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煤矿深部巷道碎胀大变形灾害控制及大变形灾变环境下TBM快速成巷技术
1
作者
刘泉声
刘滨
+14 位作者
唐彬
康永水
卢海峰
朱元广
黄兴
潘玉丛
邓鹏海
孙磊
唐永志
卢兴利
张程远
余宏淦
李培涛
雷一鸣
贾浩男
《煤炭学报》
北大核心
2025年第1期224-244,共21页
随着浅部煤炭资源逐步枯竭,煤炭开采不断向深部发展,我国东部矿区和中西部部分矿区已经进入深部开采阶段。然而,由于深部岩体的高地应力环境及采掘过程的强扰动效应,深部巷道大变形灾害频发,严重制约了深部煤炭资源的安全高效开发。如...
随着浅部煤炭资源逐步枯竭,煤炭开采不断向深部发展,我国东部矿区和中西部部分矿区已经进入深部开采阶段。然而,由于深部岩体的高地应力环境及采掘过程的强扰动效应,深部巷道大变形灾害频发,严重制约了深部煤炭资源的安全高效开发。如何有效控制巷道围岩稳定及提升掘进效率已成为深部煤炭开发面临的重大技术挑战,主要体现在:对深部巷道米级大变形灾变的机理认识尚不清晰;缺乏适用于深部巷道大变形灾害控制的理论与技术;缺乏适应大变形灾变环境的快速成巷技术。针对以上问题,围绕中东部典型矿区深部巷道米级大变形灾变机理、深部巷道大变形灾害控制理论及技术体系、大变形灾变环境下的快速成巷技术等方面展开了系统研究,取得了以下进展:提出了深部巷道围岩应力场和变形破裂导致的围岩结构扰动演化过程的探测表征方法,发展了深部巷道大变形灾变过程模拟分析的FDEM方法,揭示了深部巷道米级大变形灾害孕育形成的破裂碎胀-大位移运动机理;提出了由“应力恢复、围岩增强、固结修复、应力转移-承载圈控制”四项控制原理构成的深部围岩稳定性分步联合控制理论,建立了精准介入围岩结构与扰动应力场演化过程、多重手段分步协同的灾害控制理论与技术体系;研发出深部巷道大变形灾变环境下TBM安全高效掘进关键技术,发展了TBM掘进过程挤压变形卡机灾害预测控制方法,建立了深部煤系地层TBM系统适应性设计理论与评价决策体系。研究成果实现了典型矿区深部巷道碎胀大变形灾害的有效控制和安全高效掘进,解决了深部矿井采掘接替的技术难题。
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关键词
煤矿深部巷道
碎胀大变形灾害
灾变机理
控制理论与技术
TBM快速成巷
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题名
煤矿深部巷道碎胀大变形灾害控制及大变形灾变环境下TBM快速成巷技术
1
作者
刘泉声
刘滨
唐彬
康永水
卢海峰
朱元广
黄兴
潘玉丛
邓鹏海
孙磊
唐永志
卢兴利
张程远
余宏淦
李培涛
雷一鸣
贾浩男
机构
武汉大学土木建筑工程学院
武汉大学岩土与结构工程安全湖北省重点实验室
中国科学院武汉岩土力学研究所岩土力学与工程国家重点实验室
安徽理工大学土木建筑学院
淮南矿业(集团)有限责任公司
出处
《煤炭学报》
北大核心
2025年第1期224-244,共21页
基金
国家自然科学基金资助项目(U21A20153)
中央高校基本科研业务费专项资金资助(2042024rs0001)。
文摘
随着浅部煤炭资源逐步枯竭,煤炭开采不断向深部发展,我国东部矿区和中西部部分矿区已经进入深部开采阶段。然而,由于深部岩体的高地应力环境及采掘过程的强扰动效应,深部巷道大变形灾害频发,严重制约了深部煤炭资源的安全高效开发。如何有效控制巷道围岩稳定及提升掘进效率已成为深部煤炭开发面临的重大技术挑战,主要体现在:对深部巷道米级大变形灾变的机理认识尚不清晰;缺乏适用于深部巷道大变形灾害控制的理论与技术;缺乏适应大变形灾变环境的快速成巷技术。针对以上问题,围绕中东部典型矿区深部巷道米级大变形灾变机理、深部巷道大变形灾害控制理论及技术体系、大变形灾变环境下的快速成巷技术等方面展开了系统研究,取得了以下进展:提出了深部巷道围岩应力场和变形破裂导致的围岩结构扰动演化过程的探测表征方法,发展了深部巷道大变形灾变过程模拟分析的FDEM方法,揭示了深部巷道米级大变形灾害孕育形成的破裂碎胀-大位移运动机理;提出了由“应力恢复、围岩增强、固结修复、应力转移-承载圈控制”四项控制原理构成的深部围岩稳定性分步联合控制理论,建立了精准介入围岩结构与扰动应力场演化过程、多重手段分步协同的灾害控制理论与技术体系;研发出深部巷道大变形灾变环境下TBM安全高效掘进关键技术,发展了TBM掘进过程挤压变形卡机灾害预测控制方法,建立了深部煤系地层TBM系统适应性设计理论与评价决策体系。研究成果实现了典型矿区深部巷道碎胀大变形灾害的有效控制和安全高效掘进,解决了深部矿井采掘接替的技术难题。
关键词
煤矿深部巷道
碎胀大变形灾害
灾变机理
控制理论与技术
TBM快速成巷
Keywords
deep coal mine roadways
large deformation disaster
disaster forming mechanism
disaster control theory and technology
efficient TBM tunneling technology
分类号
TD353 [矿业工程—矿井建设]
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煤矿深部巷道碎胀大变形灾害控制及大变形灾变环境下TBM快速成巷技术
刘泉声
刘滨
唐彬
康永水
卢海峰
朱元广
黄兴
潘玉丛
邓鹏海
孙磊
唐永志
卢兴利
张程远
余宏淦
李培涛
雷一鸣
贾浩男
《煤炭学报》
北大核心
2025
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