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基于冲能吸能平衡效应的冲击地压巷道分级支护研究
被引量：
6
1
作者
高明仕
俞鑫
+2 位作者
徐东
贺永亮
赵世帆
《岩土力学》
EI
CAS
CSCD
北大核心
2024年第1期38-48,共11页
冲击地压是煤炭开采过程中发生的一种动力灾害,主要是由积聚在煤岩中的弹性变形能突然急剧释放造成的,约90%发生在巷道中。巷道冲击破坏不仅与冲击能量直接相关,还与冲击距离远近紧密相关,提出能距比的概念,即冲击震源释放能量与其至巷...
冲击地压是煤炭开采过程中发生的一种动力灾害,主要是由积聚在煤岩中的弹性变形能突然急剧释放造成的,约90%发生在巷道中。巷道冲击破坏不仅与冲击能量直接相关,还与冲击距离远近紧密相关,提出能距比的概念,即冲击震源释放能量与其至巷道距离的比值。根据冲击地压动静载叠加机制和冲能吸能平衡理论,综合考虑冲击震源能距比量级、巷道破坏程度、支护构件吸能、弱结构吸能等特性,建立了巷道围岩冲击矿震稳定性控制模型,分析了冲能、吸能的构成和计算过程,搭建了冲击地压能级与巷道支护强度之间的对应关系,确定了“四高锚网+”为主导技术的煤矿巷道防冲抗震支护体系。根据能距比量级大小,将冲击地压巷道支护安全可靠性分为P1~P4级别,分级对应采取不同支护强度的“四高锚网+”组合支护技术。“四高”锚网支护可对应能距比为102量级的无冲击巷道,“四高锚网+1”(O型钢棚、吸能防冲单元架、围岩弱结构)对应能距比为103量级的冲击地压,“四高锚网+2”对应能距比为104量级的冲击地压,“四高锚网+3”对应能距比为105量级的冲击地压,106及以上量级的冲击危险必须停产、撤人远场处理。结合工程实例进行了巷道防冲支护方案和参数设计,初步验证了理论研究成果的可行性和实用性。研究成果可为我国煤矿冲击地压巷道支护理论研究和工程实践提供一定的参考指导。
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关键词
冲击地压
巷道围岩控制
冲能吸能平衡
能距比
分级支护
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职称材料
特厚煤层巷道冲击破坏机理及全锚索支护技术
被引量：
17
2
作者
高明仕
徐东
+2 位作者
王海川
俞鑫
刘荣发
《煤炭学报》
EI
CAS
CSCD
北大核心
2023年第5期1943-1956,共14页
针对特厚煤层巷道围岩冲击破坏严重等问题,基于弹性力学与冲击动力学,研究了特厚煤层巷道冲击破坏机理,揭示了顶煤破坏主控影响因素,分析了动载应力波传播过程及巷道围岩支护体系动力响应特征,确定了特厚煤层巷道围岩抗冲支护技术。研...
针对特厚煤层巷道围岩冲击破坏严重等问题,基于弹性力学与冲击动力学,研究了特厚煤层巷道冲击破坏机理,揭示了顶煤破坏主控影响因素,分析了动载应力波传播过程及巷道围岩支护体系动力响应特征,确定了特厚煤层巷道围岩抗冲支护技术。研究发现:巷道顶煤岩梁冲击破坏程度与围岩静载集中应力、冲击震源强度和岩梁长度成正比,与应力波传播距离、岩梁厚度及强度成反比;冲击动载应力波传播过程分为应力起始振动期、应力波动期和应力调整期;应力起始振动期巷道围岩表面质点开始振动,锚杆索出现预卸压,应力波动期巷道围岩破坏加剧,锚杆索产生一定损伤,应力调整期巷道围岩趋向于稳定,锚杆索轴力也趋向于稳定值;随着冲击动载强度增大,巷道围岩质点振动速度、位移增量和加速度呈指数关系增长;巷道围岩临界冲击能量为105 J,大于临界冲击能量,巷道围岩动力破坏加剧,锚杆索损伤增大;采用全锚索梯次让压支护技术,巷道可形成浅表深锚高预应力层与深部梯次让压协同支护层,增强巷道顶煤岩梁强度及厚度,降低锚索冲击动载损伤值,提升巷道围岩抗冲性能。工程应用表明,采用全锚索梯次让压支护技术,巷道围岩裂隙发育深度降低50.47%~55.42%,变形量降低52.89%~68.78%,锚杆索损伤降低,巷道围岩稳定性显著提升。
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关键词
冲击地压
全锚索支护
特厚煤层
冲击强度
应力波
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职称材料
厚硬顶板工作面过断层“裂-注-排-支”协同防控技术研究
3
作者
徐东
郑锐
李迎龙
《煤炭工程》
北大核心
2025年第6期24-33,共10页
针对厚硬覆岩顶板工作面回采过断层期间围岩稳定性控制难度大、动力灾害频发的工程难题,通过理论分析、数值模拟与现场试验相结合的方法,系统研究了工作面过断层过程中覆岩运移特征及围岩应力动态演化规律,提出了“裂-注-排-支”协同防...
