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TBM掘进煤矿巷道围岩稳定性分析

能源与节能 2025年第1期 228-230,244页

作者：安标标山西华阳集团新能股份有限公司一矿山西阳泉045008

旨在探讨TBM(Tunnel Boring Machine,全断面硬岩隧道掘进机)掘进煤矿巷道的围岩稳定性。介绍了TBM在煤矿巷道中的应用背景和工作原理,详述了煤矿巷道的岩层结构和围岩地质特征。通过分析TBM施工过程,揭示其对巷道围岩的影响机制。在围... 详细信息

旨在探讨TBM(Tunnel Boring Machine,全断面硬岩隧道掘进机)掘进煤矿巷道的围岩稳定性。介绍了TBM在煤矿巷道中的应用背景和工作原理,详述了煤矿巷道的岩层结构和围岩地质特征。通过分析TBM施工过程,揭示其对巷道围岩的影响机制。在围岩稳定性评价方面,确定了评价指标和分析方法。最后,总结研究成果并提出未来研究方向。这一研究对于优化TBM在煤矿巷道中的应用和提高巷道稳定性具有指导意义。

关键词： TBM掘进煤矿巷道稳定性

复杂地质条件下煤矿巷道高强预应力锚网索支护研究与应用

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现代矿业 2025年第02期 32-35页

作者：杨威中国平煤神马控股集团有限公司

为解决复杂地质条件下，煤矿掘进巷道中存在的稳定性减弱、采矿工程质量与进度受影响等问题，深入探讨高强预应力锚网索支护的原理与应用。基于巷道实际情况，通过爆破卸压、铺设金属网、锚杆打入及预紧、中空注浆锚索等多个关键步骤，... 详细信息

为解决复杂地质条件下，煤矿掘进巷道中存在的稳定性减弱、采矿工程质量与进度受影响等问题，深入探讨高强预应力锚网索支护的原理与应用。基于巷道实际情况，通过爆破卸压、铺设金属网、锚杆打入及预紧、中空注浆锚索等多个关键步骤，对巷道进行高强预应力锚网索支护施工。研究结果显示，巷道顶板离层变化量和围岩表面位移量显著降低，且均小于最大限值，完全符合支护施工质量规范。此技术特别适用于地质条件复杂、稳定性要求高的巷道，可有效保障煤矿巷道的稳定与安全，显著提高采矿工程的整体质量与进度。

关键词：复杂地质条件煤矿巷道高强预应力锚网索支护

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煤矿巷道连续采煤掘进工艺研究

能源与节能 2025年第1期 136-139页

作者：弓军山西西山晋兴能源有限责任公司斜沟煤矿山西吕梁033600

综合分析了煤矿巷道连续采煤掘进工艺的关键技术和优化方法,涵盖了工艺概述、参数优化、设备性能分析及未来发展趋势等方面。重点探讨了智能化控制策略的制定和设备性能的优化,以解决工艺中的挑战和需求。通过系统研究和分析,提出了一... 详细信息

综合分析了煤矿巷道连续采煤掘进工艺的关键技术和优化方法,涵盖了工艺概述、参数优化、设备性能分析及未来发展趋势等方面。重点探讨了智能化控制策略的制定和设备性能的优化,以解决工艺中的挑战和需求。通过系统研究和分析,提出了一系列解决方案,旨在提高煤矿的生产效率,并为煤炭行业的可持续发展奠定基础。

关键词：煤矿巷道连续采煤掘进智能化自动化

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煤矿巷道锚杆支护应用实例分析

岩石力学与工程学报 2010年第4期29卷 649-664页

作者：康红普王金华林健煤炭科学研究总院开采设计研究分院北京100013

在分析锚杆支护作用机制的基础上,提出高预应力、强力支护理论,强调锚杆预应力及其扩散的决定性作用;指出对于复杂困难巷道,应尽量实现一次支护就能有效控制围岩变形与破坏;介绍煤矿开发出的锚杆支护成套技术,包括巷道围岩地质力学测试... 详细信息

