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煤矿千米深井巷道围岩支护-改性-卸压协同控制技术 被引量：251
1
作者 康红普 姜鹏飞 +8 位作者 黄炳香 管学茂 王志根 吴拥政 高富强 杨建威 程利兴 郑仰发 李建忠 《煤炭学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2020年第3期845-864,共20页
针对煤矿千米深井、软岩、强采动巷道围岩大变形难题,以淮南新集口孜东矿350 m超长工作面运输巷为工程背景,分析了巷道围岩大变形、支护构件失效原因;采用理论分析、实验室试验和井下试验方法,从围岩物性劣化、偏应力诱导围岩扩容、软... 针对煤矿千米深井、软岩、强采动巷道围岩大变形难题,以淮南新集口孜东矿350 m超长工作面运输巷为工程背景,分析了巷道围岩大变形、支护构件失效原因;采用理论分析、实验室试验和井下试验方法,从围岩物性劣化、偏应力诱导围岩扩容、软岩结构性流变及超长工作面采动影响等方面,揭示了高地应力与超长工作面强采动应力叠加作用下巷道围岩大变形机理。以此为基础提出千米深井、软岩、强采动巷道支护-改性-卸压协同控制理念,采用数值模拟对比研究了无支护、锚杆支护、锚杆支护-注浆改性、锚杆支护-注浆改性-水力压裂卸压4种方案巷道围岩应力、变形及破坏规律,阐述了巷道支护-改性-卸压协同控制原理。研发出CRMG700超高强度、高冲击韧性锚杆支护材料,研究揭示了锚杆受拉、剪、扭、弯及冲击复合载荷作用的力学响应特征;开发出微纳米无机有机复合改性材料及配套高压劈裂注浆技术;研发出分段压裂水力压裂卸压技术与设备,形成了巷道支护-改性-卸压协同控制技术。基于上述研究成果,提出口孜东矿示范巷道支护-改性-卸压布置方案与参数,并进行了井下试验与矿压监测。监测结果表明,巷道围岩协同控制技术应用后,巷道变形量降低50%以上,锚杆、锚索破断率降低90%,工作面采动应力明显减小,有效控制了千米深井、软岩、强采动巷道大变形。最后,对下一步的研究工作进行了展望。 展开更多
关键词 煤矿巷道 千米深井 强采动 围岩协同控制 锚杆支护 注浆改性 水力压裂卸压
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沿空留巷围岩卸压支护协同控制技术研究 被引量：41
2
作者 陈金宇 《煤炭科学技术》 CAS CSCD 北大核心 2020年第8期44-49,共6页
为解决沿空巷道受相邻采空区未断裂基本顶形成的悬臂梁支承压力影响的问题,采用水力压裂顶板卸压的方法,对采空区基本顶提前压裂,尽量减少相邻采空区基本顶形成悬臂梁结构,从而降低和转移沿空巷道顶板所受支撑压力的强度。在此基础上采... 为解决沿空巷道受相邻采空区未断裂基本顶形成的悬臂梁支承压力影响的问题,采用水力压裂顶板卸压的方法,对采空区基本顶提前压裂,尽量减少相邻采空区基本顶形成悬臂梁结构,从而降低和转移沿空巷道顶板所受支撑压力的强度。在此基础上采用柔模袋充填混凝土在沿空巷道和采空区间做人工墙,对充填混凝土进行井下强度测试,同时对沿空巷道顶板以及所做的人工墙进行强力锚网支护,使其最大限度恢复到三向应力状态,提高其抗载能力。通过现场人工墙压应力和顶底板移近量监测对比表明:进行水力压裂卸压后,人工墙承受沿空巷道顶板最大压应力为21 MPa,比未进行水力压裂卸压区域所受压应力降低了36.4%;沿空巷道顶底板移近量为320 mm,降低了46.5%。水力压裂卸压后,极大改善了3109辅助进风巷的应力环境,降低了沿空巷道顶底板移近量,保证了沿空巷道的安全使用,有效的缓解采掘紧张的局面。 展开更多
关键词 沿空留巷 水力压裂 卸压支护协同控制 柔模人工墙 强力锚网支护 人工墙压应力
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倾斜煤层回采巷道围岩变形机理和控制技术研究
3
作者 赵永刚 《中国煤炭》 北大核心 2025年第4期64-75,共12页
