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深井巷道顶板锚固体破坏特征及稳定性分析

中国矿业大学学报 2012年第5期41卷 712-718页

作者：勾攀峰辛亚军张和申艳梅河南理工大学能源科学与工程学院河南焦作454000 河南煤化集团焦作煤业能源有限公司河南焦作454300 河南理工大学计算机科学与技术学院河南焦作454000

结合深井回采巷道围岩锚固体变形破坏特征,分析了深井回采巷道顶板锚固体失稳机理,建立了巷道顶板不同破坏形态的稳定性模型,得出了深井回采巷道锚杆、锚索支护条件下顶板锚固体稳定性力学方程,并结合古汉山矿深井回采巷道锚杆、锚索耦... 详细信息

结合深井回采巷道围岩锚固体变形破坏特征,分析了深井回采巷道顶板锚固体失稳机理,建立了巷道顶板不同破坏形态的稳定性模型,得出了深井回采巷道锚杆、锚索支护条件下顶板锚固体稳定性力学方程,并结合古汉山矿深井回采巷道锚杆、锚索耦合支护方案开展验证性研究,对现场试验巷道顶板锚固体的稳定性进行了力学求解及数据分析,提出的深井回采巷道锚杆、锚索耦合支护方案支护参数合理,顶板离层量小于25mm、顶底板及两帮位移收敛量小于180mm,均保持在可控范围内,锚杆、锚索耦合支护有利于巷道围岩的稳定.

关键词：深井巷道顶板锚固体力学模型稳定性

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深井巷道围岩锚固体流变控制力学解析

煤炭学报 2013年第12期38卷 2119-2125页

作者：勾攀峰辛亚军河南理工大学能源科学与工程学院河南焦作454000

围岩流变是深井巷道变形破坏的主要特征,通过相似材料无锚体及锚固体蠕变实验,得出了锚固体蠕变特征及控制模式,建立了深井巷道围岩锚固体流变控制力学模型,分析了各因素对围岩锚固体流变稳定性的影响,确定了基本锚杆支护参数,最后进行... 详细信息

围岩流变是深井巷道变形破坏的主要特征,通过相似材料无锚体及锚固体蠕变实验,得出了锚固体蠕变特征及控制模式,建立了深井巷道围岩锚固体流变控制力学模型,分析了各因素对围岩锚固体流变稳定性的影响,确定了基本锚杆支护参数,最后进行了工程算例与实测对比。结果表明:锚固体流变的基本特征有别于无锚岩体,不仅表现出锚固体位移比无锚岩体位移小,而且锚固体呈现等速蠕变阶段时间长及蠕变应力水平高的特点,且锚固体存在明显的蠕变二阶段(主要)或三阶段(次要)特征;巷道围岩锚固体流变稳定性主要与围岩所处应力水平、锚固厚度、断面尺寸及加锚弹性模量有关;合理的锚杆支护参数能够实现巷道围岩锚固体流变稳定,实测数据与理论计算较为吻合,巷道支护效果显著。

关键词：深井巷道锚固体流变力学模型控制参数稳定性

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深井巷道锚注补强力学效应及支护参数研究

采矿与安全工程学报 2018年第2期35卷 267-275页

作者：潘锐王琦王雷李术才何满潮于恒昌许英东胥洪彬山东大学岩土与结构工程研究中心山东济南250061 煤矿安全高效开采省部共建教育部重点实验室(安徽理工大学) 安徽淮南232001 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

针对赵楼煤矿5302工作面轨道巷在回采期间围岩控制难题,提出锚注补强措施,并对主要支护参数进行研究。考虑锚固体界面剪胀效应,建立简化的锚固体-围岩界面力学分析模型,推导注浆前后锚固体界面剪应力计算公式,分析注浆后岩体弹性模量、... 详细信息

针对赵楼煤矿5302工作面轨道巷在回采期间围岩控制难题,提出锚注补强措施,并对主要支护参数进行研究。考虑锚固体界面剪胀效应,建立简化的锚固体-围岩界面力学分析模型,推导注浆前后锚固体界面剪应力计算公式,分析注浆后岩体弹性模量、黏聚力、内摩擦角和剪胀角对锚固体界面抗剪能力的影响规律。定义有效加固范围,开展不同长度注浆锚杆浆液扩散性能拉拔试验。研究表明:与注浆锚杆相同距离条件下,普通锚杆锚固性能提高程度整体呈现"下方>左侧>上方"的趋势,距离注浆锚杆1.6 m处;拉拔力提高程度最大为85%,距离注浆锚杆0.8 m处拉拔力提高程度最大为170%;2.5 m注浆锚杆浆液扩散性能优于2 m注浆锚杆,接近3 m注浆锚杆。比选出较为合适的注浆锚杆长度为2.5 m、间排距为1200 mm×1600 mm。在此基础上,开展现场应用对比试验,结果显示试验段围岩平均收敛量比原支护方案下降低54.9%,锚注补强控制效果显著。