在分析锚杆支护作用机制的基础上,提出高预应力、强力支护理论,强调锚杆预应力及其扩散的决定性作用;指出对于复杂困难巷道,应尽量实现一次支护就能有效控制围岩变形与破坏;介绍煤矿开发出的锚杆支护成套技术,包括巷道围岩地质力学测试技术、动态信息锚杆支护设计方法、高强度锚杆与锚索支护材料、支护工程质量检测与矿压监测技术,以及锚固与注浆联合加固技术;在分析煤矿巷道类型与特点的基础上,介绍高预应力、强力锚杆支护理论与技术的典型应用实例,包括千米深井巷道、软岩巷道、强烈动压影响巷道、大断面开切眼、深部沿空掘巷与留巷、采空区内留巷及松软破碎硐室加固。基于这些复杂困难巷道的特点与地质力学测试结果,进行巷道支护设计,通过矿压监测数据分析与信息反馈,评价支护设计的合理性与围岩稳定性。实践表明,采用高预应力、强力锚杆支护系统,必要时配合注浆加固,能够有效控制巷道围岩的强烈变形,并取得良好的支护效果。

关键词：采矿工程煤矿巷道锚杆支护高预应力成套技术实例分析

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煤矿巷道快速掘进的“长掘长探”技术

煤炭学报 2022年第1期47卷 404-412页

作者：程建远陆自清蒋必辞李鹏王盼中煤科工集团西安研究院有限公司陕西西安710077 煤炭科学研究总院北京100013 西安科技大学地质与环境学院陕西西安710054

煤矿巷道掘进效率低是造成采掘失调的主要原因,而掘进巷道超前探测距离短、精度低,且与巷道掘进存在施工时间、作业空间和探测环境上的矛盾,是导致掘进效率偏低的地质因素,常规的“短掘短探”技术已经不能适应巷道快速掘进对长距离、高... 详细信息

煤矿巷道掘进效率低是造成采掘失调的主要原因,而掘进巷道超前探测距离短、精度低,且与巷道掘进存在施工时间、作业空间和探测环境上的矛盾,是导致掘进效率偏低的地质因素,常规的“短掘短探”技术已经不能适应巷道快速掘进对长距离、高精度地质超前探测的技术需求。“长掘长探”的工作模式是以煤矿井下千米定向钻机施工的主孔与分支孔为基础,实现对掘进巷道前方煤层赋存形态、隐蔽致灾地质因素的长距离探查;在定向长钻孔中采用钻孔瞬变电磁、钻孔地质雷达和方位自然伽马等孔中物探新技术,对钻孔径向30 m范围的地质构造、富水异常区进行探测,满足了快速掘进巷道前方长距离、高精度、全方位构造探测和隐患排查的地质需求。工程实践表明:基于“定向长钻孔+孔中物探”的“长掘长探”技术,实现了沿掘进巷道方向的“长距离”探测、巷道周围近距离高精度探测,为巷道安全、快速掘进提供了地质依据;同时,“长掘长探”技术能够满足井下探放水防治水细则的要求,解决了超前探测与快速掘进在施工时间、作业空间和探测环境上的冲突,有助于提高巷道快速掘进的有效时间,具有较好的技术适应性和推广价值,将为今后煤矿巷道快速掘进的高精度长距离超前探测提供可靠的地质保障。

关键词：煤矿巷道 “短掘短探” 快速掘进 “长掘长探” 定向长钻孔钻孔瞬变电磁钻孔雷达

煤矿巷道直墙半圆拱形波形钢腹板支架稳定承载性能

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煤炭学报 2019年第6期44卷 1679-1689页

作者：吴丽丽邱芳缘王振伟孙广强中国矿业大学(北京)力学与建筑工程学院北京100083 煤炭科学技术研究院有限公司安全分院北京100013 煤炭科学研究总院煤炭资源高效开采与洁净利用国家重点实验室北京100013

