究

煤炭科学技术 2020年第11期48卷 121-128页

作者：徐燕飞徐翀陈永春安士凯毕波煤矿生态环境保护国家工程实验室安徽淮南232001 煤炭开采国家工程技术研究院安徽淮南232001

为解决淮南矿区三软煤层复合顶板巷道锚杆支护过程中存在的局部支护结构变形、损伤以及巷道破坏等工程问题,采用现场测试、理论分析、数值模拟、工程验证的研究方法,分析了三软煤层复合顶板巷道锚杆支护失效原因和围岩控制机理,指出淮... 详细信息

为解决淮南矿区三软煤层复合顶板巷道锚杆支护过程中存在的局部支护结构变形、损伤以及巷道破坏等工程问题,采用现场测试、理论分析、数值模拟、工程验证的研究方法,分析了三软煤层复合顶板巷道锚杆支护失效原因和围岩控制机理,指出淮南矿区为实现锚杆支护对三软煤层复合顶板巷道的稳定控制,在锚杆支护设计和管理上应注重以下4方面:①利用合理长度的锚杆和支护附件构建起围岩浅部的“压力拱”结构;②使锚索深入围岩内部稳定岩层,在深部有效发挥“悬吊”作用;③加强对巷道薄弱部位的支护;④设计合理的施工参数,协调围岩体和支护体变形。以顾桥煤矿13-1三软煤层复合顶板巷道锚杆支护为工程背景,在锚杆支护控制运用理论方面,基于新奥法动态信息化施工过程指导思想,构建了由设计、施工、监测、评价、优化环节构成的三软煤层复合顶板巷道控制技术体系;在锚杆支护参数选择方面,从初始参数设计、参数检验、现场参数适时调整、薄弱部位强化等环节出发,确立了锚杆参数动态管理方法,在锚杆施工管理方面,从施工质量标准化体系建设和支护安全措施保障入手,构建了锚杆施工管理保障技术;在锚杆支护系统可靠性分析方面,引入一次二阶矩JC法,从锚杆锚固力和承载力2项指标出发,分析了锚杆支护结构的可靠性;基于对支护薄弱环节结构可靠性提高的考虑,对原支护方案进行了优化;获得了淮南矿区三软煤层复合顶板巷道锚杆支护结构可靠指标β值取1.0~1.5为宜。

关键词：三软煤层复合顶板巷道控制可靠性锚杆支护

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巷道复合顶板层间离层稳定性量化判据选择

岩石力学与工程学报 2014年第10期33卷 2040-2046页

作者：吴德义申法建安徽建筑大学土木工程学院安徽合肥230022

为选择合理的巷道复合顶板层结间离层稳定性量化判据,选用巷道宽度、复合顶板岩性、复合顶板厚度及结构面黏聚力和内摩擦角5个不同因素,设计5×5共25组正交数值计算模型,采用ANSYS数值模拟软件分析不同地应力各数值计算模型中结构面应... 详细信息

为选择合理的巷道复合顶板层结间离层稳定性量化判据,选用巷道宽度、复合顶板岩性、复合顶板厚度及结构面黏聚力和内摩擦角5个不同因素,设计5×5共25组正交数值计算模型,采用ANSYS数值模拟软件分析不同地应力各数值计算模型中结构面应力和层间离层分布,并用工程实测进行验证。在此基础上,分析巷道复合顶板离层失稳力学机制。结果表明：巷道中心位置复合顶板层间离层值并不能敏感反映层间离层稳定性,采用巷道中部复合顶板结构面法向拉应力引起的局部分离范围作为离层稳定性判据更趋合理,其临界容许值和巷道宽度显著相关,一般为巷道宽度的0.50~0.75倍。

关键词：采矿工程复合顶板层间离层稳定性结构面拉应力范围局部分离范围临界容许值巷道宽度