关键词：深井巷道锚注补强界面效应剪胀效应拉拔试验间排距

深井巷道动力冲击与吸能控制物理模拟试验研究

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岩石力学与工程学报 2024年第9期43卷 2081-2091页

作者：王琦蒋振华江贝康红普章冲山东大学岩土与结构工程研究中心山东济南250061 中国矿业大学(北京)隧道工程灾变防控与智能建养全国重点实验室北京100083 中煤科工开采研究院有限公司北京100013

针对深部矿井高应力巷道动力冲击现象难以控制的问题,为明确其动力灾害发生规律与围岩控制机制,研发深井巷道动力冲击物理模拟试验系统,包括均衡加载装置、边界储能装置和多源监测平台等,可实现模型体高应力均衡加载和边界应力瞬时补偿... 详细信息

针对深部矿井高应力巷道动力冲击现象难以控制的问题,为明确其动力灾害发生规律与围岩控制机制,研发深井巷道动力冲击物理模拟试验系统,包括均衡加载装置、边界储能装置和多源监测平台等,可实现模型体高应力均衡加载和边界应力瞬时补偿,有效模拟深井巷道动力冲击现象发生前后的应力环境。基于此,以典型深部高应力矿井为模拟对象,结合研发的高强吸能支护材料,开展系列深井巷道动力冲击物理模拟对比试验,再现不同支护类型模型体的动力冲击现象发生全过程,分析巷道不同部位围岩动力破坏模式与应力-位移演化规律,明确不同支护材料与围岩的相互作用与冲击响应特征,揭示了新型吸能支护在深井巷道动力冲击时的吸能控制优势,其中,新型吸能支护使得巷道在动力冲击现象发生时围岩平均变形量降低了36.9%。结合模拟试验结果,进一步开展吸能支护现场应用研究,有效降低了深井巷道动力冲击现象发生的风险,保证了全巷道周期围岩的安全稳定。

关键词：采矿工程深井巷道动力冲击系统研发物理模拟吸能控制

深井巷道控制围岩最小变形时空耦合一体化支护

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中国矿业大学学报 2013年第2期42卷 183-187页

作者：谢广祥常聚才安徽理工大学能源与安全学院安徽淮南232001

采用现场实测、数值模拟等综合研究方法对深井巷道围岩变形、应力及破坏规律进行了深入研究,揭示了深井巷道时空演化失稳机理,阐明了允许巷道一定变形的支护方法用于深井巷道时围岩破坏失稳的力学本质.提出了深井巷道控制围岩最小变形... 详细信息

采用现场实测、数值模拟等综合研究方法对深井巷道围岩变形、应力及破坏规律进行了深入研究,揭示了深井巷道时空演化失稳机理,阐明了允许巷道一定变形的支护方法用于深井巷道时围岩破坏失稳的力学本质.提出了深井巷道控制围岩最小变形支护原理,并研发了深井巷道围岩稳定性控制的时空耦合一体化支护技术.其核心是突出不同时间、巷道不同部位,强调实施不同强度一体化主动支护,实现巷道支护在时间及空间上的最佳耦合,及时地尽可能把巷道围岩变形控制在最小范围内.

关键词：深井巷道控制最小变形时空耦合一体化支护

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深井巷道两帮锚固体作用机理及稳定性分析

采矿与安全工程学报 2013年第1期30卷 7-13页

作者：勾攀峰辛亚军申艳梅张和河南理工大学能源科学与工程学院河南焦作454000 河南理工大学计算机科学与技术学院河南焦作454000 河南焦煤能源有限公司古汉山矿河南焦作454300

通过对深井巷道两帮锚固体破坏特征及作用机理分析,锚固体最大破坏部位在两帮偏中上部,两帮锚杆支护的作用就是使锚杆与锚固范围内岩体相互作用形成锚固承载结构体。把深井巷道两帮锚固体失稳分为压裂失稳和剪切失稳,两帮锚固体首先失... 详细信息

通过对深井巷道两帮锚固体破坏特征及作用机理分析,锚固体最大破坏部位在两帮偏中上部,两帮锚杆支护的作用就是使锚杆与锚固范围内岩体相互作用形成锚固承载结构体。把深井巷道两帮锚固体失稳分为压裂失稳和剪切失稳,两帮锚固体首先失稳形态为压裂失稳,建立了巷道两帮锚固体2种失稳条件下的稳定性力学模型,提出了锚杆、锚索耦合支护方案,并对试验巷道两帮稳定性进行了力学计算、数值分析及现场观测,回采巷道两帮采用支护设计方案后,两帮收敛量减小,最大移近量124 mm,控制在合理范围内,两帮围岩稳定,支护效果显著。

