松软厚煤层留顶煤动压巷道支护技术研究

针对松软厚煤层留顶煤动压巷道,在前期巷道地质力学参数测试基础上,分析巷道变形破坏的影响因素,通过围岩应力数值模拟分析,提出了针对性的松软厚煤层留顶煤巷道的高预应力注浆锚杆锚索支护方案。井下实践表明,采用高强度、高刚度、低密度的注浆锚杆锚索组合支护技术,可有效地控制巷道围岩变形,实现工作面安全回采。

大断面复合顶板煤巷破坏特征及支护策略

以某矿大断面复合顶板煤层巷道为研究对象,结合现场实际生产地质条件和目前支护存在的问题,分析了复合顶板煤巷围岩破坏特征及裂隙发育规律,探讨了大断面复合顶板巷道破坏失稳原因,在此基础上提出了高预应力锚杆锚索组合支护策略。现场实践表明:提出的支护策略对大断面复合顶板煤巷围岩的控制具有良好的效果,能为类似条件的巷道支护提供借鉴。

浅埋深半煤岩回采巷道锚杆支护参数优化

以常兴煤业5#煤层为对象,采用数值模拟和井下试验的手法,对浅埋深半煤岩回采巷道锚杆支护参数优化问题进行研究。采用有限差分程序FLAC3D对比分析三种不同支护方案的支护效果,确定出合理的支护参数。研究表明：提高锚杆预应力可降低锚杆支护密度;对于常兴煤业浅埋深半煤岩回采巷道,当锚杆预紧力达到杆体屈服载荷的30%~50%,锚杆间排距可由0.8~1.0m增大到1.0~1.2m。井下试验表明：锚杆间排距设为1.2m是合理的,能保证巷道安全。

树脂锚杆锚固特性数值模拟研究

树脂锚杆锚固段锚固特性和传力机理是锚杆支护设计的关键。文章采用有限差分程序FLAC3D对树脂锚杆锚固段杆体、树脂药卷及围岩之间的作用关系及应力、位移分布规律进行模拟研究,分析了锚固段锚固特性在不同载荷作用下从弹性状态到弹塑性状态的发展变化过程。研究表明,锚固段杆体轴力、树脂药卷剪切力、围岩剪切力沿杆体轴向呈负指数曲线分布。最后将研究结果用于井下实践,监测锚杆受力状况,验证结论的正确性。

锚杆支护锚固力传递机理研究

锚杆支护锚固力的传递机理非常复杂,在前人研究的锚固力剪应力指数分布基础上,考虑了围岩体和锚固剂相对刚度对剪应力分布的影响,给出了锚杆锚固力沿杆体长度的计算表达式,并推导出了锚杆锚固段围岩体剪应力沿径向的分布曲线,以期为锚杆支护设计和施工提供更有效的理论指导。

大跨度复合顶板切眼失稳机理及控制技术研究

针对大跨度复合顶板切眼断面大、顶板破碎、支护困难的问题,以某矿4303工作面切眼为研究对象,采用围岩钻孔观测和理论计算的方法,分析了切眼围岩破坏特征及裂隙发育规律,建立了顶板失稳模型,研究了大断面复合顶板切眼破坏失稳机理。研究表明,巷道断面跨度增加,顶板下位岩层弯矩增大,垮落拱高度显著增加,可通过分步成巷道和高预应力加固顶板岩层的方式进行围岩控制;提出了高预应力锚杆锚索组合支护技术。现场实践表明:提出的支护策略对大跨度复合顶板切眼的控制具有良好的效果,能为类似条件的切眼支护设计提供借鉴。

近距离煤层下层动压巷道支护技术研究

针对近距离煤层群下层动压巷道的地质特点,以山西某矿回采巷为例,在原支护分析和效果评价基础上,采用FLAC3D有限差分程序,对巷道围岩应力分布规律、塑性破坏范围及支护改进措施进行研究。通过井下地质力学测试、围岩变形破坏特征分析,提出高预应力全断面锚索支护技术,并开发了高强度、大面积护表构件。井下实践表明,高预应力全断面锚索支护技术,能够解决近距离煤层群下层动压巷道支护难题,保证巷道安全。

