深部高应力巷道弯曲D型钢管混凝土支架支护分析

以贵州某矿30 m水平为背景,通过理论计算弯曲D型钢管混凝土支架和圆形钢管混凝土支架钢管的抗弯截面系数,对比分析了2种支架的抗弯性能;使用ABAQUS构建了围岩支架耦合模型,研究了不同侧压力系数下2种支架的受力特点和变形特征。结果表明,弯曲D型钢管抗弯截面系数是圆形钢管抗弯截面系数的1.47倍,弯曲D型钢管混凝土支架的抗弯性能强于圆形钢管混凝土支架;2种支架受力均呈对称分布,顶拱变形量大于底角变形量;侧压力系数一定时,弯曲D型钢管混凝土支架最大应力和变形量均小于圆形钢管混凝土支架的相应值。

深部综掘巷道机器人化超前支护方案与最佳支护时机研究

综掘工作面为顶板垮落、片帮等事故多发区,且随着煤炭开采深度的增加,安全问题更为严峻,严重威胁着煤矿工人的人身安全。超前支护是事故预防和安全保障的有效途径之一。基于自主设计的机器人化自移式支锚联合机组,提出了综掘巷道超前支护方案和支护时机的概念,阐述了支护机器人的结构与工作原理。以旗山矿地质条件为例,建立了巷道围岩-超前支架力学耦合模型,采用数值模拟分析了不同支护时机下巷道围岩变形与支架受力情况。结果表明:顶板下沉10~15 mm时,巷道围岩承载能力较强,平衡后顶板最大下沉量最小,约29.64 mm,超前支架顶部受力最小,约0.13 MPa,有利于超前支架的设计与巷道安全支护,为最佳支护时机。总结了综掘巷道最佳支护时机的确定方法,为利用巷道围岩的自承载能力、减小巷道围岩变形、降低巷道支护成本、提高巷道支护效率和安全性提供了思路。