关键词：深井巷道锚杆支护两帮锚固体力学机理稳定性

煤矿深井巷道掘进全过程围岩变形破坏原位测试

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岩土力学 2015年第12期36卷 3523-3530页

作者：周辉胡善超卢景景王竹春张传庆渠成堃李震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试验室湖北武汉430071 山东科技大学矿山灾害预防控制省部共建国家重点实验室培育基地山东青岛266590 兖矿集团济宁三号煤矿山东济宁272100

传统研究对于煤系地层巷道围岩的变形破坏监测均在掘进面后方进行,无法获得巷道掘进全过程的围岩变形,更缺乏对煤矿深井巷道掘进全过程中围岩变形破坏规律的认识。为此,针对济宁三号煤矿深井巷道,通过超前布置监测断面,首次获得了煤矿... 详细信息

传统研究对于煤系地层巷道围岩的变形破坏监测均在掘进面后方进行,无法获得巷道掘进全过程的围岩变形,更缺乏对煤矿深井巷道掘进全过程中围岩变形破坏规律的认识。为此,针对济宁三号煤矿深井巷道,通过超前布置监测断面,首次获得了煤矿深井巷道掘进全过程的围岩变形破坏规律;利用考虑体积应力的改进横观各向同性应变软化模型对巷道开挖全过程的围岩变形破坏特征进行分析。研究结果表明:在济宁三号煤矿七采区巷道地质条件下,浅部围岩的累计变形量和变形速率均大于深部围岩;巷道掘进全过程中,围岩变形随掘进面的推进经历了缓慢增长、迅速增长和变形稳定3个阶段;变形稳定后围岩松动圈深度约为1.0 m;巷道两帮围岩位移与破坏深度均在控制范围内,顶底板围岩破坏相对严重,并给出了相应解决方案。研究成果可为揭示煤矿深井巷道掘进围岩的变形破坏规律以及合理确定支护方案和参数提供重要的科学依据。

关键词：煤系地层深井巷道掘进全过程原位测试围岩变形破坏特征

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深井巷道围岩主应力差演化规律物理模拟研究

岩石力学与工程学报 2012年第A02期31卷 3811-3820页

作者：牛双建靖洪文杨大方河南理工大学能源科学与工程学院河南焦作454003 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221008 河南理工大学土木工程学院河南焦作454003

以山东郓城煤矿深井破坏巷道为工程背景,在大尺度(1.0 m×1.0 m×1.0 m)真三轴模拟试验系统上再现其开挖卸荷效应的全过程,通过模型内部切片法获得深井巷道围岩无支护条件下的破坏模式和范围;借助自主研发的三维应力测试元件揭示深井巷... 详细信息

以山东郓城煤矿深井破坏巷道为工程背景,在大尺度(1.0 m×1.0 m×1.0 m)真三轴模拟试验系统上再现其开挖卸荷效应的全过程,通过模型内部切片法获得深井巷道围岩无支护条件下的破坏模式和范围;借助自主研发的三维应力测试元件揭示深井巷道不同深度处围岩真实的加卸载应力路径与开挖前后应力状态,重点分析松动圈内外围岩主应力差的演化规律,并结合围岩破坏范围及模式对其机制进行探讨。

关键词：采矿工程深井巷道主应力差演化规律物理模拟

底板锚索及胶囊管帷幕注浆技术控制深井巷道底鼓研究

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采矿与安全工程学报 2015年第6期32卷 968-972页

作者：常聚才何礼品安徽理工大学煤矿安全高效开采省部共建教育部重点实验室能源与安全学院安徽淮南232001 淮南矿业(集团)有限责任公司谢一矿安徽淮南232001

根据谢一矿-960 m水平C15顶板运输大巷工程实际,通过对巷道深部围岩变形监测及分析底鼓影响因素,获得了巷道顶板、两帮及底板围岩动态变形特征及底鼓主要原因,认为在两帮与顶板支护后,巷道应力和变形集中到支护体系薄弱的底板释放,发生... 详细信息

根据谢一矿-960 m水平C15顶板运输大巷工程实际,通过对巷道深部围岩变形监测及分析底鼓影响因素,获得了巷道顶板、两帮及底板围岩动态变形特征及底鼓主要原因,认为在两帮与顶板支护后,巷道应力和变形集中到支护体系薄弱的底板释放,发生强烈的挤压流动型底鼓。在此基础上,提出并实施了注浆加固顶帮围岩、底板锚索和底板胶囊管帷幕注浆的深井巷道底鼓综合控制技术,同时配用自行加工制造的风动底板锚索钻机,有效解决了底板锚索孔施工难题。工程实践表明,该技术能有效控制深井巷道底鼓,保持巷道长久稳定。

关键词：深井巷道底鼓底板锚索底板胶囊管注浆