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主办单位:煤炭科学研究总院有限公司、中国煤炭学会学术期刊工作委员会

煤矿巷道再造高强度承载结构快速支护技术及工程应用

2024-04-09


本论文创新点




(1)针对受强动压、强构造应力影响和松软破碎围岩巷道等围岩控制难题,提出再造高强度承载结构快速支护技术思路和系列再造方法。

(2)以具体工程为背景建立巷旁充填墙承载力学模型,确定最优软弱巷道置换参数。

(3)对软弱岩体进行置换,让巷道顶板、充填体和底板重新构成一个承载能力更高的整体承载结构,有效解决了软弱岩体巷道围岩控制难题。

题 目



煤矿巷道再造高强度承载结构快速支护技术及工程应用


作 者



徐佑林1,2,吴旭坤3,周波1,郑伟1,吴少康4,周泽1,陈志松1,5,张际涛1
单 位



1. 贵州理工学院 矿业工程学院
2. 南京工业大学 安全科学与工程学院
3. 安徽理工大学 矿业工程学院
4. 中国矿业大学(北京) 能源与矿业学院
5. 贵州大学 矿业学院



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摘   要



针对松软、破碎围岩巷道可锚性差、受强动压和强构造应力影响等问题,开展了大量现场调研并归纳分析了3 种典型煤矿巷道围岩大变形和围岩控制难题;在分析现有支护技术和理论基础上,提出再造高强度承载结构快速支护技术思路和再造方法。以贵州龙宝煤矿11205 运输下山为工程背景,分析其变形破坏原因,结合实际设计出对破碎围岩进行置换加卸压的联合支护方法,理论上建立巷旁充填墙承载力学模型,分析了巷旁充填墙的承载强度,确定了巷旁充填墙的强度与巷道围岩的可适性及有效性。结合FLAC3D 数值模拟与Python 脚本编程语言,实现飞蛾火焰优化算法,确定最优的破碎围岩巷道的置换参数(墙体厚度和卸压区宽度)。研发了高强度高韧性充填支护新材料。通过对软弱墙体进行置换再造,让巷道顶板、充填体和底板重新构成一个整体承载结构。井下工业性试验结果表明,对巷道软弱岩体进行置换再造后,巷道顶板、充填体和底板所构成的新结构可实现整体承载,充分发挥了围岩自身承载能力和抵抗变形能力,围岩变形趋于平稳,收敛速率基本都小于0.2 mm/d,无明显变形,且数值模拟计算结果与工程实践监测较为吻合,表明巷旁充填置换支护方案对松软破碎围岩巷道控制有较好的效果。最后,对深入研究再造承载结构快速支护技术进行了展望。 









作者简介





    
徐佑林

教授

博士生导师


徐佑林,男,1983年7月生,贵州贵阳人,工学博士、教授,贵州理工学院矿业工程学院院长,中国岩石力学与工程学会采矿岩石力学分会常务理事、国家自然科学基金网评专家、贵州省省管专家、贵州省政府特殊津贴专家、贵州省安全生产专家、贵州省青年科技工作者协会副会长、《煤炭科学技术》青年专家委员会委员、《采矿与岩层控制工程学报》特邀编委、中国煤炭工业协会井工开采与设计专家委员会委员。获第十四届贵州省青年科技奖、全国煤炭青年科技奖、贵州省优秀青年科技人才培养对象、全国煤炭科技创新人才、贵州省第一届优秀科技个人等荣誉称号





研究方向


矿山压力与岩层控制、煤矿巷道支护技术
主要成果



长期从事于煤矿巷道围岩控制及灾害防治工程领域的研究和推广工作。主持国家自然科学基金面上、地区基金、贵州省优秀青年科技人才培养计划项目、国家安全生产监管总局重特大事故防治关键技术研究项目、贵州省科技支撑计划项目等7项国家级和省部级项目。主持《仲恒煤矿弱胶结三软煤层巷道锚网支护技术研究》、《高预紧力支护系统及穿层软岩巷道灾害防控成套技术研究》 等20余项校企合作科研项目。以第一作者(通讯作者)在《Journal of Petroleum Science and Engineering》、《煤炭学报》、《煤炭科学技术》等国内外期刊发表高质量科技论文20余篇,授权国家发明专利16项,出版专著1部,并获贵州省科技进步一等奖等省部级科技奖励10项。研究成果已在贵州多个矿区进行推广,对贵州煤矿巷道支护技术改革、无煤柱开采,起到了较好的示范作用并取得了显著的社会和经济效益。

引用格式




徐佑林,吴旭坤,周波,等. 煤矿巷道再造高强度承载结构快速支护技术及工程应用[J]. 煤炭科学技术,2024,52(2):34−48.

XU Youlin,WU Xukun,ZHOU Bo,et al. Rapid support technology and engineering application of roadwayrecon-struction high strength bearing structure in coal mine[J]. Coal Science and Technology,2024,52(2):34−48



END

责任编辑:朱恩光

整       理:黄小雨

审       核常   琛


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