针对厚硬覆岩顶板工作面回采过断层期间围岩稳定性控制难度大、动力灾害频发的工程难题,通过理论分析、数值模拟与现场试验相结合的方法,系统研究了工作面过断层过程中覆岩运移特征及围岩应力动态演化规律,提出了“裂-注-排-支”协同防控技术体系。研究表明:随着工作面与断层面间煤体尺寸减小,厚硬顶板沿断层面滑移失稳风险增大;断层面具有显著应力阻隔效应,导致上盘区域形成应力增高区(峰值应力达33.96 MPa)、下盘区域形成应力降低区;工作面过断层围岩应力演化可划分为断层静止期、活化期、运动期、应力释放期和稳定期5个阶段;通过在断层运动期前分阶段实施围岩卸压-加固协同防控措施(如水力压裂切顶、煤层注水软化、大直径钻孔卸压及锚杆索补强支护),可有效改善围岩应力分布状态,降低工作面周期来压强度35.8%~57.6%,减少冲击动载能量释放量,将巷道围岩变形量控制在388~589 mm范围内,显著提升断层区域围岩稳定性,实现了厚硬覆岩顶板综放工作面安全高效过断层的工程目标。
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关键词
厚硬顶板
断层构造
滑移失稳
应力演化
协同防控
断层活化
围岩稳定性
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职称材料
题名
基于冲能吸能平衡效应的冲击地压巷道分级支护研究
被引量：
6
1
作者
高明仕
俞鑫
徐东
贺永亮
赵世帆
机构
中国矿业大学
矿业
工程学院
中国矿业大学
煤炭资源与安全开采国家重点实验室
中国矿业大学冲击岩爆巷道支护研究中心
东京
大学
地震
研究
所
太原科技
大学
安全与应急管理工程学院
出处
《岩土力学》
EI
CAS
CSCD
北大核心
2024年第1期38-48,共11页
基金
国家自然科学基金(No.51564044)
华能集团总部科技项目(No.HNKJ20-H87)
江苏省研究生科研与实践创新计划项目(No.KYCX21_2364)。
文摘
冲击地压是煤炭开采过程中发生的一种动力灾害,主要是由积聚在煤岩中的弹性变形能突然急剧释放造成的,约90%发生在巷道中。巷道冲击破坏不仅与冲击能量直接相关,还与冲击距离远近紧密相关,提出能距比的概念,即冲击震源释放能量与其至巷道距离的比值。根据冲击地压动静载叠加机制和冲能吸能平衡理论,综合考虑冲击震源能距比量级、巷道破坏程度、支护构件吸能、弱结构吸能等特性,建立了巷道围岩冲击矿震稳定性控制模型,分析了冲能、吸能的构成和计算过程,搭建了冲击地压能级与巷道支护强度之间的对应关系,确定了“四高锚网+”为主导技术的煤矿巷道防冲抗震支护体系。根据能距比量级大小,将冲击地压巷道支护安全可靠性分为P1~P4级别,分级对应采取不同支护强度的“四高锚网+”组合支护技术。“四高”锚网支护可对应能距比为102量级的无冲击巷道,“四高锚网+1”(O型钢棚、吸能防冲单元架、围岩弱结构)对应能距比为103量级的冲击地压,“四高锚网+2”对应能距比为104量级的冲击地压,“四高锚网+3”对应能距比为105量级的冲击地压,106及以上量级的冲击危险必须停产、撤人远场处理。结合工程实例进行了巷道防冲支护方案和参数设计,初步验证了理论研究成果的可行性和实用性。研究成果可为我国煤矿冲击地压巷道支护理论研究和工程实践提供一定的参考指导。
关键词
冲击地压
巷道围岩控制
冲能吸能平衡
能距比
分级支护
Keywords
rock burst
roadway surrounding rock control
impact absorption energy balance
ratio of energy to distance
graded support
分类号
TD353 [矿业工程—矿井建设]
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职称材料
题名
特厚煤层巷道冲击破坏机理及全锚索支护技术
被引量：
17
2
作者
高明仕
徐东
王海川
俞鑫
刘荣发
机构
中国矿业大学
矿业
工程学院
中国矿业大学
煤炭资源与安全开采国家重点实验室
中国矿业大学冲击岩爆巷道支护研究中心
东京
大学
地震
研究
所
陕西彬长胡家河
矿业
有限公司
出处
《煤炭学报》
EI
CAS
CSCD
北大核心
2023年第5期1943-1956,共14页
基金
国家自然科学基金资助项目(51564044)
华能集团总部科技项目——能源安全技术专项资助项目(HNKJ20-H87)
江苏省研究生科研创新计划资助项目(KYCX21_2365)。
文摘
