水平煤层巷道煤帮稳定性分析

为分析煤巷煤帮的稳定性,将巷道顶板视为梁,煤帮弹性区视为弹性基础,煤帮塑性区垂直应力视为作用在梁上的载荷,建立了考虑顶板和煤帮相互作用的煤帮稳定性分析力学模型,应用梁理论和弹塑性极限平衡理论推导了顶板弯曲方程和煤体中的应力表达式,采用数值方法确定煤帮塑性区宽度,根据顶板下沉量估算煤帮的水平位移,从而提出了一种预测煤巷煤帮稳定性的方法,并给出了算例,验证了分析结果的合理性.

松软厚煤层超高巷道围岩失稳因素分析与控制技术

安阳主焦煤矿2301综放工作面回风巷沿煤层顶板布置,但在回采过程中,存在上端头三角煤损失和巷道底板煤层无法回收问题。为此,提出了回风巷超前底煤回收工艺,但面临着超前超高回采巷道围岩控制问题。支承压力高、煤体软弱、巷道超高和超前架反复支撑等因素导致超高巷道变形严重;结合回收底煤工艺和巷道变形破坏特征,提出了主被动联合支护、强化巷帮支护的控制策略和强力锚网索+超前超高液压支架联合支护方法。采用离散元数值模拟方法,分析了不同支承压力下巷道围岩塑性区、位移和应力场分布特征,验证了支护方案的合理性。现场工业性试验表明,补打锚杆、强化超前支架护帮等措施,能够有效控制巷道片帮现象。采用超高巷道围岩控制方法可多回收煤炭资源2.44万t,直接经济效益2.19亿元,具有较强的技术经济前景。

基于煤帮变形的玻璃钢锚杆失效机理分析

为了解决玻璃钢锚杆在煤巷支护中的失效问题,促进这种新型支护材料推广应用,开展了玻璃钢锚杆的失效机理研究。采用理论分析、现场观测方法研究了煤帮变形特征,采用特制拉拔试验装置对玻璃钢锚杆进行拉伸试验,研究了玻璃钢锚杆延伸性能。试验结果表明:巷道煤帮具有大变形特征,煤帮深2 m范围内锚固体的拉应变为1.8%;玻璃钢锚杆延伸性能差,实测锚杆延伸率为1.25%。揭示了玻璃钢锚杆失效机理:回采巷道煤帮具有不可抗拒的大变形特征,由于延伸率较低的玻璃钢锚杆不能适应煤帮的变形,从而导致支护失效。

基于支承压力分布的大断面煤巷损伤模型分析

根据大断面巷道侧向支承压力分布的一般规律,从帮煤体内部损伤缺陷的随机性分布特征出发,基于反映帮煤体内部缺陷的微元强度服从威布尔分布的概念,建立了侧向支承压力作用下帮煤体损伤统计力学模型,并分析了巷高与巷帮煤壁片帮程度、煤层内聚力等力学关系,为帮锚杆支护提供科学依据。