煤矿工作面掘进工艺的优化设计

为进一步提升煤矿的生产效率,解决掘进速度与采煤速度不相匹配为重点。以2301工作面为例,在其顶底板条件、支护现状等基础情况分析的基础上,对工作面煤岩力学参数进行测定;基于FLAC3D软件构建数值模拟仿真模型,分别对巷道轴向距离、保护煤柱宽度和掘进顺序下巷道的应力分布进行对比,实现对掘进工艺参数的优化。

煤矿掘进机器人虚拟仿真与远程控制系统

针对现有掘进机视频监控和遥测遥控等监控方式存在图像不清晰、无法真实反映掘进机位姿和工况状态等问题,提出了一种煤矿掘进机器人虚拟仿真与远程控制系统,介绍了系统方案设计,对掘进机器人改进设计、虚拟仿真远程监控平台、掘进机器人控制模型等关键技术进行了研究。该系统利用虚拟现实技术有机整合井下操作人员、掘进机器人和井下环境信息,以掘进机器人自动掘进和远程人工干预为目的,实现了掘进过程的运动控制和巷道成型掘进控制功能。实验结果验证了该系统的有效性和良好的控制性能。

基于FLAC^(3D)模拟的矿山巷道掘进煤岩变形破裂力电耦合规律的研究

首先通过FLAC3D软件对矿山巷道掘进过程中煤岩内部应力场分布规律进行了数值模拟,并提取了各个单元的应力值;然后根据数值模拟应力值和煤岩受压变形破裂过程中产生的电磁辐射(EME)强度与煤岩内部应力之间的力电耦合关系式研究了巷道掘进过程中产生的电磁辐射信号变化规律。研究结果表明:模拟应力值的变化规律与理论分析和现场实际围岩应力显现规律是一致的,从而说明该方法能正确模拟现场煤岩受采动影响时内部应力场的变化规律;将较大范围煤岩体单元当作电磁辐射源时的计算结果只比将应力集中区看作电磁辐射源的计算值大3%～8%,说明在现场监测到的EME强度反映的是应力集中区煤岩变形破裂的程度;EME强度在迎头沿着走向符合先逐渐增大达到峰值后再逐渐降低的规律,呈现出与煤岩内部应力变化相同的规律;随着迭代时间的增加,EME强度在同一监测点的变化关系先是逐渐增加,增加到一定程度后趋于平缓,反映了煤岩体内部应力的变化规律;巷道开挖后内部应力变化的快慢表现在EME强度的变化上。现场钻孔内不同深度EME强度测定结果基本上也呈现出与模拟结果相同的变化趋势,同时证明了力电耦合方法的合理性。

隧道开挖速度与施工优化

以张涿高速公路李家堡隧道偏压浅埋进口段为研究背景,采用岩土工程专业软件FLAC3D,考虑破碎岩体流变效应的复合粘弹塑性-Cvisc模型,结合对于喷射混凝土强度时间效应规律的探讨,模拟分析不同掌子面推进速度下的初衬力学状态及其发展趋势.结果表明:对于李家堡隧道偏压浅埋进口段的软弱破碎岩土体,在原设计掌子面推进速度基础上再提高30%仍可保证隧道的施工安全,同时掌子面推进速度的适当提高对喷射混凝土受力状态的影响不大,因此不添加早强剂亦可满足工程质量的要求.

软弱围岩隧洞施工性态的力学模拟与分析

本文着重对软弱围岩隧洞施工中的力学性态进行了计算机模拟和分析。文中除提出了考虑隧洞开挖面时空效应的三维分析模型外，还计入岩体流变时效，进行了弹－粘塑性数值计算。其中，研讨了开挖面推进过程中洞室围岩与错喷支护的相互作用以及设置整筑式二次内衬的影响。用所建议的力学模型和编制的程序软件，结合某实际工程，分别就洞室上下台阶法分部开挖、全断面法一次开挖和侧壁导坑法扩大开挖等三种最常见的隧洞施工作业方式进行了模拟分析，并将计算成果与现场实测数据作了比较验证。

分层综采超大断面切眼刷扩与锚网索支护技术

根据潘北煤矿A3煤层赋存条件和开采设计,11113综采工作面采用的分层铺网液压支架为ZZP6400/18/38。为适应支架特点及其安装要求,需要设计超大断面切眼,其高为3 m,宽为9 m。针对大断面切眼掘进及支护技术难题,提出实施了小断面导硐掘进、二次大断面刷扩成巷的掘进新方法,设计了锚网索、单体挑棚和木垛联合支护参数。现场监测结果表明,该方案应用能有效地控制大断面切眼围岩变形,保证了综采设备的顺利安装,实现了"三软"煤层复合顶板条件下大断面巷道安全快速掘进与支护。