采动影响下近距离煤层软煤岩巷道支护技术

以某矿近距离煤层群为对象,采用FLAC3D有限差分程序模拟分析了下部煤层软煤岩巷道围岩应力分布特征和变形破坏机理,并提出了相应的支护对策。研究结果表明:受上部煤层开采影响,近距离煤层群下部岩层应力会增加,且垂直应力增加幅度较水平应力更为明显。当巷道所在处岩体应力状态由水平应力场转变为垂直应力场时,要加强巷帮支护,抑制巷道顶底板深部岩层的剪切破坏。井下试验表明,通过加强巷帮支护,可以有效控制巷道顶底板变形,确保巷道安全使用。

巷道交岔点锚杆支护技术研究

针对井下特定角度交叉巷道的实际情况,在数值模拟和井下工程试验的基础上,分析了巷道交岔点处围岩受力特征及锚杆锚索支护技术。研究得出,交叉巷道三角区内出现应力集中及塑性破坏,呈圆弧形分布,应力集中程度与围岩破坏范围及三角区角度有关,交叉巷道可根据等效跨度科学设计支护参数,并通过井下试验验证了结论的正确性。

锚杆支护之主要组合构件性能浅析

组合构件是将锚杆、锚索组合在一起,共同支护围岩的部件,是锚杆支护系统的重要组成部分之一。不同的地质条件、不同的巷道围岩结构要求有不同力学性能的组合构件与之相匹配。对平钢带、W形钢带、M形钢带和钢筋托梁4种常用组合构件的结构尺寸和力学性能进行了详细的分析研究,总结归纳出各构件的力学性能和优缺点,以期为锚杆支护设计提供理论依据,使科研人员、工程技术人员能根据不同的地质条件合理选择不同的组合构件,以达到最大限度发挥锚杆整体支护效果的目的。

树脂锚杆锚固性能及影响因素分析

采用理论分析、实验室试验、数值模拟及井下实测相结合的方法对树脂锚杆锚固性能及影响因素进行研究。理论分析了锚杆在拉拔与全长锚固状态下的应力分布特征;在实验室进行了不同形状锚杆、不同钻孔直径下锚杆拉拔力试验,得出了锚杆形状、孔径差对锚杆拉拔力的影响程度;测试了不同模拟钻孔温度、淋水量下锚杆的拉拔力,得出了温度、淋水量与锚杆拉拔力之间的关系。采用有限差分数值模拟软件FLAC3D,计算了不同杆体形状、孔径差、居中度及不同围岩强度下锚固剂、围岩中的剪应力大小,分析了诸因素对剪应力分布的影响,得出了不同条件下剪应力分布特征。在平庄风水沟煤矿井下进行了软岩可锚性试验,实测了软岩不同含水状态下锚杆、锚索拉拔力。最后,提出改进树脂锚杆锚固性能、提高锚固力的建议。

锚杆锚索支护巷道层状顶板变形特征及离层监测研究

从分析层状顶板离层特征和顶板离层观测的原理入手,结合现场观测结果,认为两基点离层指示仪的深浅基点应分别设置在与巷道顶板锚索锚杆上端头同一水平位置;各类回采巷道在经受工作面采动影响时,安设深基点的顶板岩层都将产生位移,因此,对锚杆锚索支护巷道进行顶板离层观测的同时,还必须开展巷道顶板下沉量观测,只有把这2种观测结果结合起来,才能准确和客观地评价巷道锚杆锚索支护效果以及巷道的稳定性。在全面分析研究不同顶板岩层赋存条件下锚杆锚索支护巷道的变形与离层的基础上,得到了各类巷道顶板离层的临界值。

立井煤矿深埋长距离岩巷全断面硬岩掘进机施工技术研究

针对我国煤矿岩巷掘锚失衡、成巷效率低问题,采用理论分析、仿真模拟及现场试验的方法,开展了煤矿巷道全断面硬岩掘进机盾构法施工适应性及系统匹配性分析,提出了影响立井煤矿巷道盾构法施工效率的四个关键因素,包括设备出入立井、快速组装与运输、轨迹控制及快速支护。结合矿井现有条件,设计了井下大型硐室设备组装与拆卸平台,优化了施工工艺,形成了集掘、支、装、转、运、喷多工序协调统一的盾构施工技术体系。研究成果在阳泉新景煤矿岩巷掘进中首次成功应用,实现了最高月进尺608m,最高日进尺31.5m,创造了煤矿单次掘进、一次成巷3490m的水平,大幅提高了岩巷成巷效率,缩短了矿井准备周期,取得了显著技术经济效益。

