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基于数值模拟的煤矿井下超大断面硐室支护优化

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煤炭科学技术 2022年第3期50卷 61-68页

作者：司林坡王晓卿煤炭科学研究总院开采研究分院北京100013 中煤科工开采研究院有限公司北京100013 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

煤矿井下大断面硐室适合采用“锚杆锚索+混凝土砌碹”联合支护方案,但锚杆锚索与混凝土砌碹在支护中所起的作用尚不明确,具体支护参数也需基于工程经验确定,往往造成支护不足或支护过度。为解决煤矿井下大断面硐室支护难题,以某煤矿井... 详细信息

煤矿井下大断面硐室适合采用“锚杆锚索+混凝土砌碹”联合支护方案,但锚杆锚索与混凝土砌碹在支护中所起的作用尚不明确,具体支护参数也需基于工程经验确定,往往造成支护不足或支护过度。为解决煤矿井下大断面硐室支护难题,以某煤矿井下超大断面液压支架拆解组装硐室为研究对象,基于工程经验提出“锚杆锚索+混凝土砌碹”的初始支护方案,采用数值模拟方法分别针对无支护、锚杆锚索单独支护、混凝土砌碹单独支护、锚杆锚索和混凝土联合支护4种条件进行支护效果分析,基于数值模拟结果提出改进支护方案并进行工程验证。研究结果表明:采用工程经验和数值模拟相结合的方法能够实现煤矿井下超大断面硐室的合理支护,基于工程经验提出初始支护方案,采用数值模拟进行方案参数优化,可避免支护不足或支护过度。锚杆锚索与混凝土砌碹对煤矿井下超大断面硐室均具有良好的支护效果,混凝土砌碹的支护效果要远优于锚杆锚索。锚杆锚索适合作为预支护,减小硐室掘进初期的剧烈变形,混凝土砌碹适合作为永久支护,起主要支护作用。煤矿井下超大断面硐室支护适合采用锚杆锚索和混凝土砌碹联合支护形式,当围岩较破碎时,需要辅以注浆补强,可适当减小锚杆锚索的支护密度,以加快施工速度,并及时进行混凝土砌碹支护。

关键词：超大断面硐室支护锚杆锚索混凝土砌碹数值模拟

管索组合结构支护新技术及其在深部大变形巷道应用研究

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矿业科学学报 2023年第1期8卷 39-49页

作者：单仁亮仝潇代卫林王兆瑞刘松李泳臻刘冬陈明远中国矿业大学(北京)力学与建筑工程学院北京100083 冀中能源峰峰集团宝峰矿业有限公司九龙矿河北邯郸056200

随着煤矿开采深度的增加,巷道围岩应力环境恶化,围岩大变形及锚杆锚索破断问题更加突出,严重影响深部矿井生产安全。为了解决此类问题,本文针对锚杆锚索支护的优点及缺陷,基于管索组合结构与围岩相互作用机理,提出了管索组合结构支护新... 详细信息

随着煤矿开采深度的增加,巷道围岩应力环境恶化,围岩大变形及锚杆锚索破断问题更加突出,严重影响深部矿井生产安全。为了解决此类问题,本文针对锚杆锚索支护的优点及缺陷,基于管索组合结构与围岩相互作用机理,提出了管索组合结构支护新技术。管索组合结构通过改善锚索自由段结构、优化其受力状态,使锚索具备较高轴向承载力,同时能够防止受岩石错动等横向作用而导致的锚索自由段破断,避免围岩失稳。通过室内剪切试验发现,管索组合结构的最大剪切荷载为普通锚索的1.27倍以上,平均最大剪切位移为普通锚索的1.16倍,表明管索组合结构具有良好的抗剪能力和剪切方向延展特性。基于九龙矿巷道的工程案例,通过现场监测和钻孔探测,分析了原支护方案下巷道的变形破坏特征,并将管索组合结构在深部大变形巷道进行了应用,现场监测结果表明,采用管索组合结构支护新技术能够有效控制围岩大变形。研究结果可为类似深部矿井支护提供参考。

关键词：锚杆锚索管索组合结构支护作用变形破坏特征现场应用

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龙华矿20112工作面过空巷支护技术研究

煤炭技术 2022年第12期41卷 86-88页

作者：曹国选赵米真牛秦玉王利平王力王冬冬王东齐晓华申飞张利陕西煤业化工集团孙家岔龙华矿业有限公司陕西榆林719314 西安科技大学机械工程学院西安710054

针对龙华煤矿20112综采工作面过空巷存在顶板压力较大、支架工作阻力变化复杂等问题,结合龙华煤矿20112综采工作面实际情况,设计了2种综采工作面过空巷支护技术方案,对其经济性进行了对比,并用于实际生产。实践表明:该方案使工作面过空... 详细信息