复杂煤层地质条件下综掘技术应用

本文针对木城涧煤矿复杂煤层地质条件,进行了综掘工艺的设计,分析了影响其综掘进度和效率提高的主要因素,并提出了相应对策。

大阳煤矿综放巷道锚固参数与锚固效果

介绍了晋城大阳煤矿综放巷道首次采用锚杆支护的设计方法、参数选择和施工质量与支护效果的现场检查与监测内容和结果。对11条巷道的检查与监测结果表明,整个试验是成功的,为沁水煤田东部边缘裂隙发育的3号煤层锚杆支护的推广与应用奠定了良好的基础。

郑万高铁隧道施工大型机械化配套及信息化应用探索

为解决隧道钻爆法施工整体机械化程度较低、施工环境恶劣和工人劳动强度大等问题,以郑万高铁湖北段隧道工程实践为依托,从大断面快速修建技术理论研究、机械化配套设备、机械化配套条件下施工技术和信息化系统应用等方面总结郑万高铁湖北段隧道大断面修建关键技术,即:在建造理念上由塌方荷载发展为变形控制设计方法;在施工工法上由分步、分部开挖法发展为大断面和全断面开挖法;在支护形式上对初期支护和超前预加固进行强化(中空、砂浆锚杆强化为涨壳式低预应力锚杆,喷射混凝土采用高强、早强混凝土);在施工装备上由小型机械化、半机械化开挖施工阶段转变为多臂凿岩台车为主的机械化作业;在工序作业上由单一工序机械化施工转向全工序机械化配套作业;搭建信息平台,将手机作为管理工具,借助物联数据进行施工管理。通过对隧道施工大型机械化配套及信息化应用的探索和创新,由理论到实践,形成了一整套机械化配套条件下的大断面隧道安全、快速、标准化施工工法及工艺,推动隧道的整体施工水平和综合管理能力。

一种新的机械开挖方式在临近运营高铁的中短硬岩隧道中的应用——以宁海乌岩山隧道为例

近年来,随着我国基础设施大规模建设,铁路、公路等级大幅度提高,路网越来越密集,出现了大量临近运营高铁的待建隧道。为了保证运营高铁的安全,这类隧道一般采用机械的方式开挖。然而,对于一些强度高、硬度大的中短岩石隧道,传统的机械开挖方式(如自由断面掘进机法)技术经济性很低,需探索新的开挖方式。本文以宁海乌岩山隧道为例,通过多种开挖方式现场试验比选最终开发了一种新的机械开挖方式——岩石锯+液压破碎锤组合开挖,即挖掘机安装岩石锯先对岩体进行纵向切割,然后使用液压破碎锤对岩石进行破碎作业。自2017年2月16日采取该开挖方式以来,每个掌子面平均开挖效率约为0.28 m/d。该开挖效率相对一般的隧道似乎比较低,然而与现场试验的各种开挖方式相比仍然是效率最高、技术经济性最高的开挖方式。因此,建议可在同类临近高铁的中短程硬岩隧洞开挖中尝试应用。

高速铁路隧道机械化修建技术创新与智能化建造展望——以郑万高速铁路湖北段为例

为实现郑万高速铁路湖北段隧道安全、快速、高质量修建,开展全工序型机械配套条件下的施工技术、结构设计和信息化管理等一系列探索和创新:1)形成一套基于大型机械化的超前地质预报、掌子面超前预加固、隧道全断面机械开挖工法、初期支护机械化施工、宽幅防水板作业台车铺装和智能衬砌台车的全断面机械化施工技术;2)基于机械化施工技术,建立隧道围岩稳定性分级方法,并在新奥法理念指导下,优化隧道支护结构设计参数;3)建立隧道施工管理系统、施工信息采集系统、施工安全管理系统、混凝土拌合站质量管理系统、质M信誉评价系统以及施工动态管理系统等,以对隧道施工进行信息化管理。最后,在隧道机械化、信息化修建技术的基础上,从隧道支护体系智能动态设计系统、隧道支护体系智能机器人施工技术和隧道结构智能化监测系统等方面对隧道智能化修建技术进行探索和展望,以期将我国隧道建设水平推向新高度。

煤层巷道锚杆支护稳定性数值模拟研究

锚杆支护的作用在于加大巷道围岩的围压,从而提高围岩的强度而保持其稳定性。我国大多数矿井进行锚杆支护设计多以经验方法为主,具有一定的局限性,很难满足生产上的要求。本文采用FEM和BEM耦合算法,对木城涧煤矿540203工作面顺槽、切巷和+570二石门三槽煤巷、切巷两种条件下锚杆支护试验巷道的围岩应力、变形及破坏规律进行的数值模拟研究,分析了锚杆支护巷道应力变化及可能发生的力学效应,为合理进行锚杆支护设计提供了依据。

