煤矿巷道支护理论与技术_中国煤炭行业知识服务平台

煤矿巷道支护理论与技术

随着我国煤矿开采强度和开采技术的不断提高，厚煤层顶板巷道越来越多，为了满足大型采掘设备及通风的要求，巷道断面设计也越来越大，厚煤层大断面巷道的开挖会对巷道围岩的稳定性产生不利影响，显著增加了巷道围岩支护的难度。本专题包括软岩巷道强力锚注支护技术、节理化脆性特厚煤层巷道控制技术、非对称支护技术、大跨距开切眼主被动联合支护技术等。

行业视野: 采矿
类别; 79个
关键词; 66位
专家; 20篇
论文; 12484IP
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基于基本顶断裂位置的综放沿空掘巷煤帮支护技术

作者(Author)：孟祥军

摘要：针对深部综放开采大断面沿空掘巷不易支护的难题，采用理论分析及现场实践的方法，研究了深部综放开采大断面沿空掘巷煤帮的破坏特点，揭示了帮部长锚索结合锚网联合支护的作用原理，提出了根据钻进煤粉量的变化来判断基本顶断裂线位置及确定深部沿空巷道巷帮锚索支护长度的方法，并在东滩矿1306工作面验证了该方法的有效性。研究表明：深部综放开采大断面沿空掘巷具有水平变形大，两帮鼓出大，特别是实体煤帮鼓出严重的特点；帮部长锚索结合锚网联合支护能够在浅部通过锚杆群和金属网形成点面结合的支护体系形成挤压加固墙，从而抵抗塑性区煤体对其侧向压力，起到加固巷道的作用；基于钻进煤粉量、围岩压力和顶板的断裂之间的联系，提出了深部综放开采大断面沿空掘巷实体煤帮的控制对策和深部沿空巷道实体煤侧巷帮锚索支护长度的确定方法；以东滩矿1306轨道巷为例进行了实体煤帮的钻孔煤粉测试，并基于测试结果进行了实体煤帮加固设计；现场工程实践表明加固后实体煤帮的水平变形明显减小，证实了该加固方法的有效性。

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煤炭科学技术

2020年第01期

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高冲击韧性锚杆吸能减冲原理及应用研究

作者(Author)：付玉凯, 鞠文君, 吴拥政, 何杰, 焦建康

摘要：为解决深部冲击地压巷道围岩冲击破坏难题，分析了冲击载荷下冲击地压巷道围岩破坏特征，揭示出冲击地压对支护结构破坏的本质是冲击载荷劣化锚杆杆体力学性能、撕裂护表金属网及降低锚固系统锚固性能。针对冲击地压巷道围岩失稳破坏机理，研发了600 MPa级高冲击韧性强力锚杆，高冲击韧性锚杆破断强度达到850 MPa，吸能能力和瞬时延伸率分别是普通锚杆的1.32倍和1.33倍。高韧性锚杆通过提高支护系统的强度、吸能特性使支护结构与围岩协调变形吸能减冲，大幅度提高支护系统抗冲击性能，通过支护系统吸收冲击地压释放的能量，降低剩余能量对巷道围岩的破坏效应。研究成果在义马矿区常村矿进行了井下试验，高冲击韧性锚杆支护系统经受多次大能量冲击载荷后，锚杆和锚索受力呈现锯齿状波动特征，支护结构有效控制了冲击地压巷道的变形破坏。

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煤炭科学技术

2019年第11期

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高应力软岩巷道变形破坏与控制机理数值模拟研究

作者(Author)：杨景贺

摘要：针对高应力软岩巷道支护难题，以新集口孜东煤矿北翼轨道石门为工程背景，采用离散元数值模拟方法，建立了不同支护条件下的高应力软岩巷道模型，研究高应力软岩巷道变形破坏的机理，以及不同支护方式对高应力软岩巷道的支护加固机理，探求高应力软岩巷道控制技术措施。研究表明：口孜东矿高应力软岩巷道的变形破坏主要集中于巷道的顶板和底板。在巷道底板，高水平应力促使底板砂质泥岩沿层理面张开、滑动、并逐步向巷道内凸起，形成倒V形挤压式底鼓。浅部直接底隆起后，为深部底板泥岩提供了变形空间，泥岩也开始向上弯曲变形。巷道顶板在高水平应力作用下，沿层理面张开、滑动、并逐步向巷道内凸起，形成V形挤压式变形破坏。拉伸破坏在整个顶板和底板围岩的破坏模式中发挥主导作用。U型钢可缩支架壁后充填加锚网索支护，可以在维持较大支护力的情况下抵抗较多巷道变形，从而使巷道保持稳定。

