高冲击韧性锚杆(索)主动支护技术

1

作者 杨超 付玉凯 +2 位作者 董亚东 李鹏 任杰 《煤炭工程》 北大核心 2025年第4期34-40,共7页

针对冲击地压巷道围岩变形破坏严重、支护强度低等难题,分析了应力波对巷道的影响,开发了高冲击韧性锚杆(索),提出了高冲击韧性锚杆和高强锚索协同防冲作用机理。以母杜柴登矿30207风巷为工程背景,依据巷道条件环境,从支护材料和支护体... 针对冲击地压巷道围岩变形破坏严重、支护强度低等难题,分析了应力波对巷道的影响,开发了高冲击韧性锚杆(索),提出了高冲击韧性锚杆和高强锚索协同防冲作用机理。以母杜柴登矿30207风巷为工程背景,依据巷道条件环境,从支护材料和支护体结构进行了高冲击韧性锚杆(索)支护的设计与应用。从现场监测结果可知,试验区巷道变形得到明显控制,变形主要以底鼓和两帮变形为主,巷道掘进期间底鼓量达到400 mm,两帮移近量达到300 mm。随着巷道掘进,顶板锚杆(索)受力逐渐稳定,受力分别为170 kN、150 kN;回采帮锚杆(索)受力差别较大,锚杆轴力逐渐损失并逐步稳定;煤柱侧帮锚杆受力波动大,锚索受力相对较小,受力位于70~110 kN。总体来看,该支护方案提高了巷道支护强度,保证了巷道围岩稳定性,支护效果良好。 展开更多

关键词 冲击地压 高冲击韧性锚杆(索) 主动支护 巷道围岩控制

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浅埋大跨岩质隧道主动支护作用机制研究与应用 被引量：4

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作者 王守慧 梅玉春 +9 位作者 刘泉维 李为腾 殷险峰 王刚 李文蓄 王绪勇 秦哲 杨旭旭 冯强 张朔 《中国铁道科学》 EI CAS CSCD 北大核心 2024年第1期131-141,共11页

预应力锚杆主动支护技术在隧道工程的应用日益增多,但其对浅埋大跨岩质隧道的适用性及作用机制尚未明确。以青岛地铁暗挖车站为依托工程,开展调研分析、数值计算和模型试验,对比分析预应力锚杆与非预应力锚杆对块状围岩的支护作用,从围... 预应力锚杆主动支护技术在隧道工程的应用日益增多,但其对浅埋大跨岩质隧道的适用性及作用机制尚未明确。以青岛地铁暗挖车站为依托工程,开展调研分析、数值计算和模型试验,对比分析预应力锚杆与非预应力锚杆对块状围岩的支护作用,从围岩应力补偿、块体围岩挤压成拱和危险块体控制3个方面研究浅埋大跨岩质隧道主动支护作用机制及理论模型,并进一步开展现场应用。结果表明:原支护方案主要沿用了土质隧道支护理念,对岩质围岩自承能力的认识和利用不充分;锚杆预应力(100 kN)使围岩拉应力区消失、塑性区大幅度减小,并使围岩结构面的法向挤压接触应力提高约0.2~0.3 MPa,有效控制结构面两侧岩体的滑移错动,提升了隧道围岩整体稳定性;建立的主动支护理论模型将传统主动支护应力补偿对象由开挖面聚焦至岩体结构面;主动支护新方案较原支护方案的支护材料减量约30%,工期缩短约17%,隧道沉降量减小约50%。 展开更多