针对龙华煤矿20112综采工作面过空巷存在顶板压力较大、支架工作阻力变化复杂等问题,结合龙华煤矿20112综采工作面实际情况,设计了2种综采工作面过空巷支护技术方案,对其经济性进行了对比,并用于实际生产。实践表明:该方案使工作面过空巷受采动影响较小,无顶、帮变形现象,加快了超长工作面的安全快速回采,带来经济效益的同时也为超长工作面过空巷技术提供了借鉴。

关键词：超长工作面过空巷填充支护锚杆锚索墩柱支护

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锚杆锚索同排协同支护在南关矿的应用研究

煤炭工程 2019年第10期51卷 86-91页

作者：单仁亮原鸿鹄黄鹏程李兆龙白瑶李晗中国矿业大学(北京)力学与建筑工程学院

针对南关矿高水平应力条件下三采区轨道巷变形量大,难于支护的问题,以锚杆锚索同排协同支护思想为指导,通过现场观测、数值模拟及理论分析,对巷道掘进后围岩中应力演化规律及变形破坏机制进行了研究,提出锚杆锚索同排布置协同支护方案,... 详细信息

针对南关矿高水平应力条件下三采区轨道巷变形量大,难于支护的问题,以锚杆锚索同排协同支护思想为指导,通过现场观测、数值模拟及理论分析,对巷道掘进后围岩中应力演化规律及变形破坏机制进行了研究,提出锚杆锚索同排布置协同支护方案,对比了原支护方案及优化支护方案的预应力场和围岩变形情况。结果表明,锚杆、锚索布置方式及预应力协同后,最大限度发挥了锚固构件力学性能,提高了围岩的自承能力,减小了巷道围岩变形量。现场应用与监测数据表明,锚杆锚索同排协同支护方案具有良好的支护效果,可以有效控制巷道围岩。

关键词：锚杆锚索协同支护高水平应力数值模拟预应力场

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大采高碎裂煤巷软弱围岩控制优化研究

岩土力学 2016年第S2期37卷 589-596页

作者：赵明黄侃林佳张鹏赵健陈磊葛勇勇中国矿业大学(北京)资源与安全工程学院北京100083 中煤西安设计工程有限责任公司陕西西安710054 国家自然科学基金委员会北京100085

为解决谢桥煤矿1232(3)工作面回风巷道围岩控制的技术难题与经济合理性问题,运用正交实验方法,以巷道两帮与顶底板收敛量为指标,对不同因素不同水平的正交实验数据进行极差分析,得出锚杆直径与间排距为影响回风巷道围岩控制效果的主要... 详细信息

为解决谢桥煤矿1232(3)工作面回风巷道围岩控制的技术难题与经济合理性问题,运用正交实验方法,以巷道两帮与顶底板收敛量为指标,对不同因素不同水平的正交实验数据进行极差分析,得出锚杆直径与间排距为影响回风巷道围岩控制效果的主要敏感因素。同时,选定技术与经济指标,通过分析各关键因素对围岩控制效果的影响情况得出2组局部优化方案,并借助灰色关联分析方法对不同方案进行综合分析和决策,得出最终优化方案。现场实际应用表明,支护参数优化后巷道围岩变形得到有效控制,技术经济效益显著。

关键词：锚杆锚索围岩控制优化灰色关联分析

基于Triz理论的采煤工作面智能搬运平台设计

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煤炭技术 2022年第12期41卷 19-21页

作者：郭栋王庆祥侯尧花马艳卫谢龙陕西陕煤榆北煤业有限公司陕西榆林719000 中国煤炭科工集团太原研究院有限公司太原030006

针对矿井建设快掘采煤区锚杆、锚索等物料依靠人工搬运安全、效率低下的问题,提出在快掘设备单侧预留的1.5~2 m空间间距内开发一种窄小型防爆智能搬运平台,通过Triz创新理论的技术矛盾矩阵和物—场分析原理,对搬运平台整体系统装置和工... 详细信息

针对矿井建设快掘采煤区锚杆、锚索等物料依靠人工搬运安全、效率低下的问题,提出在快掘设备单侧预留的1.5~2 m空间间距内开发一种窄小型防爆智能搬运平台,通过Triz创新理论的技术矛盾矩阵和物—场分析原理,对搬运平台整体系统装置和工作机构进行了创新设计,利用动力学验证了该平台工作装置的力学可靠性,结果表明:设计使用后的工作机构能够提高锚杆、锚索等搬运效率,改善了快掘区物料搬运效率低、安全性差问题,对其他大型矿井采煤作业效率优化具有一定的参考意义。