煤巷掘锚一体化机组快速支护技术研究

为了解决国内煤矿掘锚一体化煤巷掘进效率低问题,结合围岩工程环境及原支护方案,提出煤巷采用小承载结构控制围岩变形,分析小承载结构作用机制,主要包括初期支护强度、短锚索宽承载效应、大护表预应力扩散效应及让压结构损失效应。在此基础上,结合掘锚机组工作特征,对支护技术工艺进行优化,并在井下进行了工业性试验。试验表明,新支护方案及支护工艺实现了煤巷掘进的快速支护,提高成巷速度75%,大幅降低了支护成本。

松软厚煤层动压巷道留顶煤掘进支护技术

针对松软厚煤层留顶煤动压巷道的地质特点,以阳泉二景矿15202回风巷为例,在原掘进施工分析和支护效果评价的基础上,对施工工艺、支护参数选取原则和围岩控制方法进行研究。通过井下地质力学测试和工艺优化,采用斜拉锚索超前支护和管缝锚杆托顶作用,提出松软厚煤层留顶煤掘进支护综合技术。井下实测结果表明,斜拉锚索超前支护和管缝锚杆托顶作用有利于松软厚煤层顶煤的留设;高预应力全锚索顶帮协同支护技术能够解决松软厚煤层动压巷道的支护难题,保证巷道安全,为后期综放回采提供便利。

智能化视角下全断面掘进机主轴承研发策略

当前我国机械化程度较低,智能化处于起步阶段,全断面掘进机主轴承成为能源、建筑行业的“卡脖子”技术。为尽快研发适应我国工业化进程的主轴承,从智能化视角出发,通过桌面研究宏观描述制造业领域的发展现状,通过深度访谈微观剖析主轴承智能制造领域的落地情况,提出全新的主轴承智能化研发策略。研究表明:智能制造技术和信息技术是实现智能化的关键;智能生产、智能产品、智能服务是实现全面智能化的三个阶段。这三个阶段可用于智能化主轴承的研发工作。

近距离煤层上层煤柱下应力分布规律及巷道支护技术

以山西临汾某矿近距离煤层群下层巷道支护为工程背景,采用FLAC3D有限差分程序计算分析了上层护巷煤柱内应力分布规律及对底板煤岩层应力分布的影响规律和作用范围。研究表明,在上层护巷煤柱集中应力作用下,底板煤岩层中会产生应力重分布,并伴有部分区域煤岩体塑性破碎发生,应力集中系数与该点到煤柱的位置距离有关。最后将研究结果用于井下实践,通过井下巷道围岩变形情况监测,验证了结论的正确性。

井下保护接地问题浅析

作为井下三大保护之一的保护接地在减小漏电危害,预防人身触电方面起到极其重要的作用。文章首先叙述了保护接地的工作原理,其次对井下保护接地凸显的问题作了分析归纳,最后提出部分相关建议。

浅埋深近距离煤层回采巷道支护技术研究

以开拓煤业3#煤层为对象,采用数值模拟和井下试验的方法,对浅埋深近距离煤层回采巷道支护问题进行研究。通过地质力学测试得知:浅埋深近距离煤层回采巷道围岩仍是构造应力场,构造应力起主导作用。采用FLAC3D对比分析不同支护密度的支护效果,确定出合理的支护参数。研究表明:高预应力锚杆支护的间排距有一合理值;对于浅埋深近距离煤层回采巷道,锚杆支护间排距设为1.0 m较为合理。井下试验表明:巷道锚杆支护间排距设为1.0 m能保证巷道安全。

松软煤层高帮巷道巷帮控制技术

针对松软煤层高帮动压巷道围岩变形特点,以阳泉上社煤矿地质条件为对象,分析了巷帮破坏机理和解决对策。松软高帮在不均衡应力和顶帮不同强度的作用下,发生剪切破坏,并在巷道四角处产生剪应力集中区;高预应力锚索支护松软高帮时,可减小塑性破坏范围和剪应力集中程度。结合注浆加固作用特点,提出松软高帮的高预应力注浆锚索支护技术。井下实践表明,松软高帮巷道巷帮高预应力注浆锚索全高支护可有效控制巷帮大变形,提高围岩稳定性,试验效果良好。