关键词 预应力锚杆 主动支护 地铁暗挖车站 硬岩 大跨隧道

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锚索桩的主动支护作用及桩身初始内力分析 被引量：15

3

作者 蒋良潍 黄润秋 +1 位作者 蒋忠信 许强 《岩土力学》 EI CAS CSCD 北大核心 2007年第11期2319-2324,共6页

预应力锚索桩在桩身施工完毕且锚索施加了初始预应力时,因滑坡推力未及作用于桩上,初始预应力即刻对受荷段桩背的岩土体产生迎滑动方向反推的一种主动支护效应,同时使桩身产生初始内力。基于受荷段桩背岩土水平反力模数为常数的单向Wink... 预应力锚索桩在桩身施工完毕且锚索施加了初始预应力时,因滑坡推力未及作用于桩上,初始预应力即刻对受荷段桩背的岩土体产生迎滑动方向反推的一种主动支护效应,同时使桩身产生初始内力。基于受荷段桩背岩土水平反力模数为常数的单向Winkler弹性地基梁模型,以及嵌入段桩周岩土水平反力双参数模式的Winkler弹性地基梁模型,以受荷段桩身挠曲线的有限差分式与嵌入段挠曲线的解析通解改进式在滑面处的协调条件联立,推导了锚索初始预应力所产生主动支护效果的半解析定量计算和桩身初始内力求解方法,该方法有助于建立应急抢险或施工期,锚索桩工程对滑坡稳定性及时作用的评估。 展开更多

关键词 锚索桩 预应力 主动支护 初始内力 弹性地基梁 双参数法模型 有限差分

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厚层炭质泥岩顶板煤巷复合主动支护系统研究 被引量：20

4

作者 杜波 谢生荣 +3 位作者 何富连 张守宝 李开晴 朱雪松 《煤炭科学技术》 CAS 北大核心 2009年第2期13-16,共4页

厚层炭质泥岩顶板大跨度煤巷采用传统的锚杆(索)支护方式,无法解决无稳定上位岩层可供悬吊的关键难题,易发生垮冒事故。为了能有效控制巷道变形,促进矿井安全生产,提出了复合主动支护系统控制厚层炭质泥岩顶板大跨度煤巷,阐述了其支护原... 厚层炭质泥岩顶板大跨度煤巷采用传统的锚杆(索)支护方式,无法解决无稳定上位岩层可供悬吊的关键难题,易发生垮冒事故。为了能有效控制巷道变形,促进矿井安全生产,提出了复合主动支护系统控制厚层炭质泥岩顶板大跨度煤巷,阐述了其支护原理,建立了复合主动支护系统的力学模型,得出了复合主动系统中桁架锚索结构达到系统平衡时预紧力Qy值的临界条件。采用FLAC5.0数值模拟软件计算设计和优化平煤八矿厚层炭质泥岩顶板大跨度煤巷复合主动支护系统方案,现场实测巷道顶板最大下沉量为158 mm,巷道断面收敛率小,有效地控制了巷道变形,同时为各类复杂地质条件的应用提供了有力依据,具有良好的推广应用前景。 展开更多

关键词 厚层炭质泥岩顶板 大跨度 复合主动支护 煤巷 桁架锚索

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高预应力复合主动支护系统在回采巷道的应用 被引量：6

5

作者 王景义 葛胜文 孙亮 《煤炭科学技术》 CAS 北大核心 2010年第1期9-12,23,共5页

为解决潘二煤矿回采巷道支护困难的问题,提出了高预应力复合主动支护系统一次支护理论,即大幅度提高复合支护系统的初期支护刚度与强度,特别是提高预应力,可以有效地减少围岩强度降低,保持围岩的完整性。通过数值模拟、工程类比及现场... 为解决潘二煤矿回采巷道支护困难的问题,提出了高预应力复合主动支护系统一次支护理论,即大幅度提高复合支护系统的初期支护刚度与强度,特别是提高预应力,可以有效地减少围岩强度降低,保持围岩的完整性。通过数值模拟、工程类比及现场观测表明,高预应力复合支护系统可以在不同的复杂地质条件下多种巷道中应用,巷道支护状况相比以前发生本质变化。结果表明该支护系统可有效控制围岩变形与破坏,防止顶板离层,适用在潘二煤矿的回采巷道中。 展开更多

关键词 复合主动支护 复杂地质条件 高预应力 桁架锚索

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主动支护下沿空留巷顶板破碎原因分析 被引量：51

6

作者 张国华 《煤炭学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2005年第4期429-432,共4页

在阐述采空区边界处顶板活动规律的基础上,从巷旁支护与煤体之间的匹配、超前支护在巷内的均布程度、超前支护与上位岩层对下位岩层之间的“顶-压”作用,以及不同时期不同方向上的反复扰动4个方面,详细论述了锚杆支护条件下超前主动支... 在阐述采空区边界处顶板活动规律的基础上,从巷旁支护与煤体之间的匹配、超前支护在巷内的均布程度、超前支护与上位岩层对下位岩层之间的“顶-压”作用,以及不同时期不同方向上的反复扰动4个方面,详细论述了锚杆支护条件下超前主动支护沿空留巷顶板破碎的原因,提出了“匹配协调、力求均布、弱化扰动”的预防原则,并应用于鸡西杏花煤矿东四采区23号煤层右三面下巷中,成功地解决了沿空留巷顶板破碎问题. 展开更多