关键词： Triz创新理论综采面锚杆锚索搬运平台

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深部蚀变岩型巷道锚杆锚索联合支护应用研究

金属矿山 2020年第12期49卷 88-92页

作者：李晓飞孟祥凯赵兴东山东黄金矿业(莱州)有限公司焦家金矿山东莱州261441 东北大学资源与土木工程学院辽宁沈阳110819

为了确定深部高应力影响下蚀变岩型巷道合理的支护方案,本项目对焦家金矿15中段蚀变岩型巷道进行岩体质量分级,计算出分级结果并提出初步支护方案,运用Unwedge进行楔形体冒落分析,模拟深部高应力影响下蚀变岩型巷道楔形体大小及初步支... 详细信息

为了确定深部高应力影响下蚀变岩型巷道合理的支护方案,本项目对焦家金矿15中段蚀变岩型巷道进行岩体质量分级,计算出分级结果并提出初步支护方案,运用Unwedge进行楔形体冒落分析,模拟深部高应力影响下蚀变岩型巷道楔形体大小及初步支护方案合理性,对初步支护方案进行优化分析。根据巷道形状及规格加工制作双钢筋,将其运用到锚杆锚索联合支护方法中,大大地提高了整体支护强度。最终确定深部高应力影响下蚀变岩型巷道采用"树脂锚杆+长锚索+双钢筋+喷射混凝土"联合支护方案。在此基础上,开展支护方案的现场工业试验,由巷道顶帮连续收敛监测结果表明,当应用"树脂锚杆+长锚索+双钢筋+喷射混凝土"联合支护方案支护后,巷道顶帮收敛变形在1个月内基本不再增长,可有效保证焦家金矿高应力下蚀变岩型巷道围岩在服务周期内的稳定性。

关键词：岩体质量分级锚杆锚索双钢筋收敛变形

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煤矿地质动力环境分析与控制研究

山西冶金 2023年第5期46卷 60-62页

作者：聂帅杰山西焦煤西山煤电官地矿山西太原030022

针对煤矿开采时随着工作面的推进其对应的矿压显现规律处于变化问题,以某矿8100工作面为例,在对其地质、煤层条件综合分析的基础上,基于数值模拟和实际测量两种方式对地质动力环境进行分析,并根据分析结果提出了围岩控制的优化方案。

关键词：矿压规律围岩活动锚杆锚索联合支护顶板下沉

寺河矿东五盘区53013工作面回采巷道支护参数优化研究

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寺河矿东五盘区53013工作面回采巷道支护参数优化研究

作者：宋志宇中国矿业大学

学位级别：硕士

寺河矿东五盘区是一个全新的盘区,回采巷道仍沿用了其他盘区的支护方式。从现有支护情况来看,以往使用的一次支护参数施工密度较大,浪费材料且会降低巷道施工速率,煤矿快速生产与巷道支护问题间的矛盾日益增加。本文以寺河矿东五盘区53... 详细信息

寺河矿东五盘区是一个全新的盘区,回采巷道仍沿用了其他盘区的支护方式。从现有支护情况来看,以往使用的一次支护参数施工密度较大,浪费材料且会降低巷道施工速率,煤矿快速生产与巷道支护问题间的矛盾日益增加。本文以寺河矿东五盘区53013巷道实际背景,综合运用理论与现场相结合,详细分析了围岩稳定性的不同影响因素,提出了高预应力锚杆锚索联合支护系统,对原有的支护方案进行了改进,在降低支护成本的同时提高了巷道支护的安全性。取得的主要成果如下:(1)实测得出了试验巷道的围岩应力环境。最大水平主应力为11.23MPa～15.62MPa,最小水平主应力为6.23MPa～8.43MPa,垂直应力为5.09MPa～5.74MPa,为σ>σ>σ型应力场,以水平主应力为主,受构造应力影响严重。(2)得出了不同锚杆支护参数对围岩稳定性的影响规律。顶板每排6根锚杆时,巷道变形量较小且支护效果明显;巷道变形与锚杆直径相关,从?18mm到?22mm,顶板下沉量出现明显降低;从?22mm到?24mm,锚杆直径再增大时支护效果变化不大;当锚杆排距增大时,单根锚杆间的有效压应力区减小,明显存在锚杆失效区域。(3)预应力锚杆与锚索联合支护形成的压力场会进行叠加从而使锚索锚杆相互连接成一个能够互相作用的整体,是以锚索锚杆为主体的网状结构。该结构充分展示了锚索锚杆的共同作用,并且以整体的形式提高了支护效果。(4)现场工业性试验表明:在巷道掘进时两帮的变形量66mm,顶底板移近量45mm。回采期间巷道两帮移近量最大为96mm,顶底板移近量最大为86mm,巷道围岩的稳定性较好,优化后的支护方案能十分有效的增强巷道支护效果,达到预期目标。该论文有图62幅,表6个,参考文献58篇。

关键词：巷道支护体系锚杆锚索支护参数预应力扩散