将新型波形钢腹板支架用于煤矿巷道金属支架结构中,采用试验研究和有限元数值模拟分析相结合的方法,研究波形钢腹板支架结构的稳定承载性能。设计了2榀直墙半圆拱形波形钢腹板支架的模型试验,得到支架的失稳破坏形态、应变与位移发展规... 详细信息

将新型波形钢腹板支架用于煤矿巷道金属支架结构中,采用试验研究和有限元数值模拟分析相结合的方法,研究波形钢腹板支架结构的稳定承载性能。设计了2榀直墙半圆拱形波形钢腹板支架的模型试验,得到支架的失稳破坏形态、应变与位移发展规律,并分析了波形钢腹板翼缘厚度变化对支架承载力的影响程度。结果表明:波形钢腹板支架破坏形态为整体非对称失稳,支架翼缘厚度由12mm增加为16mm时,即增幅为33%,支架的承载力提高27.38%,表明翼缘厚度对支架的承载性能有显著影响。试验结果与有限元分析结果吻合良好,验证了有限元模型的正确性。同时采用有限元方法对用钢量基本相同的矿用工字钢支架和波形钢腹板支架进行对比,结果表明:波形钢腹板支架承载力比矿用工字钢提高了31.68%,其变形约为矿用工字钢的4/5。通过数值模拟分析波形钢腹板支架截面各参数对支架弹性和弹塑性屈曲荷载的影响,发现腹板高度和厚度是较敏感参数;并比较了波形钢腹板支架和矿用工字钢支架分别在静水压力作用下、垂直单向应力作用下和垂向力为主的荷载作用下的支护性能,发现在相同的用钢量情况下,波形钢腹板支架具有较高的抗剪承载力,在高厚比很大的情况下不容易发生屈曲,且翼缘用钢量集中,使得截面的抗弯和轴压稳定承载力也大幅度提高,故它在各种荷载状态下的变形量均小于矿用工字钢支架,其支护效果优于矿用工字钢支架。

关键词：波形钢腹板直墙半圆拱煤矿巷道支架支护性能

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煤矿巷道智能掘进关键共性技术

煤炭学报 2021年第1期46卷 310-320页

作者：马宏伟王世斌毛清华石增武张旭辉杨征曹现刚薛旭升夏晶王川伟西安科技大学机械工程学院陕西西安710054 陕西省矿山机电装备智能监测重点实验室陕西西安710054 陕西煤业化工集团有限责任公司陕西西安710070 陕西陕煤榆北煤业有限公司陕西榆林719000 陕西小保当矿业有限公司陕西榆林719000

依据我国煤矿智能化发展战略,深入分析了国内外智能掘进研究现状,结合我国煤炭赋存条件复杂,巷道掘进问题突出,智能掘进挑战严峻等实际,提出了直接影响和制约我国煤矿巷道智能掘进加快发展的智能截割、智能导航、智能协同控制和远程智... 详细信息

依据我国煤矿智能化发展战略,深入分析了国内外智能掘进研究现状,结合我国煤炭赋存条件复杂,巷道掘进问题突出,智能掘进挑战严峻等实际,提出了直接影响和制约我国煤矿巷道智能掘进加快发展的智能截割、智能导航、智能协同控制和远程智能测控四大关键共性技术并给出了解决思路和方法。针对掘进系统智能截割问题,提出了基于视觉伺服的掘进系统智能定形截割控制方法和基于遗传算法优化的BP(GA-BP)神经网络的自适应截割控制方法,旨在提高巷道截割成形质量和效率;针对掘进系统智能导航问题,提出了基于惯导与视觉信息融合的履带式掘进系统智能导航控制方法和基于惯导、数字全站仪与油缸行程信息融合的液压推移式掘进系统智能导航控制方法,旨在提高掘进定位定向精度,实现智能导航;针对掘进系统中掘进、支护、钻锚、运输等多系统协同控制和多任务并行控制问题,提出了基于强化学习的并行作业控制方法和基于Agent的并行控制方法,以及leader-follower法和基于行为法的智能协同控制方法,旨在实现多机器人系统或智能设备的智能协同控制和并行作业,提高掘进效率;针对掘进系统智能测控问题,创建了本地控制层、近程集控层和远程监控层的智能测控系统架构,提出了数字孪生驱动的虚拟远程智能控制方法,旨在保证掘进系统安全、可靠、高效运行,实现身临其境的虚拟远程智能测控。