关键词 沿空留巷 顶板破碎 超前支护 主动支护

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软弱围岩隧道变形控制主动支护理念及技术 被引量：39

7

作者 田四明 吴克非 +2 位作者 刘大刚 王明年 王志龙 《铁道学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2021年第6期158-164,共7页

针对软弱围岩隧道变形控制难题,从软弱围岩隧道变形机制及主动支护原理角度出发,提出了以超前支护、预应力锚杆(索)及喷射混凝土为主要支护手段,以主动改善围岩应力状态为中心,通过主动提高围岩力学参数或降低施工对围岩力学参数的损伤... 针对软弱围岩隧道变形控制难题,从软弱围岩隧道变形机制及主动支护原理角度出发,提出了以超前支护、预应力锚杆(索)及喷射混凝土为主要支护手段,以主动改善围岩应力状态为中心,通过主动提高围岩力学参数或降低施工对围岩力学参数的损伤影响,主动及时有效的提供支护力,充分调动和发挥围岩自稳能力的隧道变形控制主动支护设计理念。系统的从围岩应力状态、围岩力学参数、及时支护特性等方面进行了软弱围岩主动支护作用机制的分析。结合现有成果,对主动支护变形控制技术及主动支护施工装备等内容进行了详细介绍。并通过国内典型工程主动支护控制围岩变形实践案例,对隧道主动支护变形控制的应用效果进行了分析,验证了主动支护设计理念的实践合理性,为软弱围岩隧道变形控制提供了技术借鉴和理论参考。 展开更多

关键词 软弱围岩 隧道工程 变形控制 主动支护

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高原铁路极高地应力环境隧道主动支护设计方法研究 被引量：35

8

作者 田四明 吴克非 +3 位作者 刘大刚 王明年 王志龙 董宇苍 《铁道学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2022年第3期39-63,共25页

目前高能地质环境隧道支护结构的设计仍是隧道领域一大难题,主要包括高地应力软岩与高地应力硬岩支护结构设计问题,而支护结构设计的合理与否是保证隧道稳定性的关键,加之高原铁路高能地质环境隧道段占比较大,故需对高能地质环境隧道设... 目前高能地质环境隧道支护结构的设计仍是隧道领域一大难题,主要包括高地应力软岩与高地应力硬岩支护结构设计问题,而支护结构设计的合理与否是保证隧道稳定性的关键,加之高原铁路高能地质环境隧道段占比较大,故需对高能地质环境隧道设计问题进行深入研究。首先在现有研究成果基础上,对我国铁路隧道设计理论及设计方法进行了系统性总结,并对高能地质环境下隧道的研究进行分析。针对高地应力软岩隧道修建技术难题,提出高地应力软岩隧道变形主动控制设计理念,并以掌子面为界限,提出掌子面超前变形控制及洞身收敛变形控制的全变形控制设计原则;通过理论分析,利用空腔球模型,基于Mohr-Coulomb准则,推导建立深埋隧道掌子面挤出变形解析解,提出高地应力软岩隧道超前支护(掌子面注浆、掌子面锚杆)设计方法;同时,采用弹性力学、塑性增量理论与有限差分原理,考虑软岩非线性变形与强度特性的力学参数变化模型,推导出考虑软岩非线性变形与强度特性的围岩应力、位移有限差分解析解;并基于收敛约束法,建立洞身支护结构设计方法;其次,针对高地应力硬岩隧道设计施工难题,从能量释放角度推导岩爆隧道的冲击荷载计算方法,组合松散荷载,给出岩爆隧道的荷载计算模型及支护结构设计方法。最后,论述大型机械化配套施工、支护结构高质量施作技术是保证隧道稳定性的前提,规划建设过程中应予以重视。研究成果旨在为高原铁路高能环境隧道超前支护设计及洞身支护设计提供理论基础,以期进一步提升我国高能地质环境隧道变形(岩爆)主动控制技术水平。 展开更多

