吸能支护技术在深部岩石工程中的应用

吸能支护在地下岩石工程中能够有效地防治冲击地压发生,减小突发灾害带来的人员伤亡和财产损失。文章从在实际工程运用中较为广泛的吸能支护技术进行了总结与分析,其中包括吸能锚杆的分类和吸能工作机理,O型棚的简要结构及吸能减震机理,吸能防冲支架技术的变形让位吸能特性。吸能支护能很好地对工程围岩释放的能量进行有效地吸收,维持围岩的稳定性。最后通过文献综述了以上三种吸能支护技术在实际工程中应用情况,总结了他们的优势和不足,并其未来发展方向给出了建议。

复合顶板离层分析与预应力锚杆支护参数确定

为了解决复合顶板端头锚固预应力锚杆支护中其技术参数确定问题,通过理论分析,给出了锚杆长度、间距、排距、预紧力四个关键支护技术参数的确定过程及相应计算公式,通过现场工业试验收到了满意效果。研究表明:直接顶范围内岩层分层之间发生离层必须同时满足载荷、跨度、挠度三个条件;锚杆组合作用下组合梁内的岩层组合属于关键分层之间的组合;锚杆技术参数确定应遵循变形协调一致的原则。该研究对回采巷道顶板锚杆支护设计具有一定的指导意义和参考价值。

特厚煤层分层放顶煤相似材料模拟试验研究

借助相似材料模拟试验的研究方法 ,讨论了华亭矿区白草峪井田煤 5特厚煤层的放顶煤问题。试验认为 :分 3层放顶煤的开采方法是可行的 ,分 2层放顶煤的方法是不可行的 ;分 3层放顶煤时回收率能够达到要求 ,而分 2层时回收率较低。同时也得出放顶煤的最佳分层厚度为 12～ 15m ,最佳采放比为 1∶3。

回采巷道顶板离层分析与锚杆组合支护技术参数确定

在阐述回采巷道顶板锚杆组合作用的基础上,给出直接顶范围内岩层分层之间发生离层所必须满足的载荷、跨度、挠度3个条件。在指出锚杆组合作用下组合梁内的岩层组合属于关键分层之间组合的基础上,进一步依据变形协调一致的原则,给出回采巷道顶板端头锚固锚杆支护中锚杆长度、间距、排距、预紧力4个关键支护技术参数的计算公式。该研究对回采巷道顶板锚杆支护设计具有一定的指导意义和参考价值。

深井巷道围岩松动圈影响因素实测分析及控制技术研究

对千米深井，按５个水平、不同岩性及是否受采动影响的围岩松动圈实测分析揭示了松动圈与开采深度、围岩强度、采动次数、临界开采深度、支护难度等的关系，进而探讨了深井、大松动圈巷道围岩合理控制技术，据此进行了工业性试验，取得良好的效果。

巷道围岩松动圈预测的进化神经网络法

针对简单遗传算法收敛速度慢、易早熟的缺点,从编码、初始群体生成及遗传算子等方面对其进行了改进,提出了一个收敛速度快、性能良好的算法,并通过仿真实验证明了该算法的性能。把该算法用于神经网络的结构及学习参数的进化学习,建立了一个进化神经网络模型。最后,用该模型对巷道围岩松动圈厚度进行了预测研究,结果证明,该进化神经网络模型拟合性能及推广预测性能均令人满意。

深部巷道等强支护控制理论

本文调查了大量的煤矿巷道现场破坏案例,提炼了6类15种典型破坏模式,分析了圆形与矩形巷道的围岩受力特征及应力分布规律。基于巷道围岩梯度破坏机理及矩形巷道等强梁支护模型,提出了深部巷道等强支护控制理论力学概念模型,即根据巷道围岩受力特征,采用开槽卸压、注浆加固、锚杆(索)主动支护、钢管混凝土被动支护等综合手段,有效调整巷道围岩的应力状态,以期实现不同位置围岩能够达到安全且与地应力比相匹配的等效应力状态,获得应力分布趋于均匀、塑性区范围相似的理想状态。给出了不同埋深、不同断面形状巷道所需的等强支护强度计算公式,数值模拟了圆形与矩形巷道在等强支护前、后围岩应力变化,验证了等强支护后围岩应力场能明显改善。等强支护控制模型一定程度上为深部巷道围岩控制提供了理论和实践指导。

