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近距离煤层工作面煤柱合理留设与巷道围岩控制技术

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工程科学学报 2022年第7期44卷 1147-1159页

作者：程辉赵洪宝张欢徐建峰秦逢缘煤炭开采水资源保护与利用国家重点实验室北京102200 中国矿业大学(北京)能源与矿业学院北京100083 太原理工大学安全与应急管理工程学院太原030024

为探究近距离煤层工作面煤柱合理留设宽度以及回采巷道围岩控制技术,以回坡底煤矿近距离煤层开采为工程背景,通过数值模拟、理论分析、现场实践等技术手段对不同宽度条件下煤柱破坏演化过程、影响因素、底板破坏范围以及11号煤层回采巷... 详细信息

为探究近距离煤层工作面煤柱合理留设宽度以及回采巷道围岩控制技术,以回坡底煤矿近距离煤层开采为工程背景,通过数值模拟、理论分析、现场实践等技术手段对不同宽度条件下煤柱破坏演化过程、影响因素、底板破坏范围以及11号煤层回采巷道围岩控制技术进行了深入研究.研究结果表明:(1)煤柱在预留煤柱时期、区段煤柱时期、保护煤柱时期、孤岛煤柱时期四个阶段过程中,煤柱破坏范围逐渐增大;煤柱弹性核占比均随煤柱宽度的增加而增加,本煤层回采巷道随煤柱宽度的增加从非对称性破坏逐渐演化为对称性破坏.煤柱破坏宽度与煤层倾角、黏聚力、煤柱宽度、内摩擦角和泊松比等因素成反比关系,只与埋深成正比关系.(2)随着煤柱宽度增大,煤柱底板破坏宽度与深度会发生变化,且底板破坏集中在煤柱边缘侧,煤柱正下方底板破坏区域较小.(3)煤柱应力集中作用致底板下方最大主应力发生偏转,底板任意一点与煤柱中心线的距离越大,最大主应力偏转角度越小;随着11号煤层巷道与煤柱边缘距离的增大,巷道围岩塑性区由倾斜的“X”形分布转变为倾斜的“8”形分布,再转化为倾斜的“O”形分布,最终转化为椭圆形分布;离煤柱距离较近时,巷道往往出现非对称性破坏,支护也要采取非对称支护形式.

关键词：采矿工程近距离煤层煤柱留设围岩控制非对称性破坏

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急倾斜坚硬顶板松软煤层异形巷道变形破坏特征试验研究

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急倾斜坚硬顶板松软煤层异形巷道变形破坏特征试验研究

作者：雷伟杰西安科技大学

学位级别：硕士

急倾斜硬顶软煤异形巷道处于不同力学性质的围岩中，引起围岩应力载荷呈非对称分布，加之煤层倾角过大，导致巷道围岩发生非对称破坏，从而增加巷道的支护难度，不能满足矿井安全高产高效的需求，因此开展对急倾斜煤层异形巷道围岩变形... 详细信息

急倾斜硬顶软煤异形巷道处于不同力学性质的围岩中，引起围岩应力载荷呈非对称分布，加之煤层倾角过大，导致巷道围岩发生非对称破坏，从而增加巷道的支护难度，不能满足矿井安全高产高效的需求，因此开展对急倾斜煤层异形巷道围岩变形破坏特征试验研究具有重要的科学意义和工程实践价值。本文以新疆焦煤集团有限公司2130煤矿25221异形巷道为背景，结合现场观测、相似材料模拟实验、数值分析（FLAC2D）和理论研究，对急倾斜硬顶软煤异形巷道变形破坏特征及稳定性控制进行了实验研究，研究表明：（1）急倾斜硬顶软煤异形巷道两帮变形量大于顶底移近量。巷道两帮变形主要以高帮为主，高帮锚杆（索）的总体载荷最大，顶部锚杆次之，低帮锚杆最小。表明巷道高帮受载最大，控制好高帮是保证巷道稳定的关键;（2）急倾斜硬顶软煤异形巷道掘进期间，高帮中下部载荷大于上部，加之风化及水蚀作用，上部煤体有松散趋势，高帮上部很容易发生变形释放或缓解由于顶板压力而形成的横向拉力，伴随着时间推移，很容易蠕变，最终导致高帮失稳破坏;（3）急倾斜硬顶软煤异形巷道受围岩力学性质和支护技术的影响，造成围岩变形破坏具有非对称性，呈现“高帮滑移，低帮下挫，底板微臌，直接顶部分断裂”的互错动变形特征;（4）急倾斜煤层异形巷道围岩受载及变形破坏的非对称性，采用非对称锚网索耦合支护，增加顶板、高帮锚杆强度，降低顶板锚杆支护密度，改善围岩受力状态。同时加强“关键部位支护”，可以比较有效的提高巷道稳定性;（5）对关键支护方案进行对比分析结果表明，在保证高帮围岩稳定前提下，顶板锚杆采用三排距，减少锚杆数量，可以降低支护成本;论文研究结果已应用于2130煤矿，并取得了良好的技术经济效益，对类似条件的巷道支护具有借鉴作用。

关键词：急倾斜煤层硬顶软煤异形巷道非对称性破坏锚网索耦合支护

镇城底矿28620工作面强动压巷道围岩控制技术研究

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山西冶金 2019年第2期42卷 70-72页

作者：焦跃峰西山煤电集团有限责任公司镇城底矿山西古交030203

针对强动压巷道围岩控制难题,以镇城底矿28620工作面动压巷道为研究对象,通过现场对工作面巷道围岩表面及内部观测,得到动压巷道围岩变形破坏的主要三大特征,分析了动压巷道围岩变形破坏机理,结合工作面围岩赋存特征,以镇城底矿动压巷... 详细信息

针对强动压巷道围岩控制难题,以镇城底矿28620工作面动压巷道为研究对象,通过现场对工作面巷道围岩表面及内部观测,得到动压巷道围岩变形破坏的主要三大特征,分析了动压巷道围岩变形破坏机理,结合工作面围岩赋存特征,以镇城底矿动压巷道为例提出了围岩控制技术,并进行工业性试验。试验结果显示:动压巷道围岩控制技术控制效果良好,巷道受动压扰动影响较小,在工作面回采期间,巷道围岩变形量在可控范围之内,未影响到工作面正常回采作业。

关键词：强动压围岩破坏非对称性破坏围岩控制

强动压影响下巷道锚杆受力特征及支护优化研究

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水力采煤与管道运输 2019年第2期 16-19页

作者：侯军军山西西山晋兴能源有限责任公司

针对斜沟矿18503工作面回采过程中,动压巷道锚杆受力呈现左帮>右帮>顶板的趋势,阐述了动压巷道围岩非对称性破坏特征。基于研究结果,结合斜沟矿18503工作面围岩赋存特征,对原支护设计进行优化,并进行了工业性试验。试验结果表明:支护优... 详细信息

针对斜沟矿18503工作面回采过程中,动压巷道锚杆受力呈现左帮>右帮>顶板的趋势,阐述了动压巷道围岩非对称性破坏特征。基于研究结果,结合斜沟矿18503工作面围岩赋存特征,对原支护设计进行优化,并进行了工业性试验。试验结果表明:支护优化设计方案较好,充分发挥了锚杆的支护作用,有效实现了支护体与围岩共同承载、共同调节作用,抑制和减小了围岩向巷道空间内部移动,使得动压巷道围岩变形得到有效控制。

关键词：强动压锚杆受力特征非对称性破坏优化设计