针对倾斜煤层回采巷道变形和破坏问题,以银星二号煤矿1131005工作面回采巷道工程地质条件为背景,基于现场煤岩体地质力学试验揭示了巷道围岩地应力场分布规律,得出巷道与最大主应力夹角大、裂隙发育突出以及围岩强度分布差异性大是造成... 针对倾斜煤层回采巷道变形和破坏问题,以银星二号煤矿1131005工作面回采巷道工程地质条件为背景,基于现场煤岩体地质力学试验揭示了巷道围岩地应力场分布规律,得出巷道与最大主应力夹角大、裂隙发育突出以及围岩强度分布差异性大是造成巷道出现变形破坏的主要内因。建立了倾斜煤层力学模型,模拟结果表明倾斜煤层倾角越大、底板厚度越小、破断岩块长度越小,形成的煤层底板破碎岩体平衡结构也就越不稳定,越不利于倾斜煤层巷道围岩稳定。基于银星二号煤矿倾斜煤层巷道机理分析,提出了支护改性卸压协同控制技术,制定了顶底板注浆锚索加固方案、巷帮注浆改性以及顶板卸压技术方案,并开展了井下试验。结果表明,试验段内巷道顶底板最大移近量63.6 mm,两帮最大移近量50.8 mm,试验巷道围岩变形明显减少,完整性显著提高,表明支护改性卸压协同控制技术有效控制了倾斜煤层巷道围岩变形。 展开更多
关键词 倾斜煤层 围岩控制 支护改性卸压协同控制技术 注浆改性 水力压裂卸压
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煤层群采动下围岩应力演化规律及协同控制技术研究 被引量：17
4
作者 吴少康 张俊文 +6 位作者 徐佑林 宋治祥 张杨 范文兵 董续凯 张际涛 陈志松 《煤炭科学技术》 EI CAS CSCD 北大核心 2024年第3期24-37,共14页
针对煤层群开采过程中巷道支护困难问题,以贵州土城矿212回风石门为工程背景。综合采用现场调研、数值模拟、相似模拟及现场试验等手段,揭示了212回风石门应力演化规律,并提出了“卸−转−固”协同控制技术。研究结果表明:212回风石门遭... 针对煤层群开采过程中巷道支护困难问题,以贵州土城矿212回风石门为工程背景。综合采用现场调研、数值模拟、相似模拟及现场试验等手段,揭示了212回风石门应力演化规律,并提出了“卸−转−固”协同控制技术。研究结果表明:212回风石门遭受破坏的主要原因是煤层群采动过程中存在的地质力学问题导致了围岩失稳。巷道底板及两帮在采动过程中产生不同程度的应力集中。当遭受垂直应力挤压时,巷道底部承受的挤压力较大,而顶部围岩承受的拉伸力较大,由于力学不平衡导致围岩的破坏。基于此提出了“卸−转−固”协同控制技术。通过爆破卸压的方式,利用爆破产生的冲击波引起围岩的震动和应力波动,使表层围岩中原本集中的应力分散到更深的围岩区域,降低表层围岩的应力集中程度。同时,利用爆轰和封孔工艺进一步加固卸压孔周围的围岩,形成两个承载结构。即由巷道支护体形成的内承载体和由深部围岩形成的外承载体。两者相互作用有效承受巷道浅部及深部围岩的应力,并转移到支护结构,起到保护和稳定围岩的作用。利用该技术在212回风石门现场试验,结果显示:使用该技术区域应力长期趋于稳定甚至缓慢降低,巷道顶底板及两帮移近速率分别降低了74.49%及47.67%,底鼓量降低了77.2%。而未使用该技术区域应力出现不同程度的上升,表面位移收敛严重。由此可得,围岩控制效果显著。该技术已成功推广到贵州其他不同地质环境的煤矿,均取得了显著效果。 展开更多
关键词 煤层群 采动应力 底鼓 巷道支护 “卸−转−固”协同控制技术
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深部煤巷帮部失稳诱冲机理及“卸-固”协同控制研究 被引量：64
5
作者 谭云亮 郭伟耀 +1 位作者 赵同彬 孟祥军 《煤炭学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2020年第1期66-81,共16页
采用室内试验、理论分析、数值模拟和工程实践相结合的综合研究方法,研究了“煤体”自身能量释放型和“煤体+顶底板”共同能量释放型两类煤巷帮部失稳诱冲机理,分析了深部煤巷帮部不同破坏类型的能量释放特征,揭示了深部煤巷帮部“卸-... 采用室内试验、理论分析、数值模拟和工程实践相结合的综合研究方法,研究了“煤体”自身能量释放型和“煤体+顶底板”共同能量释放型两类煤巷帮部失稳诱冲机理,分析了深部煤巷帮部不同破坏类型的能量释放特征,揭示了深部煤巷帮部“卸-固”协同控制机理,研发了深部煤巷帮部失稳“卸-固”协同控制技术。