复杂条件下矿柱回采的相似材料模型试验

在空区未充填的情况下回采矿柱,矿柱与采空区顶板的稳定性是一个关键问题。利用相似理论,建立矿柱回采的平面应力相似材料模型,通过观测模拟矿柱开挖过程的应力与变形变化情况,研究了狮子山铜矿西山特大空区下矿柱回采过程的应力变形的变化规律,结果表明,采用分步回采预留永久矿柱的回采方案是可行的,矿柱回采过程中永久矿柱和采空区顶板是稳定的。矿柱回采的实践证明了相似材料模型试验结果是正确的。

软岩巷道流变破坏机理与合理支护时间的确定

根据岩石流变学原理 ,对软岩巷道围岩破坏机理进行定性地分析 ,运用Burgers流变模型引入损伤变量 ,对圆形巷道粘弹性流变破坏规律进行定量的研究 。

沿空留巷护巷带参数的设计方法

在分析沿空留巷顶板破断垮落特征的基础上，论述了沿空留巷护巷带参数的设计思想和设计方法，结合高水速凝材料巷旁充填沿空留巷技术的实例，阐述了这种设计方法在沿空留巷技术中的实际应用情况．实例证明，用这种方法设计沿空留巷护巷带参数所获得的技术效果和经济效益显著。

水对树脂锚杆锚固性能影响研究

为了分析在围岩含水量比较大的巷道进行锚杆支护时,树脂锚杆锚固力降低的现象,采用实验室试验与理论分析相结合的方法研究了水对树脂锚杆锚固性能的影响。试验结果表明:顶板钻孔淋水和巷帮钻孔积水对树脂锚杆锚固性能影响较大。树脂锚杆锚固力随着模拟顶板钻孔淋水量的增加、巷帮钻孔积水率的增大呈现明显递减规律;当模拟钻孔淋水量超过600mL/min时,锚杆锚固力为无淋水时最大锚固力的10%;当模拟钻孔积水率大于49%时,锚杆锚固力为无积水时最大锚固力的30%,锚固力下降非常明显。在上述研究基础上,分析了水对煤岩体力学特性和树脂锚固剂固化反应过程的影响,提出通过提高树脂锚固剂防水性能、加大锚固长度等方法来保证围岩含水量比较大的巷道中锚杆支护效果。

巷道围岩控制的波动性平衡理论

运用岩石力学的基本理论分析了巷道围岩的变形、强度特征以及支护力作用下围岩各变形区的应力分布特征 ,首次提出了涵盖巷道围岩 -支护相互作用全过程的波动性平衡理论 。

地下工程破裂岩体位移规律数值分析

结合地下工程破裂岩体特点,采用“非连续变形分析(DDA)”计算程序,首次定量研究了非连续围岩体位移影响因素的变化规律,根据计算结果提出了地下工程支护“关键部位”的概念及其稳定性判据,指出非水平煤岩层地下工程围岩上帮及底板,尤其是上帮为支护的“关键部位”。

低强度软岩巷道大变形围岩稳定控制试验研究

通过在低强度软岩巷道进行的大变形围岩稳定控制试验及计算,分析了各种支护方式的试验效果,得出一次锚网喷、二次大刚度、高强度支护控制低强度软岩巷道围岩稳定是科学合理的。低强度软岩巷道大变形围岩稳定控制的机理为:一次支护让压,围岩体受力达到较低变形速率下的力学平衡,充分发挥围岩承载力;二次大刚度高强度支护,减少巷道岩体偏应力,使巷道围岩切向应力相对降低,径向应力相对升高,应力状态优化,促进围岩应力向稳定应力状态转化。

煤巷小孔径预应力锚索的工程特性分析

提出了煤巷小孔径预应力锚索工程特性的两个重要指标,指明了以往在小锚索设计中把钢绞线力学性能指标当作是小锚索力学性能指标的错误认识,推导出了锚索的承载能力(破断力)及锚索延伸量的经验公式,为煤巷小孔径预应力锚索设计提供了依据。