关键词 高地应力软岩 高地应力硬岩 挤出变形 超前支护 洞身支护 主动支护

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隧道主动支护体系全过程信息化动态设计与智能决策方法研究 被引量：7

9

作者 田四明 李术才 +1 位作者 刘大刚 王明年 《铁道学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2023年第11期1-10,共10页

隧道支护体系全过程信息化动态设计,是真正体现隧道设计施工一体化的理想设计方式。针对传统支护设计存在的针对性不强、统一性不高、安全冗余度偏大等问题,利用信息化、智能化等手段,研究支护体系全过程信息化动态设计与智能决策方法... 隧道支护体系全过程信息化动态设计,是真正体现隧道设计施工一体化的理想设计方式。针对传统支护设计存在的针对性不强、统一性不高、安全冗余度偏大等问题,利用信息化、智能化等手段,研究支护体系全过程信息化动态设计与智能决策方法技术路线及关键内容。首先,给出涵盖地质、支护、施工等全过程全要素信息的样本数据库构建方法;其次,综合对比分析Bagging、Random Forest、Extra Trees等6种机器学习算法模型的适用性,明确智能设计决策算法优选类型;再次,提出基于支护变形指标的支护结构安全度量化评价方法;最后,制定支护优化智能决策反馈规则。研究结果为隧道支护体系全过程信息化动态设计与智能决策真正进入工程应用奠定了基础。 展开更多

关键词 隧道工程 主动支护体系 信息化动态设计 智能决策 安全性评价

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充填开采超前段主动支护替代被动支护技术与应用 被引量：10

10

作者 肖鹏 于海洋 +4 位作者 王东 赵显江 李长青 赵宝相 文志杰 《山东科技大学学报（自然科学版）》 CAS 北大核心 2022年第3期41-49,共9页

超前主动支护在围岩稳定性控制和生产管理等诸多方面有明显优势。以岱庄煤矿31322充填工作面为研究背景,借助矿压监测手段确定超前段围岩运移和应力演化特征,基于工作面应力场的分布规律,提出“充填面主动支护替代被动支护”理念,采用Fi... 超前主动支护在围岩稳定性控制和生产管理等诸多方面有明显优势。以岱庄煤矿31322充填工作面为研究背景,借助矿压监测手段确定超前段围岩运移和应力演化特征,基于工作面应力场的分布规律,提出“充填面主动支护替代被动支护”理念,采用Fillzone模块模拟不同跨度充填对工作面超前段的影响,确定超前锚杆索主动支护方案在完全充填开采条件下的可行性;通过构建充填面人工支护体与围岩结构的力学模型,校验了回采巷道原支护强度,并针对不同回采巷道超前段进行差异性优化。试验结果表明,超前主动支护技术可节约成本60.6%,可为类似充填开采超前段主动支护优化提供借鉴。 展开更多

关键词 充填工作面 力学模型 超前主动支护 差异性优化

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极软厚煤层切顶卸压沿空留巷主动超前支护技术研究 被引量：1

11

作者 张盛 徐瑞泽 +5 位作者 刘佳伟 朱让河 马强 王高尚 张帆 赵龙刚 《河南理工大学学报(自然科学版)》 北大核心 2025年第4期83-93,共11页

目的切顶卸压沿空留巷技术在我国煤矿开采中应用广泛,但在极软厚煤层回采巷道切顶卸压沿空留巷时,存在帮部煤体松软、巷道高度大,传统被动式超前支护容易破坏顶板且影响作业空间等问题,需要对留巷的超前支护技术进行研究。方法以梁北矿3... 目的切顶卸压沿空留巷技术在我国煤矿开采中应用广泛,但在极软厚煤层回采巷道切顶卸压沿空留巷时,存在帮部煤体松软、巷道高度大,传统被动式超前支护容易破坏顶板且影响作业空间等问题,需要对留巷的超前支护技术进行研究。方法以梁北矿32021机巷为工程背景,建立预裂切顶前后的巷道超前段围岩稳定性力学模型,分析切顶卸压前后留巷超前段顶板受力特征和变形规律,揭示受预裂切顶影响的超前段巷道围岩变形机理;采用FALC3D数值软件模拟分析定向爆破切顶条件下回采巷道的应力分布特征;提出主动式锚索梁协同锚固方案,设计超前主动支护参数,并进行现场应用。结果结果表明,预裂切顶能有效切断顶板之间的应力传递,使留巷超前段顶板围岩处于应力降低区,切顶后工作面与留巷交界处悬顶面积减小;经数值模拟验证,所给出的锚网索梁锚固方案在主动支护后能够有效控制巷道超前阶段围岩变形,并有利于保持留巷的长期稳定;主动超前支护现场应用后,巷道顶底板移近量最大不超过80 mm,顶板变形量减小了35%,且能够最大程度保持巷道顶板的完整性。结论提出的主动式超前支护技术能够解决空间狭小、劳动强度大和顶板被反复支撑破坏等问题,对于类似矿井条件下沿空留巷的超前支护有重要的参考价值。 展开更多

