冲击地压矿井巷道支护理论研究及应用

针对现有支护理论、支护方法不能有效解决煤矿巷道冲击地压的问题,建立了冲击地压作用下的巷道围岩与支护响应的动力学模型,分析了支护刚度和支护阻尼对上覆岩体动力响应的影响,并由此提出了冲击地压矿井巷道支护设计的两个新思路,即提高支护刚度和快速吸能让位支护。其中,提高支护刚度主要以研制高强度的巷道液压支架为主,通过采用刚度较大的梁体和工作阻力较高的液压支柱来增加支护体系的整体刚度;快速吸能让位支护则采用多孔泡沫金属材料或吸能构件来增大支护中的阻尼系数,即利用其优异的吸能特性使支护体系能够在围岩冲击下快速吸收冲击能并稳定地变形让位,最终防止支护体系失效与巷道破坏,并据此研发了一种新型防冲吸能巷道液压支架并准备进行现场试验研究。     

巷道防冲支架吸能构件屈曲吸能可靠性研究

薄壁预折纹方筒是目前矿井下使用的吸能防冲液压支架的核心吸能构件,其屈曲让位吸能的可靠性对支架的防冲功能具有决定性作用.为探究预折纹方筒实际应用时的可靠性,提出4个指标作为其评价依据,即屈曲临界力、让位阻力降、比吸能和菱形折纹变形数量,并通过室内试验和现场监测研究1:1的预折纹方筒吸能构件的这4个指标.室内试验得到:预折...     

冲击地压载荷下O型棚支架动力响应规律研究

掌握冲击载荷下O型棚支架的动力响应规律是设计冲击地压巷道O型棚支架支护参数的理论基础。通过现场支护承载力变化规律,获得影响冲击载荷对支护作用的主要影响因素;建立冲击载荷下O型棚支架的动力学方程,获得冲击载荷作用下巷道O型棚支架的动力响应。研究表明：冲击能产生的冲击载荷可造成O型棚支架承载力突增并产生振动;冲击能在煤岩介质中传递时衰减迅速,当冲击源距巷道达到一定值时,冲击载荷对支护的作用力基本可以忽略不计;当冲击能增大到一定值后,冲击载荷对支护的作用力快速增长;O型棚支架刚度对支架动力响应产生较大影响,支架刚度越高,支架振动频率越小,因此合理的支架刚度有利于提高支架的抗冲击性能;随着冲击载荷作用于O型棚支架时间的增加,O型棚支架的弯曲变形逐渐减小。由此可见,冲击源距巷道支架距离、巷道围岩介质属性、O型棚支架刚度、冲击载荷持续作用时间等因素均对O型棚支架动力响应产生较大影响。以此为依据,利用改变壁厚填充增加冲击地压载荷作用时间、增加支护密度提高支护刚度与强度等方式对O型棚支架支护参数进行优化,现场实践表明优化后的O型棚支架可抵抗10⁶ J能量的冲击地压,支护破坏情况明...     

冲击地压矿井综采工作面两巷超前支护液压支架研究

针对我国工作面两巷超前支护区域由于应力集中程度增大和支护能力较差而引发的冒顶、冲击地压等愈发严重的问题,采用理论、对比及分类等方法,研究工作面开采特征及与两巷在矿压上的差别,分析支护对巷道稳定性影响以及工作面与两巷超前支护匹配性,研究巷道液压支护设计方法。研究结果表明:(1)由于开采深度、开采空间以及开采强度增大,采场矿压显现增强,与工作面相比,两巷应力集中程度更高,受采动影响范围更大,围岩破坏更严重,对支护要求更高;(2)巷道支护技术及装备发展严重滞后于工作面,单体液压支柱由于支护强度低、护顶效果差、稳定性差,加剧了工作面与两巷支护的不匹配;(3)巷道支护强度对工作面两巷稳定性具有重要影响,应当采取初撑力较高、刚度较大的液压支架对巷道加强支护;(4)系统地对巷道超前支护液压支架进行分类,总结每种支架类型特征、优缺点及适用巷道条件,并提出两巷超前液压支护设计方法。