深井采动巷道围岩流变和结构失稳大变形理论

与浅部相比,深部巷道特别是千米深井采动巷道,地应力高、采动影响强烈,导致巷道围岩变形大、持续时间长、破坏严重,目前的理论不能科学解释深井采动巷道的围岩劣化、大变形与破坏机理。深部开采条件下的巷道围岩大变形破坏理论已经成为煤炭深部开采面临的重大课题之一。为此,采用现场调研与试验、实验室实验、数值模拟和理论分析等方法,从应力强度比出发,并考虑偏应力和梯度应力,提出了采动系数的概念;从力学本质和工程应用的角度明确了巷道强采动和大变形的概念,探讨了其科学内涵,并初步提出确定了强采动和大变形的量化的评价方法;在此基础上,基于深井强采动巷道围岩所处应力环境及其大变形特征,初步提出了深部采动巷道围岩流变和结构失稳大变形理论框架。其核心思想是巷道围岩结构运动、围岩劣化、梯度应力和偏应力诱导围岩裂隙扩展、软岩流变与结构性流变大变形、破裂岩体长时扩容;基本问题包括深井采动巷道围岩应力路径、考虑应力路径的偏应力和梯度应力对巷道围岩的作用机理、巷道围岩锚固承载结构流变大变形、巷道围岩结构失稳大变形等。偏应力和梯度应力导致巷道浅部围岩张拉劈裂扩容和承载区围岩剪切滑动,且承载区围岩剪切滑动对浅部张拉劈裂围岩产生向巷道内的推力,扩容与推力导致浅部锚固体出现结构体滑移流变和整体性的挤入。由传统的软岩流变上升至软岩流变与锚固体结构性流变大变形。巷道围岩结构失稳大变形包括上覆岩层大结构失稳导致的整体移动大变形和松动圈内破裂岩体运动失稳大变形。提出的深部采动巷道围岩流变和结构失稳大变形理论从深部环境、深部岩体及强烈施工扰动相互作用出发,揭示深部巷道围岩应力场时空演变规律和大变形与破坏机理。     

岩土介质中冲击震动波传播规律的微震试验研究

冲击矿压（岩爆）造成矿山巷道及开采空间的破坏,主要原因也是由于冲击震源产生的震动波传播扰动而引起的.采用TDS-6微震信号数据采集试验系统,通过地面不同场地介质进行的微震试验,得到沿传播距离各个拾震器位置的能量变化曲线,并对比分析不同场地介质中冲击震动波传播能量衰减指数的差异.试验结果表明,岩土介质中冲击震动能量沿传播距离呈乘幂关系衰减.能量衰减指数（ 在完整坚硬致密介质中很小,而在松散软弱孔隙介质中明显增大,而且能量初始衰减很快,到一定距离后则变得非常微弱.这些结论为进一步研究巷道围岩冲击震动破坏机制、巷道围岩防冲抗震的强弱强结构控制原理等奠定理论基础.     

千米深井高地压软岩巷道沿空留巷工程案例

结合朱集东矿深井高地压高瓦斯煤层群条件介绍综采工作面沿空留巷工程案例。采用“三高”锚杆+锚索梁初始支护、锚索梁+注浆超前加固、工字钢梁+铰接顶梁辅助支护、膏体材料泵送充填构筑墙体,有效控制了深部沿空留巷帮部及顶板剧烈变形,在960 m埋深条件下成功留巷2 059 m。巷道掘进至扩刷复用全过程中,帮部以扩容鼓出变形为主,变形量为110~450 mm,顶板以弯曲下沉为主,变形量为257~450 mm,底板以剧烈底臌为主,底臌量为1 311~2 500 mm,墙体以发育竖向裂隙为主,变形量为61~90 mm。取得局部地段卧底即满足复用的良好围岩控制效果。     

深井沿空留巷扩刷修复技术及应用

以朱集矿埋深900 m首采工作面沿空留巷扩刷修复工程为背景,采用现场实测和理论分析的方法分析深井留巷扩刷修复前围岩变形、应力、结构等状态,提出留巷扩刷修复结构临近失稳的概念,确定留巷扩刷修复的合理时机,组织留巷扩刷修复时的合理工序,制定留巷扩刷修复巷道的主被动协同支护方案。研究结果成功运用于朱集矿深部留巷扩刷修复工程,围岩监测结果表明,留巷扰动变形在修复后得到有效控制,各项指标满足下一工作面回采要求。     

丁集矿1311(1)工作面深部煤巷锚杆强化支护

丁集煤矿第一开采水平为-860 m,煤体强度低,煤巷帮部松散破碎范围普遍较大,加上顶板为厚层软弱复合顶板,矿井深部煤巷支护问题日益突出。以丁集煤矿1311(1)工作面深部煤巷为研究对象,分析了深部煤巷围岩的变形特征,提出了一套适合深部围岩控制的煤巷锚杆强化支护思路,通过实测矿压数据分析验证,所采取的支护参数有效的维护了深部煤巷的长期稳定,满足了矿井安全生产的要求。     

U型棚锁腿支护与围岩关系数值分析及应用

随着煤矿开采深度的增加,巷道矿压显现加剧,巷道以主被动的组合支护为主,其中U型钢可缩支架被广泛采用,但是开放式的拱形结构不适应深井全断面来压的应力环境,U型棚腿部折断和倒棚现象时有发生.采用数值模拟软件FLAC5.0对锚杆护帮约束前后U型棚支架的载荷变化规律及对巷道围岩的稳定性影响进行深入研究和剖析,得出U型棚采用锚杆...     

锚杆支护应用中的几个技术问题

本文分析锚杆支护大面积推广应用中的几个技术问题，包括锚杆的加工、巷道的断面形状选择、锚固方式、切眼施工与支护方式、联合支护中刚度的匹配等。它们常被忽视，并影响到支护系统的安全可靠性。作者提出一种高安全可靠性的新型主动支护技术体系，即基于预应力结构理论的高预拉力主动支护：高性能预拉力锚杆、小孔径预拉力锚索、预拉力钢绞线桁架及其组合支护。     

煤矿“短充长采”科学开采模式研究

随着我国煤炭持续高强度开发,开采条件逐渐恶化,传统开采方法带来一系列资源、安全与环境问题。基于"岩层低损伤","无煤柱开采"和"固废零排放"的思路,提出了以煤矿井下采区内就近分选矸石为主形成的固体废弃物充填带取代区段煤柱的"短充长采"科学开采构想及其技术原理。探索了"采-选-充-留"关键技术路径,统筹研究解决遗留煤柱的资源浪费、固废排放的环境污染、传统开采的技术瓶颈和深部开采的安全风险等问题。建立了"短充长采"固体废弃物充填带能量缓释理论和低损伤岩层控制理论。阐述了5项关键技术:"短充长采"系统设计方法,井下智能干法轻量模块化分选系统,自成巷前进高效采充技术与装备,沿充填带留巷技术与装备,"短充长采"系统集成控制技术。现场应用结果表明:"短充长采"科学开采模式在葫芦素煤矿和刘庄煤矿井下矸石直接充填能力分别达到200万t/a和100万t/a,利用有限的的固废资源集成解决了煤炭开采的资源、安全和环保问题,可以实现井下无煤柱、地面固废零排放。该模式创新了绿色开采新理论、新技术、新方法,构建了我国新型绿色开采的科学开采体系。