关键词 极软厚煤层 超前支承压力 主动超前支护技术 切顶卸压沿空留巷

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多层土中盾构隧道开挖面主动破坏极限支护力

12

作者 黄应州 《土木与环境工程学报(中英文)》 北大核心 2025年第2期134-140,共7页

合理设计开挖面主动破坏极限支护力是维持盾构隧道稳定性的关键,目前,大部分主动破坏极限支护力计算方法难以完全适用于复杂盾构隧道工程设计。基于楔形体计算模型,考虑土拱效应影响下的侧压力系数,引入盾构隧道开挖倾角和渗流作用等参... 合理设计开挖面主动破坏极限支护力是维持盾构隧道稳定性的关键,目前,大部分主动破坏极限支护力计算方法难以完全适用于复杂盾构隧道工程设计。基于楔形体计算模型,考虑土拱效应影响下的侧压力系数,引入盾构隧道开挖倾角和渗流作用等参数,建立适用于多层土中开挖面主动破坏极限支护力计算模型并推导出解析解;结合实际工程案例,对影响主动破坏极限支护力的土体和设计参数进行分析。结果表明:主动破坏极限支护力随施工深度、地下水水位高度、土体重度和开挖倾角的增大而显著增大,随内摩擦角和黏聚力的增加而非线性减小;采用考虑土拱效应影响的侧压力系数有利于减小主动破坏极限支护力设计值;考虑渗流作用后主动破坏极限支护力显著增加;土层的参数变化对主动破坏极限支护力影响显著。 展开更多

关键词 盾构隧道 主动破坏极限支护力 土拱效应 成层土 渗流

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麻地梁煤矿大采高综放工作面主动式超前支护技术应用

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作者 阚磊 《工矿自动化》 北大核心 2025年第6期44-54,共11页

针对大采高综放工作面超前液压支架支护存在作业空间受限、劳动强度大等问题,以麻地梁煤矿507工作面辅助运输巷为研究对象,提出采用补强锚杆(索)主动式超前支护代替超前液压支架的支护方案。采用TS−C1201型矿用钻孔成像仪对煤岩体内部... 针对大采高综放工作面超前液压支架支护存在作业空间受限、劳动强度大等问题,以麻地梁煤矿507工作面辅助运输巷为研究对象,提出采用补强锚杆(索)主动式超前支护代替超前液压支架的支护方案。采用TS−C1201型矿用钻孔成像仪对煤岩体内部裂隙进行观测,结果显示507综放工作面回采巷道顶板浅部存在少量纵向裂隙,其余区域裂隙不发育,表明顶板整体完整性良好,具备实施主动式超前支护的条件。结合上述观测结果,设计锚杆(索)主动式超前支护方案:顶板采用“锚杆+锚索+钢带”联合支护,布置7根左旋无纵筋螺纹钢锚杆和3根锚索,配合M3型钢带;左帮布置4根全螺纹锚杆;右帮采用4根玻璃钢锚杆。理论计算结果表明,补强锚杆(索)主动式超前支护提升了支护系统强度,满足巷道超前段支护需求。数值模拟结果表明:507综放工作面回采期间,采用原主动式超前液压支架支护方案,超前工作面10 m范围出现明显的应力集中,垂直方向最大应力为4.5 MPa,顶板最大下沉量约为35 mm;超前工作面30 m范围,垂直方向最大应力约为5.5 MPa。采用锚杆(索)补强支护后,巷道垂直应力小幅度下降,巷道垂直应力场分布得到优化;在超前工作面10~30 m范围顶板最大下沉量无明显变化。可见,采用补强锚杆(索)主动式超前支护代替超前液压支架可满足超前支护要求。工业试验结果表明:补强锚杆(索)受力稳定,约为81 kN;巷道顶底板及两帮最大位移分别为41,37 mm,顶板无离层现象,满足安全生产需求。 展开更多