围岩应变软化巷道锚杆支护作用的计算

从围岩应变软化巷道弹塑性力学计算出发,引入软化模量与非关联流动法则,用锚杆两端对围岩体内锚固区施加的两组夹紧力来考虑锚杆支护对巷道围岩应力状态改变的影响;在锚固围岩体力学性质的黏结力和内摩擦角不变的情况下,建立了锚杆支护对围岩稳定作用的弹塑性力学模型.通过计算,得到了不同锚杆支护强度和锚固区半径下的围岩应力、巷道位移、围岩应变软化区半径及破碎区半径的理论计算公式;分析了围岩应变软化巷道锚杆支护的应变软化区、破碎区及巷道周边位移变化趋势,并在巷道锚杆支护的参数选定中进行了应用.

基于Euclid距离和灰色关联度的改进TOPSIS模型接触带巷道支护方案优选

将层次分析法、Euclid距离分析法和灰色广联度分析法三者相互结合,融入到TOPSIS理想解法中,形成一种新的基于Euclid距离和灰色关联度的改进TOPSIS理想法的综合评价方法,并应用到接触带巷道支护方案优化选择中。首先运用层次分析法来确定各个支护方案评价指标的权重,再利用Euclid距离分析法中的理想解和灰色关联度分析法中的关联度各自的优点,将其相互结合起来,建立一种新的相对贴近度构造方法,并应用到加权TOPSIS理想解法中建立支护方案综合评价模型,利用该评价模型选出最优的接触带巷道支护方案,确定了玻璃钢锚杆喷锚网非对称支护为最优支护方案。对试验巷道支护后的围岩变形监测表明,玻璃钢锚杆喷锚网非对称支护具有良好的支护效果,很好的控制了矿岩接触带试验巷道的围岩变形,验证了综合评判模型在矿岩接触带试验巷道支护方案优化中的有效性和可行性,可为类似矿山矿岩接触带巷道的支护方案优选提供借鉴。

不同煤层倾角开采地表下沉规律的模型试验研究

设计了基于煤层倾角变化的相似材料模型试验,以工业近景摄影测量系统为观测手段,对所获得的数据进行处理,得出不同倾角模型地表的下沉曲线。分析了随着煤层倾角的变化地表下沉曲线形态的差异性,并基于概率积分法对预计模型进行修改,通过MATLAB软件进行函数拟合,得出缓倾斜煤层与急倾斜煤层开采地表预计都适合的预计函数数学模型。

综放工作面支架与围岩适应性分析

通过对任楼煤矿7219工作面矿压规律实测分析,总结出了该工作面的矿压显现规律、来压步距和强度,支架承载特性,掌握了整个工作面的压力分布情况,同时验证了支架的支护质量,对该矿综放工作面开采的理论研究和现场实践都具有参考价值。

窄煤柱工作面沿空留巷围岩大变形控制技术及应用

针对窄煤柱工作面沿空留巷巷旁支护体参数不合理和围岩严重变形等问题,研究了不同巷旁支护体宽度、强度和充填率对窄煤柱工作面沿空留巷围岩变形破坏的影响。研究结果表明:充填体宽度、强度和充填率不同,对窄煤柱工作面沿空留巷围岩应力分布及变形有很大影响;充填体宽度、强度和充填率过低时充填体承载能力较小,沿空留巷围岩变形量较大;过高时顶板下沉量减小不明显,使成本增加;充填体宽度2 m,强度为30 MPa,充填率95%以上,可保证沿空留巷围岩稳定;提出的"巷内锚网索+巷旁充填柔模混凝土墙+单体柱+基本底注浆"联合支护技术,控制了沿空留巷围岩的大变形。工业性试验结果表明:沿空留巷顶底板移近量最大值600 mm,两帮移近量最大值为435 mm,分别是原方案变形量的55. 5%和51. 6%,沿空留巷围岩变形得到有效控制,能满足通风和安全生产的要求。