结果表明:①顶底板及煤体内积聚弹性变形能共同释放是导致深部煤巷帮部发生冲击破坏的基本力学机制;②深部煤巷帮部按破坏程度由弱到强依次为产生宏观裂缝、轻微帮鼓片帮、严重片帮和帮部整体抛出共4类破坏形态;③产生宏观裂缝和轻微帮鼓片帮破坏驱动能量主要来自煤体本身,而严重片帮和帮部整体抛出破坏驱动能量来自煤体和顶底板共同作用;④深部煤巷帮部冲击地压防控应从“卸”和“固”两方面入手,包括巷帮浅部破裂区煤体加固和巷帮深部完整区煤体及顶底板卸压,实现煤巷帮部冲击地压“卸-固”协同控制。如何提升巷道锚固支护系统与围岩结构耦合吸能水平,构建冲击地压灾害"卸-固"协同控制理论与技术体系,是深部开采冲击地压防治工程中需重点研究内容之一。 展开更多
关键词 深部开采 煤巷 冲击地压 能量释放 卸压 支护 协同控制
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千米深井孤岛煤柱工作面沿空掘巷冲击地压控制技术研究 被引量：11
6
作者 桑鹏程 王彪 《煤炭工程》 北大核心 2017年第9期101-104,109,共5页
以张双楼矿7121工作面为背景,分析了孤岛工作面沿空掘巷应力分布特征及冲击地压发生原因,提出了巷道控制技术,并进行了FLAC数值模拟分析。孤岛工作面应力分布基本呈"马鞍形",应力集中系数k约为3,高静载主导-强动载诱发的动静... 以张双楼矿7121工作面为背景,分析了孤岛工作面沿空掘巷应力分布特征及冲击地压发生原因,提出了巷道控制技术,并进行了FLAC数值模拟分析。孤岛工作面应力分布基本呈"马鞍形",应力集中系数k约为3,高静载主导-强动载诱发的动静载叠加诱冲机理;巷道采用高强锚杆内强支护体、大直径钻孔弱结构体、原岩应力外强结构体为一体的支护-卸压协同控制技术;支护-卸压协同控制时应力峰值58.66MPa、两帮收敛量57.76mm、右帮塑性区范围较大,冲击危险性小;现场巷道变形监测效果良好。研究成果为深井煤岩强动力灾害防治提供借鉴和指导。 展开更多
关键词 千米深井 孤岛工作面 沿空掘巷 冲击地压 支护-卸压协同控制
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冲击地压巷道“卸-支”协同防控理念与实现路径 被引量：6
7
作者 鞠文君 孙刘伟 +2 位作者 刘少虹 王书文 杜涛涛 《煤炭科学技术》 CAS CSCD 北大核心 2021年第4期90-94,共5页
针对煤层爆破卸压造成冲击地压巷道支护失效、大变形等问题,采用现场试验和研究分析的方法,揭示了爆破对巷道支护的损伤效应,提出了冲击地压巷道"爆破卸压-支护加固"协同防控理念原则及实现路径。结果表明:煤层爆破具有"... 针对煤层爆破卸压造成冲击地压巷道支护失效、大变形等问题,采用现场试验和研究分析的方法,揭示了爆破对巷道支护的损伤效应,提出了冲击地压巷道"爆破卸压-支护加固"协同防控理念原则及实现路径。结果表明:煤层爆破具有"增塑、降载、耗能"的卸压减冲作用,但也会产生"围岩劣化、支护衰减、结构失稳、巷道变形"等不利影响。坚持爆破卸压解危优先、巷道损伤最低的防控理念,"卸-支"辩证统一,协同双效。一旦爆破对支护造成过大损伤,需要进行补强支护,重塑稳定的巷道支护结构和承载能力。"卸-支"协同防控原则包括:归一原则、统筹原则、精准原则、有序原则。"卸-支"协同防控实现路径为:确定巷道冲击危险区域—煤层爆破卸压设计—爆破卸压施工与监测—爆破卸压效果及围岩损伤效应评价—爆破参数优化及巷道支护重塑。 展开更多
关键词 冲击地压 爆破卸压 损伤效应 支护加固 协同控制 结构重塑
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煤矿千米深井围岩控制及智能开采技术构想 被引量：222
8
作者 康红普 王国法 +7 位作者 姜鹏飞 王家臣 张农 靖洪文 黄炳香 杨宝贵 管学茂 王志根 《煤炭学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2018年第7期1789-1800,共12页