关键词 大采高综放工作面 主动式超前液压支架支护 补强锚杆(索)主动式超前支护 辅助运输巷顶板下沉量 顶板集中应力

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浅埋综采工作面运输巷主动式超前支护研究 被引量：17

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作者 罗文 黄庆享 +6 位作者 范东林 陈苏社 杜君武 王生彪 王庆雄 王巍 郭强 《采矿与岩层控制工程学报》 EI 北大核心 2024年第1期5-17,共13页

针对浅埋综采工作面运输巷采用单体支柱超前加强支护工作面推采速度与支护速度不协调、工人劳动强度和安全隐患大、难以实现超前区域少人化等问题,以榆家梁煤矿52305工作面为工程背景,采用现场实测、数值模拟和理论分析相结合的方法,实... 针对浅埋综采工作面运输巷采用单体支柱超前加强支护工作面推采速度与支护速度不协调、工人劳动强度和安全隐患大、难以实现超前区域少人化等问题,以榆家梁煤矿52305工作面为工程背景,采用现场实测、数值模拟和理论分析相结合的方法,实测了单体超前加强支护条件下的运输巷矿压显现规律,对比分析了单体加强支护和锚杆(索)主动式加强支护两种情况下的巷道围岩安全稳定性,并通过理论分析计算了运输巷支护参数,校验了现场支护的适应性及安全性。研究结果表明:52305工作面运输巷围岩属于较稳定型,现场单体超前加强支护条件下,锚杆(索)承载均在额定载荷的85%以内,两帮应力分布基本对称,围岩移近量和松动圈很小,围岩稳定性较好,现场超前支护段支护强度偏富余。采动支承压力影响段,单体支柱主要对顶板0.6 m范围内的局部岩层具有加强支撑作用,远小于锚杆和锚索支护作用范围和强度。取消单体支护后,运输巷围岩依然能够保持安全稳定。在榆家梁煤矿52305工作面运输巷超前加强支护段进行了取消单体支护工程试验,验证了研究结论的可靠性。 展开更多

关键词 浅埋综采工作面 运输巷 支护参数 主动式超前支护 现场实测

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黏土中超大直径顶管开挖面主动极限支护压力计算方法 被引量：19

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作者 周舒威 夏才初 +2 位作者 葛金科 王双 张平阳 《岩土工程学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2013年第11期2060-2067,共8页

基于极限平衡思想,提出黏土中超大直径顶管开挖面主动极限支护压力的计算方法。通过数值模拟,对超大直径顶管的破坏模式进行研究;基于破坏模式,推导提出极限支护压力的计算方法;根据实际工程的数值计算结果,验证提出方法的合理性;最后... 基于极限平衡思想,提出黏土中超大直径顶管开挖面主动极限支护压力的计算方法。通过数值模拟,对超大直径顶管的破坏模式进行研究;基于破坏模式,推导提出极限支护压力的计算方法;根据实际工程的数值计算结果,验证提出方法的合理性;最后对提出方法的影响因素进行分析,并与其他理论方法进行比较,得到深埋和浅埋的临界深度。研究结果表明,超大直径顶管深埋主动破坏模式为水平圆锥体破坏模式,浅埋主动破坏模式为楔形体破坏模式;1.5倍直径为深埋顶管和浅埋顶管的临界埋深;提出的方法是合理的,而且过程相对简单,适用于实际工程;新方法适用于均质或者层状黏性土中,并且顶管还需在同一土层中顶进;新方法得到的主动极限支护压力值大于极限分析方法,但当内摩擦角接近40°时,得到的结果很接近。 展开更多

关键词 超大直径顶管 主动极限支护压力 破坏模式 数值模拟 极限平衡

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三向应力下支护应力对圆形巷道围岩应力分布规律的影响 被引量：4