针对特厚煤层巷道围岩冲击破坏严重等问题,基于弹性力学与冲击动力学,研究了特厚煤层巷道冲击破坏机理,揭示了顶煤破坏主控影响因素,分析了动载应力波传播过程及巷道围岩支护体系动力响应特征,确定了特厚煤层巷道围岩抗冲支护技术。研究发现:巷道顶煤岩梁冲击破坏程度与围岩静载集中应力、冲击震源强度和岩梁长度成正比,与应力波传播距离、岩梁厚度及强度成反比;冲击动载应力波传播过程分为应力起始振动期、应力波动期和应力调整期;应力起始振动期巷道围岩表面质点开始振动,锚杆索出现预卸压,应力波动期巷道围岩破坏加剧,锚杆索产生一定损伤,应力调整期巷道围岩趋向于稳定,锚杆索轴力也趋向于稳定值;随着冲击动载强度增大,巷道围岩质点振动速度、位移增量和加速度呈指数关系增长;巷道围岩临界冲击能量为105 J,大于临界冲击能量,巷道围岩动力破坏加剧,锚杆索损伤增大;采用全锚索梯次让压支护技术,巷道可形成浅表深锚高预应力层与深部梯次让压协同支护层,增强巷道顶煤岩梁强度及厚度,降低锚索冲击动载损伤值,提升巷道围岩抗冲性能。工程应用表明,采用全锚索梯次让压支护技术,巷道围岩裂隙发育深度降低50.47%~55.42%,变形量降低52.89%~68.78%,锚杆索损伤降低,巷道围岩稳定性显著提升。
关键词
冲击地压
全锚索支护
特厚煤层
冲击强度
应力波
Keywords
rock burst
full anchor cable support
extra thick coal seam
shock intensity
shock wave
分类号
TD324 [矿业工程—矿井建设]
TD353 [矿业工程—矿井建设]
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职称材料
题名
厚硬顶板工作面过断层“裂-注-排-支”协同防控技术研究
3
作者
徐东
郑锐
李迎龙
机构
河北工程
大学
矿业
与测绘工程学院
中国矿业大学冲击岩爆巷道支护研究中心
山西中煤担水沟煤业有限公司
出处
《煤炭工程》
北大核心
2025年第6期24-33,共10页
基金
国家自然科学基金项目(52104081)
河北省自然科学基金项目(E2025402059)
河北工程大学创新基金项目(SJ2401002062)。
文摘
针对厚硬覆岩顶板工作面回采过断层期间围岩稳定性控制难度大、动力灾害频发的工程难题,通过理论分析、数值模拟与现场试验相结合的方法,系统研究了工作面过断层过程中覆岩运移特征及围岩应力动态演化规律,提出了“裂-注-排-支”协同防控技术体系。研究表明:随着工作面与断层面间煤体尺寸减小,厚硬顶板沿断层面滑移失稳风险增大;断层面具有显著应力阻隔效应,导致上盘区域形成应力增高区(峰值应力达33.96 MPa)、下盘区域形成应力降低区;工作面过断层围岩应力演化可划分为断层静止期、活化期、运动期、应力释放期和稳定期5个阶段;通过在断层运动期前分阶段实施围岩卸压-加固协同防控措施(如水力压裂切顶、煤层注水软化、大直径钻孔卸压及锚杆索补强支护),可有效改善围岩应力分布状态,降低工作面周期来压强度35.8%~57.6%,减少冲击动载能量释放量,将巷道围岩变形量控制在388~589 mm范围内,显著提升断层区域围岩稳定性,实现了厚硬覆岩顶板综放工作面安全高效过断层的工程目标。
关键词
厚硬顶板
断层构造
滑移失稳
应力演化
协同防控
断层活化
围岩稳定性
Keywords
thick and hard roof
fault structure
slip instability
stress evolution
collaborative prevention
fault activation
surrounding rock stability
分类号
TD353 [矿业工程—矿井建设]
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职称材料
题名
作者
出处
发文年
被引量
操作
1
基于冲能吸能平衡效应的冲击地压巷道分级支护研究
高明仕
俞鑫
徐东
贺永亮
赵世帆
《岩土力学》
EI
CAS
CSCD
北大核心
2024
6
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职称材料
2
特厚煤层巷道冲击破坏机理及全锚索支护技术
高明仕
徐东
王海川
俞鑫
刘荣发
《煤炭学报》
EI
CAS
CSCD
北大核心
2023
17
在线阅读
下载PDF
职称材料
3
厚硬顶板工作面过断层“裂-注-排-支”协同防控技术研究
徐东
郑锐
李迎龙
《煤炭工程》
北大核心
2025
0
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职称材料
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