深地资源开发是我国未来科技发展的重要方向。在分析煤矿千米深井围岩控制及智能开采技术现状和问题的基础上,围绕安全、高效开采这一主题,综合考虑巷道和采煤工作面相互影响,以合理加大工作面长度,实现生产集约化,降低掘进率、提高煤... 深地资源开发是我国未来科技发展的重要方向。在分析煤矿千米深井围岩控制及智能开采技术现状和问题的基础上,围绕安全、高效开采这一主题,综合考虑巷道和采煤工作面相互影响,以合理加大工作面长度,实现生产集约化,降低掘进率、提高煤炭回收率为思路,提出要解决的关键科学问题与技术构想。关键科学问题有4个:千米深井巷道围岩大变形机理;巷道围岩支护―改性―卸压协同控制原理;350 m超长工作面应力与覆岩结构演化机理;超长工作面多信息融合智能开采模式,为千米深井围岩控制及智能开采提供理论基础。针对千米深井巷道围岩高应力、强采动的特点,提出巷道支护―改性―卸压"三位一体"协同控制技术,实现高预应力、高强度、高冲击韧性锚杆主动支护,高压劈裂注浆主动改性及水力压裂主动卸压的"三主动"协同作用,解决千米深井巷道围岩控制难题。针对千米深井超长工作面开采过程中覆岩分区破断、矿压动态迁移的特点,以围岩控制为核心,研发液压支架抗冲击技术,开发超长工作面多信息融合的液压支架自适应群组协同控制技术与装备,并系统集成采煤机等其他工作面设备,最终形成千米深井超长工作面智能开采成套技术体系,为深部煤炭资源安全、高效、高回收率开采提供理论与技术保障。 展开更多
关键词 千米深井 围岩控制 支护—改性—卸压 超长工作面 智能开采 液压支架 群组协同控制
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强采动巷道围岩破坏机理及支护改性协同控制
9
作者 王涛 《中国煤炭》 2025年第8期23-34,共12页
为解决王坡煤矿3210工作面巷道在强采动影响下围岩大变形、支护失效的难题,以3210运输巷为工程背景,采用现场监测、数值模拟及宏微观试验相结合的方法,分析了强采动下巷道全断面持续收缩变形、时空三阶段演化、围岩深度劣化及锚杆索大... 为解决王坡煤矿3210工作面巷道在强采动影响下围岩大变形、支护失效的难题,以3210运输巷为工程背景,采用现场监测、数值模拟及宏微观试验相结合的方法,分析了强采动下巷道全断面持续收缩变形、时空三阶段演化、围岩深度劣化及锚杆索大规模破断特征;揭示了孤岛面“残余采动应力+高应力叠加”驱动围岩劣化与低强度失衡的链式灾变机理。基于此,提出了“围岩改性结构支护”协同控制技术,即通过三级注浆工艺(水泥浆浅层充填/安尔特浆中深加固/化学浆封堵)重塑围岩结构,配套高强锚索构建系统支护体系,并在现场进行了试验验证,结果表明,应用后巷道帮部收缩量降低58.3%,底鼓量减少63.2%,两帮围岩强度分别提高41.0%和34.7%,月推进速度提升了54.5%,至130.7 m/月。 展开更多
关键词 强采动 巷道围岩 应力叠加 围岩劣化 “围岩改性结构支护”协同控制技术 重塑围岩
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多重采动煤柱留巷累积损伤特征及围岩协同控制 被引量：6
10
作者 孙志勇 《西安科技大学学报》 CAS 北大核心 2021年第5期808-814,共7页
采动应力影响下煤柱护巷呈现复杂的非稳定和非线性变形特征,煤体结构损伤导致支护系统失效现象频发。以寺河煤矿双侧开采扰动下盘区大巷留设问题为工程背景,数值模拟分析大巷从掘巷至双侧工作面回采全过程的围岩应力及变形破坏特征。结... 采动应力影响下煤柱护巷呈现复杂的非稳定和非线性变形特征,煤体结构损伤导致支护系统失效现象频发。以寺河煤矿双侧开采扰动下盘区大巷留设问题为工程背景,数值模拟分析大巷从掘巷至双侧工作面回采全过程的围岩应力及变形破坏特征。结果表明双侧采空后大巷应力集中系数达3.55。基于巷道累积损伤破坏特征针对性提出“三主动”围岩协同控制方法,水力压裂主动切顶卸压,缩短侧向支承压力的作用时间,改变煤柱应力分配比例;注浆加固主动围岩改性,重塑煤岩体完整性,提升围岩承载能力;锚杆锚索主动高强支护,确保预应力向围岩深部传递,形成稳定的承载结构。井下工作面超前支护应力、围岩表面位移监测评价分析显示,协同方案有效控制了多重回采扰动下大巷围岩变形,确保了工作面安全高效开采。 展开更多
关键词 多重采动 损伤特征 切顶卸压 注浆改性 高强支护 协同控制
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