软弱围岩隧道机械化全断面爆破开挖初期支护受力特性研究

软弱围岩隧道开挖后自稳能力差,易发生大的变形、钢架扭曲等现象。为降低安全风险,依托郑万高铁高家坪隧道进口机械化全断面爆破施工,对支护体系下的围岩压力、钢架应力、初喷混凝土应力、锚杆轴力、围岩内部位移、掌子面挤出变形等进行系统试验研究。试验结果表明:围岩压力、钢架应力、初喷混凝土应力受岩性条件、施工扰动等因素影响显著,随时间推移均呈现"急剧增大、缓慢增大、波动变化、稳定收敛"的变化规律;通过锚杆轴力峰值位置可以初步判定围岩塑性区范围约为距洞壁3.0 m。基于现场试验监测,通过数值模拟分析了初期支护结构压应力、轴力和弯矩的分布情况,与现场量测数据相符,较好地反映了初期支护受力特征。本次试验的相关方法、手段和结论对隧道机械化大断面施工软弱围岩变形与支护体系受力研究具有借鉴作用,同时也为建立科学合理的支护结构体系提供了参考。

软弱围岩地层隧道大断面机械化施工工法应用

为解决我国山岭隧道施工技术落后的问题,对高速铁路大断面隧道的机械化施工工法进行阐述。通过配备成套的隧道机械化工装设备,并经现场试验研究,形成开挖、支护、衬砌、水电缆槽4条隧道施工生产作业线的新型施工组织模式,以实现Ⅳ、Ⅴ级软弱围岩机械化大断面的连续施工。通过全电脑三臂凿岩台车的应用,开挖炮眼精确定位、系统锚杆精准安装、施工信息同步上传等施工难题得以解决;通过各类大功率机械设备的配置和应用,可缩短各道工序的循环时间,实现软弱围岩早封闭的安全管理理念。根据大量的监测数据和现场实践表明,隧道大断面机械化施工工法的施工质量可靠、施工效率高且施工安全。

古夫隧道软弱围岩普通型机械化配套试验性施工技术

为提高隧道软弱围岩施工安全性和加快施工进度,依托古夫隧道出口段工程,首先通过超前地质预报、监控量测、应力应变测试等判断围岩及掌子面稳定性;然后通过超前支护、低预应力涨壳式锚杆加固围岩,提高围岩自稳能力;最后采用普通型机械化配套大断面法施工,对围岩的拱顶沉降、周边收敛、应力应变等进行监测,通过数据分析结果指导现场施工。研究结果表明:1)隧道软弱围岩普通型机械化配套试验性施工技术可以有效地加快施工进度,保证施工安全;2)信息化管理可以通过数据分析结果指导现场施工,大大提升隧道施工的管理水平。

半煤岩巷道快速掘进技术分析

西合煤矿5306综采工作面回风巷为半煤岩巷道,根据生产规划巷道掘进时间应控制在9个月内。巷道采用炮掘耗时约13.6个月,无法满足生产需要;采用综掘耗时约6个月,但存在综掘设备磨耗严重、掘进成本高等问题。为此,提出了采用“综掘+炮掘”半机械化掘进技术。综掘机掘煤、炮掘掘岩,掘进耗时约7.9个月,可满足矿井生产需要。

基于煤巷锚杆支护快速掘进技术应用的研究

对煤巷锚杆支护快速掘进的技术理论、工艺原则和技术手段方面的相关内容进行详细分析,旨在进一步促进煤巷锚杆支护快速掘进技术应用水平的提高,推动煤矿企业及社会经济的快速发展。

我国煤巷机械化掘进设备现状及锚杆支护技术的探讨

从煤巷机械化掘进机现状出发,讨论我国煤巷机械化掘进机当前的发展现状以及锚杆支护技术的现状及成果,以期能够为煤矿机械化掘进机的应用提供参考。

小间距高速铁路隧道群设计技术

三洞并行小间距隧道设计施工时,需要根据并行线间距确定合理的相互干扰段落,针对不同的段落采取相应的施工方法,确保相邻隧道及自身的安全。赤喀客专北京联络线与京沈正线隧道小间距、长段落并行、薄土柱跨越。为减少联络线隧道对京沈客专正线在建隧道的影响,确定出联络线隧道与京沈客专同侧线间距小于45m的段落为同期施工段落。线间距小于25m,隧道全断面采用单臂掘进机机械开挖;线间距介于25~45m,采取单臂掘进机机械开挖与控制爆破相结合的措施。针对机械开挖与控制爆破相结合的开挖方式,探讨不同线间距段落的开挖方法及控制标准,为今后类似隧道的勘测设计及施工提供借鉴。

辛置矿2-625C工作面空巷贯通顶板控制技术

辛置矿左翼的2-625综采工作面,由一个大面2-625C面和两个条带面2-625B面、2-625A面组成。采用走向长壁综合机械化沿顶底板一次性回采的采煤方法,采空区采用全部垮落法处理。工作面结束和推过巷道不需要破坏顶板,利用原有的巷道结束和推进工作面。实施后,取得了较好的效果。