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煤炭科学技术

2019年第08期

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褶曲构造内陷落柱形成机理及巷道支护技术

作者(Author)：史苗壮, 石永生, 赵辉, 张开加

摘要：为了确保长平煤矿43211、43212巷安全快速地通过陷落柱，同时保证后期回采过程中破碎带巷道围岩的稳定，在分析矿井褶曲构造内陷落柱的形成机理、数值仿真原始应力状态的基础上，提出了前期须锚网带与架棚主被动联合支护、中期须注浆加固围岩、后期巩固围岩强度的支护措施。研究结果表明：溶洞形成后，原岩应力发生变化，由于不同层位的岩层受张力与挤压力作用，背斜构造陷落柱截面呈正楔形，而向斜构造中陷落柱形状则反之；正楔形陷落柱在正常岩层边界产生局部应力集中，柱体内垂直应力整体呈低应力状态，柱体内水平应力小于正常岩层应力；现场初期支护使用主被动联合支护措施作用于应力集中带，中期取合理注浆滞后时间20 d，采取深部、浅部混合注浆模式，后期为了防止外载荷的扰动进一步巩固围岩强度，采用架棚支护提高柱体影响带强度，矿压监测围岩状态稳定。

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煤炭科学技术

2019年第07期

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复采巷道过破碎顶板区钢梁支护研究

作者(Author)：何峰, 王振伟, 于洋, 张胜云, 周玉龙, 张小康

摘要：为了解决复采巷道掘进时频繁过空巷和破碎顶板区巷道支护的难题，采用理论分析、数值计算和现场实测相结合的方法，通过分析“破碎顶板-工字钢梁”相互作用机理，建立2种梯形棚梁力学计算模型，研究了复采残采松软破碎围岩梯形棚被动支护强度确定问题；并根据梯形巷道几何参数及覆岩力学参数，计算不同棚梁跨长不同棚距下顶板压力值并与工字钢梁最大支护载荷进行比较；对复采巷道过实体煤和破碎顶板区围岩控制平面应变力学模型进行数值计算。结果表明：将梯形棚立柱和顶梁简化成简支压弯构件模型，更符合实际；当棚梁跨长为3.2 m，单梁最大允许棚距为0.7 m；巷道顶板压力小于梯形棚梁抗拉强度和屈服强度，可满足复采掘进巷道支护要求。研究为复采矿井破碎顶板工字钢梯形棚支护方案确定提供理论依据。

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煤炭科学技术

2019年第07期

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倾斜地层巷道锚杆-拱架联合支护破坏特征及控制对策

作者(Author)：杨博, 杨宁, 李为腾, 马海曜, 李廷春, 管清升

摘要：为明确倾斜地层巷道锚杆-拱架支护失效机理，寻求围岩变形控制对策，以典型案例为工程背景，利用FLAC3D锚杆-拱架精细化模拟平台，开展了不同地层倾角下的直墙半圆形巷道锚杆-拱架联合支护数值试验。结果表明：①地层倾斜对巷道变形影响显著，围岩以及锚杆、拱架的破坏情况具有明显的非对称性，且岩层倾向巷帮变形较严重；②巷道顶板沉降和巷帮内移受地层倾角影响较小，但巷道底鼓随倾角增大而显著增大。针对失效关键部位与变形破坏特征，以20°倾角为例，进一步开展了3种优化方案数值模拟对比分析。结果显示，通过增大锚杆直径取得的支护效果并不显著，拱腿仍率先屈曲变形进而造成整体失效，而关键部位锁拱锚杆的施加提高了拱架结构整体性。基于此提出倾斜地层巷道单侧锁拱等非对称支护对策，并得到现场验证。

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煤炭科学技术

2019年第06期

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大采高工作面锚杆支护巷道局部冒顶机理研究

作者(Author)：孙志勇, 林健, 王子越, 张镇, 颜立新, 王涛

摘要：基于大采高工作面巷道冒顶制约煤矿安全生产的问题，采用现场实测和数值模拟方法研究了巷道局部冒顶的影响因素。现场测试表明：冒顶位置巷道直接顶板为5.8 m泥岩，且为多层复合，锚索锚固端附近存在泥质页岩软弱岩层，黏土矿物占比达54.3% 。锚杆锚固区内外均发生明显离层，支护体受岩层错动发生剪切变形。数值模拟得出，受回采动压未稳定区域掘巷、护巷煤柱尺寸小、支护强度和刚度不足等因素影响，顶板软弱节理面发生离层，支护应力场完整性丧失，围岩塑性破坏后发生冒落。提出在地质异常区及时支护、增大支护强度防止锚固区离层、加强施工质量检测等技术手段，提高巷道安全系数，为减少冒顶事故提供工程借鉴。

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煤炭科学技术

2019年第04期

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厚煤层大断面巷道支护技术研究

作者(Author)：赵科, 张剑

摘要：为了研究厚顶煤大断面巷道掘进过程中的巷道围岩破坏情况及合理支护方式，采用数值模拟和井下试验方法分析了不同巷道宽度下巷道围岩的变形破坏情况及不同支护方式对巷道围岩稳定性的影响，研究结果表明:巷道宽度变化对厚煤层顶板稳定性影响较大，巷道宽度由4 m增加到6 m时，顶板沉降量增加了55 mm，最大变形出现在厚煤层顶板中部，采取高预应力锚杆索支护方式并适当提高顶板支护密度，可以对浅部围岩施加更大压应力，进而更好的控制顶板沉降，井下工程实践表明：合理的锚杆索预紧力及支护参数可保持巷道围岩结构稳定性，矿压监测数据显示，两帮变形最大均未超过40 mm，顶板最大离层值未超过100 mm，锚杆、锚索受力始终保持稳定，支护效果良好。

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煤炭科学技术

2019年第03期

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