厚煤层掘进巷道过破碎带超前支护参数优化研究

以山西韩家洼矿22^#煤层二采区22205运输巷掘进工作面的具体工程地质条件为背景,运用FLAC^3D建立了厚煤层掘进巷道过破碎带超前支护的三维数值计算模型,系统研究不同超前支护参数对破碎区巷道围岩应力分布、变形与破坏特征的影响规律。在此基础上,合理设计与优化了22205厚煤层运输巷过破碎带的超前支护方案与参数,并进行了现场工程实践。现场矿压监测数据表明,采用优化后的超前钢管临时支护方案与参数显著增强了破碎区围岩承载能力,有效控制了破碎区围岩变形的发展,保障了矿井安全高效生产。

岩石结构面注浆加固微观力学机制与浆–岩黏结界面结构优化

浆–岩黏结界面微观结构及其力学性质从根本上控制着注浆岩石结构面宏观变形与破坏行为。通过开展一系列注浆砂岩结构面的宏观直剪力学试验、微观浆–岩黏结界面SEM扫描试验以及纳米压痕试验,获得注浆砂岩结构面的宏观剪切力学强度参数、剪切破坏模式、浆–岩黏结界面微观结构特征以及浆–岩界面过渡区的力学性质。在此基础上,针对普通水泥浆–岩黏结界面结构缺陷,探究基于超细水泥与纳米SiO2等新型注浆材料的浆–岩黏结界面结构改性与优化机制。研究结果表明:微观尺度上浆–岩黏结界面表现为具有一定厚度尺寸(10~30μm)的高孔隙率、低强度的界面过渡区;浆–岩界面过渡区是注浆岩石结构面复合体系结构中的最薄弱环节;界面过渡区的微观压痕模量、微观压痕硬度与注浆岩石结构面宏观黏聚力之间存在线性正相关性;新型纳米SiO2与超细水泥等注浆材料能够优化浆–岩黏结界面微观结构,减小界面过渡区的厚度,提高界面过渡区微观力学性能和注浆结构面的宏观黏聚力,但其对注浆结构面的内摩擦角基本无影响。