关键词：煤矿巷道智能掘进精确定位定向协同控制并行控制虚拟现实

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煤矿巷道围岩卸压技术及应用

煤炭科学技术 2022年第6期50卷 1-15页

作者：康红普姜鹏飞冯彦军赵凯凯中煤科工开采研究院有限公司北京100013 煤炭资源高效开采与洁净利用国家重点实验室北京100013

煤矿巷道围岩控制方法主要分为支护加固法和卸压法,卸压法是高应力、强采动巷道围岩控制的有效手段。目前,我国煤矿已形成包括巷道布置法、巷道围岩近场卸压法及远场卸压法在内的巷道围岩卸压技术体系。介绍了巷道卸压法分类及卸压机理... 详细信息

煤矿巷道围岩控制方法主要分为支护加固法和卸压法,卸压法是高应力、强采动巷道围岩控制的有效手段。目前,我国煤矿已形成包括巷道布置法、巷道围岩近场卸压法及远场卸压法在内的巷道围岩卸压技术体系。介绍了巷道卸压法分类及卸压机理、影响因素和适用条件。巷道布置法的实质是将巷道布置在采空区下方、上方、边缘及采空区内等应力降低区,是首选的、有效的卸压法。巷道围岩近场卸压主要包括切缝、钻孔、爆破及掘卸压巷等方法,卸压机理是在浅部围岩形成一定的变形空间,减小围岩向巷道空间的位移,并将浅部围岩高应力转移到深部。巷道围岩远场卸压法主要有深孔爆破、水力压裂法,通过切断或弱化巷道上方的顶板,减小回采工作面采动对巷道稳定性的影响。近年来,水力压裂技术得到广泛应用,成为回采工作面坚硬顶板弱化、强采动巷道围岩卸压的有效措施。在实例分析中,介绍了区域水力压裂和局部水力压裂卸压技术的应用情况,包括地质与生产条件、压裂设计及卸压效果。最后,分析了巷道卸压法存在的问题,对今后的技术发展进行了展望。

关键词：煤矿巷道围岩控制卸压法巷道布置近场卸压远场卸压水力压裂

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煤矿巷道支护与加固材料的发展及展望

煤炭科学技术 2021年第4期49卷 1-11页

作者：康红普中煤科工开采研究院有限公司北京100013 煤炭科学研究总院开采研究分院北京100013 煤炭资源高效开采与洁净利用国家重点实验室北京100013

我国煤矿巷道支护与加固方法主要有4种形式,包括棚式支架、支柱、砌碹支护、喷射混凝土及巷道用液压支架等围岩表面支护型,锚杆与锚索围岩锚固型,注浆加固围岩改性型及联合控制型。系统介绍各种支护材料与构件的力学特性,注浆加固及充... 详细信息

我国煤矿巷道支护与加固方法主要有4种形式,包括棚式支架、支柱、砌碹支护、喷射混凝土及巷道用液压支架等围岩表面支护型,锚杆与锚索围岩锚固型,注浆加固围岩改性型及联合控制型。系统介绍各种支护材料与构件的力学特性,注浆加固及充填材料的物理力学性能,分析其支护加固效果及适用条件。指出我国煤矿已形成了包括金属材料、非金属材料及复合材料的煤矿巷道支护加固材料体系,实现了从木材到金属的支护材料革命,被动支护到主动支护的技术革命,不仅显著提高了巷道围岩控制效果,而且降低了巷道维护成本,为煤矿实现安全、高效建设与生产提供了可靠的保障。最后,分析了支护加固材料与构件存在的问题,对其未来的发展进行了展望。

关键词：煤矿巷道巷道支护加固材料支护构件