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作者 郑建伟 管增伦 +7 位作者 鞠文君 张修峰 薛珊珊 王帅 李海涛 杨国强 李春元 王之禾 《采矿与岩层控制工程学报》 EI 北大核心 2024年第3期114-123,共10页

为进一步探究支护应力对圆形巷道应力分布特征的影响规律,建立了考虑三向应力和支护应力条件下的巷道围岩力学模型,推导了巷道围岩煤岩体应力分布的解析方程,借助COMSOL进行了可靠性验证;通过赋值法讨论了13种应力边界(三向应力P_(x),P_... 为进一步探究支护应力对圆形巷道应力分布特征的影响规律,建立了考虑三向应力和支护应力条件下的巷道围岩力学模型,推导了巷道围岩煤岩体应力分布的解析方程,借助COMSOL进行了可靠性验证;通过赋值法讨论了13种应力边界(三向应力P_(x),P_(y),P_(z))及4种支护应力(0.2,1,2,5 MPa)下巷道围岩煤岩体径向应力、切向应力和轴向应力的分布情况。研究结果表明:(1)当水平应力(P_(x))大于垂直应力(P_(y))时,轴向应力随着深距(至巷道表面距离)的增加而增加;当水平应力(P_(x))小于垂直应力(P_(y))时,轴向应力随着深距的增加而降低;(2)当水平应力(P_(x))等于垂直应力(P_(y))时,轴向应力值不变,径向应力随着深距的增加而增加,切向应力随着深距的增加而降低;(3)围岩上的切向应力随着支护应力的增加而降低,过高的支护应力将导致局部拉应力的出现;径向应力随着支护应力的增加而增加;一定程度的支护应力不仅可以使巷道表面围岩从两向应力状态恢复到三向应力状态,同时可以降低切向应力,增加径向应力,降低围岩上的剪应力,均化巷道围岩应力,从而维护巷道的稳定性。 展开更多

关键词 巷道 力学分析 三向应力 支护应力 主动支护 应力均化

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厚煤层沿空巷道主动式超前支护技术与实践 被引量：41

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作者 姚强岭 朱贵伟 +3 位作者 郑闯凯 李学华 王烜辉 徐强 《采矿与岩层控制工程学报》 北大核心 2022年第1期1-11,共11页

我国煤矿回采工作面综合机械化水平显著提高并向自动化、少人化与智能化发展,在保障煤炭回采安全性与生产效率的同时,对两巷超前段支护模式提出了新的要求。以枣庄矿区高庄煤矿3_(上)705不规则工作面辅助运输巷为研究对象,提出了厚煤层... 我国煤矿回采工作面综合机械化水平显著提高并向自动化、少人化与智能化发展,在保障煤炭回采安全性与生产效率的同时,对两巷超前段支护模式提出了新的要求。以枣庄矿区高庄煤矿3_(上)705不规则工作面辅助运输巷为研究对象,提出了厚煤层沿空巷道主动式超前支护技术思路:巷道掘进期间,基于围岩结构松动圈发育规律对巷道围岩质量进行评估,并结合巷道地质条件设计锚杆(索)主动式超前支护技术参数;工作面回采期间,对试验巷道的矿压显现规律进行动态监测,对围岩松动圈发育程度进行量化分析,验证支护思路的技术可行性。工程应用结果表明:巷道顶板最大移近量为137 mm,两帮最大移近量为452 mm,锚索受力变化量最大为56 kN;主动式超前支护可显著提高围岩结构完整性。该主动式超前支护技术一方面确保了高庄煤矿3上705工作面回采期间安全,降低了工人劳动强度,并对类似条件下回采巷道超前段支护模式选择具有参考价值;另一方面进一步完善与丰富了煤矿智能化开采技术内涵,利于实现煤炭资源的安全高效可持续开发。 展开更多

关键词 厚煤层沿空巷道 不规则工作面 主动式超前支护 锚索加固 围岩松动圈

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不规则工作面注浆锚索代替单体及液压支架主动式超前支护技术 被引量：12

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作者 张民 王海锐 +1 位作者 梁顺 张渊 《金属矿山》 CAS 北大核心 2023年第7期176-184,共9页

