超高强热处理锚杆开发与实践

我国煤矿锚杆强度偏低，对冲击吸收功没有指标要求。通过对煤矿井下锚杆破断情况调查及分析，发现锚杆破断强度低、夹杂物含量高、冲击韧性不足、抗冲击能力不够是造成杆体脆断的重要原因，冲击韧性值低是发生脆断的材质内在因素。介绍了超高强热处理锚杆的主要工艺，对超高强热处理锚杆材料进行了拉伸、拉扭弯及力学性能实验室试验，数据显示这种材料在受拉、扭、弯的情况下可以承受较高的载荷，特别是冲击吸收功指标，是热轧强力锚杆的数倍。在潞安集团漳村煤矿动压巷道进行了井下现场试验，对超高强热处理锚杆受力情况进行了监测，锚杆施加预紧扭矩后初始预紧力为52~98 kN，受力稳定后最大受力为223 kN，小于其破断极限，矿压监测数据表明，支护系统有效地控制了围岩的变形，支护效果良好。     

我国煤炭开采与岩层控制技术发展40a及展望

开采方法与装备及岩层控制技术是保证煤炭正常生产的核心技术。介绍了改革开放40 a来我国采煤方法与装备、岩层控制理论与技术、特殊采煤与矿区生态环境保护技术的发展历程。基于煤炭科学研究总院开采研究分院主持和参与的科研项目,总结了40 a来煤炭开采与岩层控制技术取得的研究成果。包括薄及中厚煤层、厚煤层一次采全高综采技术与装备,厚及特厚煤层综采放顶煤开采技术与装备,及智能化开采技术与装备;采场覆岩运动与破断规律,岩层结构假说,液压支架与围压相互作用关系,及坚硬和破碎顶板控制技术;巷道锚杆支护理论与成套技术,破碎围岩注浆加固技术,及高应力、强采动巷道水力压裂卸压技术;冲击地压发生机理,冲击危险区域评价技术,冲击地压实时监测、预警及综合防治技术;开采沉陷理论,建(构)筑物下、近水体下、承压水上开采等特殊采煤技术,及矿区生态环境保护技术。40 a的研究与实践表明,我国煤矿已形成具有中国特色的煤炭开采与岩层控制成套技术体系,为煤矿安全、高效、绿色开采提供了可靠的技术保障。最后,提出了煤炭开采与岩层控制技术的发展方向与建议。     

水力压裂起裂与扩展分析

水力压裂起裂与扩展压力的确定是压裂设计最为重要的参数之一,与水平孔或垂直孔水力压裂相比,任意方向钻孔水力压裂的起裂与扩展更加复杂。根据最大拉应力准则,分析任意方向钻孔裂缝起裂压力及起裂方向,得出量纲一起裂压力(pb/σv)随钻孔方位角和钻孔倾斜角的变化规律;并以王台铺煤矿顶板岩层水力压裂为例,进行起裂压力与起裂位置计算,通过有限元计算分析扩展压力较大的原因。研究结果如下：(1)当水平主应力相等时,钻孔从垂直方向逐渐旋转至水平方向过程中,所需起裂压力不断减小,水平孔由σh方向逐渐旋转至σH方向过程中,裂缝起裂压力保持不变;(2)随着σH/σh或σH/σv的增大,裂缝起裂压力的变化规律与地应力场类型密切相关;(3)钻孔由垂直方向转向水平方向过程中,对于3种类型的应力场(正断层型、平滑断层型、逆断层型),裂缝起裂压力有着各自独特的变化规律;(4)水平孔由σh方向逐渐旋转至σH方向过程中,对于不同类型的应力场,合理布置钻孔方向可使起裂压力最小;(5)当岩石抗拉强度与地应力大小相近时,增大抗拉强度使裂缝起裂所需的压力明显增大;(6)有限元计算结果表明,裂缝起裂后旋转扩展会导致较高的扩展压力;(7)在进行水力压裂作业时,地应力的大小、方向和类型是进行钻孔参数设计的基础。     

风水沟矿软岩巷道顶板砂岩含水可锚性试验研究

风水沟煤矿由于顶板砂岩含水层的存在,在锚索施工过程中极易造成锚索孔淋水,使树脂锚索的锚固力严重下降,巷道支护难度增大。通过现场可锚性试验,确定了比较合理的锚杆、锚索预紧力等支护参数,并在5-1A西七片一分层回风巷进行了工业性试验。试验结果表明,在顶板砂岩含水的软岩巷道支护中,通过可锚性试验来确定高预应力强力锚杆锚索支护系统的支护参数是十分必要的。     

下沟煤矿综放工作面顺槽及大断面开切眼锚杆支护技术

介绍了锚杆支护技术在下沟煤矿综放工作面顺槽及大断面开切眼中的试验及应用情况 ,并对锚杆支护效果和支护参数修正进行了分析。     

煤巷围岩强度现场测定及数据处理

围岩强度现场测试是一种快速、便捷的测量手段 ,经后处理的数据能真实反映出围岩的强度 ,为数值模拟和巷道支护设计提供可靠的基础数据。目前已在很多矿山推广应用 ,具有广泛的应用前景。     

应力状态及围岩性质对巷道底臌的影响

本文借助有限元法分析了采动，侧压系数对巷道底臌的影响，以及底板软岩层厚度，顶底和两帮围岩力学性质与底臌的关系，充分说明了巷道底臌不仅与底板的物理力学性质及庆力状态有关，而且在很大程度上取决于顶板和两帮的状态，它们是不可分割的整体。通过现场实测，更进一步分析了具有不同底欠岩层厚度的巷道底臌量分布，以及采动影响前后巷道底臌量的变化，从而对影响巷道底臌的因素有了进一步的认识。     

煤巷锚杆支护动态信息设计法及其应用

介绍煤巷锚杆支护动态信息设计法的内容和特点 ,包括巷道围岩地质力学测试与评估、数值计算初始设计、矿压监测、信息反馈与修正初始设计 ,以及动态信息设计法在潞安矿区的应用情况、取得的技术效果     

膨胀岩与巷道底臌

岩石遇水膨胀不仅引起岩石体积增加，而且显著消弱岩石强度。本文在现有研究成果的基础上，分析了各种膨胀理论的适用条件；通过理论推导，得出了求解岩石遇水膨胀引起的巷道底臌的表达式，最后进行了实例分析，讨论了膨胀对底臌的影响程度及与之相关的因素。