矿山作业的少人化/无人化是我国各类矿山持续高质量发展的核心目标之一。某矿206工作面为变面宽的不规则工作面,工作面辅运顺槽原先采用液压支架及单体支柱进行超前支护,需要作业人员2~4人,且巷道有效断面小,给工作面宽度变化处增、减... 矿山作业的少人化/无人化是我国各类矿山持续高质量发展的核心目标之一。某矿206工作面为变面宽的不规则工作面,工作面辅运顺槽原先采用液压支架及单体支柱进行超前支护,需要作业人员2~4人,且巷道有效断面小,给工作面宽度变化处增、减液压支架作业带来了很大困难。针对206不规则工作面提出了采用注浆锚索代替单体及液压支架进行主动式超前支护的技术思路,利用COMSOL有限元程序对注浆锚索支护施工的关键技术参数进行优选,设计了注浆锚索主动式超前支护技术方案,并在现场进行了工业性应用。结果表明:注浆锚索超前支护条件下工作面辅运顺槽围岩变形量小,围岩裂隙得到了有效充填与胶结,锚索承载稳定;最终实现了注浆锚索完全代替单体支柱及液压支架,为不规则工作面增、减液压支架作业提供了极大便利,同时实现了超前支护段的无人化,保障了工作面安全高效生产。该主动式超前支护技术对于金属矿山破碎顶板、矿压异常区以及对断面尺寸有较高要求的金属矿山巷道支护均具有很好的借鉴意义。 展开更多

关键词 主动式超前支护 注浆锚索 采动应力 巷道支护

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干砂盾构隧道开挖面主动极限支护压力计算 被引量：8

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作者 程诚 赵文 +1 位作者 程超楠 李飞 《东北大学学报（自然科学版）》 EI CAS CSCD 北大核心 2018年第9期1348-1352,共5页

隧道开挖面支护压力的合理选取是维持开挖面稳定性的重要条件,本文基于筒仓理论与三维楔形体计算模型,假设开挖面破坏区滑动块为一个由部分球体与半圆台组成的弧形楔形体,滑动块上部为半圆柱体.采用Terzaghi松动土压力与Rankine主动土... 隧道开挖面支护压力的合理选取是维持开挖面稳定性的重要条件,本文基于筒仓理论与三维楔形体计算模型,假设开挖面破坏区滑动块为一个由部分球体与半圆台组成的弧形楔形体,滑动块上部为半圆柱体.采用Terzaghi松动土压力与Rankine主动土压力计算方法和滑动块受力平衡,推导出干砂条件下开挖面主动极限支护力计算公式.由案例分析可知,该公式计算结果小于魏纲和三维楔形体模型计算结果,且更接近Chambon离心模型试验结果,并针对计算误差探讨了该计算公式局限性因素. 展开更多

关键词 盾构隧道 干砂 三维楔形体模型 主动极限支护压力 计算误差

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分区域主动式超前支护技术研究及应用 被引量：14

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作者 王宜清 马守龙 +2 位作者 姚强岭 范钰鑫 刘志超 《煤炭工程》 北大核心 2022年第10期57-61,共5页

针对厚硬顶板工作面被动式超前支护劳动强度大、开采效率低等问题,以七五煤矿3217运输巷为研究对象,开展了巷道围岩内部结构现场测试,揭示了3煤层巷道顶板裂隙发育规律,并根据巷道围岩力学模型计算了超前支承压力。基于此,提出了分区域... 针对厚硬顶板工作面被动式超前支护劳动强度大、开采效率低等问题,以七五煤矿3217运输巷为研究对象,开展了巷道围岩内部结构现场测试,揭示了3煤层巷道顶板裂隙发育规律,并根据巷道围岩力学模型计算了超前支承压力。基于此,提出了分区域主动式超前支护方案,并通过支护强度校核公式,对各阶段主动式超前支护方案进行了验算,满足超前支护要求。工业试验表明,巷道顶底板相对移近量及两帮相对移近量最大分别为50mm和56mm,顶板无明显破碎或离层出现,仅在浅部出现少量横向裂隙。可见,主动式超前支护完全能够满足超前支承压力区支护质量的需要,围岩稳定性更强,能更好地控制围岩裂隙发育,而且改善了工人劳动环境,降低安全隐患,为类似地质条件下回采巷道主动式超前支护提供了参考。 展开更多

关键词 分区域支护 主动式超前支护 围岩变形 注浆锚索 矿压监测

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