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煤矿巷道支护理论与技术

来源：煤炭科学技术

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

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  • 无巷旁充填支护沿空留巷顶板断裂位置研究

    作者(Author)： 殷帅峰, 石建军, 冯吉成

    摘要：针对葛泉矿1528工作面无巷旁充填沿空留巷顶板控制难题，通过建立煤层界面应力力学模型和留巷煤体塑性区演化数值模型对基本顶断裂位置进行了力学解析和数值计算，结合基本顶断裂位置影响因素关键性分析，提出了无巷旁充填沿空留巷强力切顶支架围岩控制技术。研究结果表明：距留巷煤壁2.4 m位置基本顶开始塑性破坏，且剪应力达到最大值，数值模拟结果与基于煤体弹塑性交汇位置计算得到的基本顶断裂位置基本吻合；基本顶断裂位置关键影响因素为煤层厚度、开采深度、煤层界面力学性质及应力集中系数；沿空留巷采空一侧由π型钢梁和单体液压支柱构成的强力切顶支架改变了基本顶的切落位置，卸压作用显著，保障了无巷旁充填沿空留巷的安全稳定，为地质生产条件相似矿井提供给了技术借鉴。
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    煤炭科学技术
    2019年第01期
    710
    836
  • 软弱厚煤层沿顶掘进并沿底回采技术研究

    作者(Author)： 张盛, 赵文峰, 王小良, 王猛, 吴自强, 赵龙刚

    摘要：为解决软弱厚煤层进行沿底掘进并沿底回采时，巷道支护困难，返修工作量大等难题，提出一种利用坚硬顶板的保护进行沿顶掘进，之后再通过增加巷道高度进行沿底回采的开采新技术。结合云盖山二矿23302工作面的地质条件，采用“锚网索+木垛+单体柱抬棚”的联合支护方式，对沿顶掘进后用于沿底回采的超高巷道进行支护，同时建立了沿底掘进并沿底回采与沿顶掘进并沿底回采2种开采方式所造成的煤量损失模型。结果表明：在一次回采7 m煤厚的前提下，2种开采方式所造成的煤量损失基本相同，但采用沿顶掘进并沿底回采技术能够提高工作面布置效率，大幅减少巷道变形，降低支护成本，对同类型开采条件的矿井具有重要的参考价值。
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    煤炭科学技术
    2019年第01期
    644
    2855
  • 节理化脆性特厚煤层巷道大变形机理及控制技术

    作者(Author)： 褚晓威, 吴拥政, 石蒙

    摘要：针对潞新矿区脆性特厚煤层内巷道强矿压显现、大变形等难题，采用理论分析、数值模拟和现场试验等方法进行了巷道大变形机理和控制方法研究。结果表明：巷道在冲击性载荷影响下的大变形机理为强卸载和冲击性载荷双重作用引起煤层的似层裂、劈裂并不断扩展导致剪胀变形；离散元动态模拟显示动载荷强度对变形的影响最大，动载荷强度达到15 MPa，顶板离层严重，承载结构失效，超过25 MPa，顶板失稳；提出以提高支护材料的延伸率和冲击韧性以及增大支护构件的护表面积和刚度为核心的强护表高韧性整体支护法，经现场试验该支护方法成功将顶板及两帮变形控制在240 mm和130 mm；动载荷持续影响下顶板锚索受力呈现波动特征，两帮锚杆受力受开挖与节理方向关系和煤层倾角影响而呈现不同变化规律。
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    煤炭科学技术
    2018年第12期
    743
    1823
  • 深部软岩巷道强力锚注支护技术研究

    作者(Author)： 赵万里, 杨战标

    摘要：针对平煤一矿深部软岩巷道存在埋深大、应力高、围岩强度低等特点，传统锚网索支护技术难以保障巷道长期稳定。在采用高强锚注支护材料和优化注浆工艺参数的基础上，提出了强力锚注支护技术，以直径25 mm全螺纹高强中空注浆锚杆和直径29 mm螺旋肋中空注浆锚索为核心的全断面锚注一体化支护方案，采用高强支护、高灰水比、高压力扩散、大范围锚注加固支护工艺。现场工程试验表明：强力锚注支护实现了锚杆/锚索全长锚固，提高了巷道围岩的整体性和承载性能，顶板变形量降低了40%以上，有效控制了深部复杂困难条件下巷道围岩变形，而且施工工艺简单，成本较低。
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    煤炭科学技术
    2018年第12期
    488
    599
  • 深部综掘巷道超前支架设计与支护性能分析

    作者(Author)： 薛光辉, 管健, 程继杰, 张昊, 纪伟亮, 景新平, 吴淼

    摘要：针对综掘工作面环境恶劣，掘支锚时间比例严重失调现状，提出了一种新型综掘巷道超前支护机组，具有超前支护、多工位并行作业的特点。介绍了该支护机组的结构组成和工作原理，重点讨论了该支护机组的关键装备超前支架的结构和力学模型。以旗山矿地质条件为例利用FLAC3D软件，基于围岩—超前支架力学耦合模型仿真计算得到超前支架的载荷，导入Ansys软件并计算得到支架整体和各零件的应力云图、位移云图，分析了支架的应力和应变情况。仿真结果表明：支架的最大位移为8 mm，与支架整体尺寸相比可以忽略，最大应力为737.84 MPa，小于材料的屈服强度890 MPa，故所设计的支架能够承受该矿围岩的压力，支架的薄弱环节为顶梁、伸缩梁和护帮板，在后续的工程设计时应予以重视。此方法可实现掘支锚平行作业，巷道的快速掘进和安全生产，可为综掘巷道超前支护提供新的思路。
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    煤炭科学技术
    2018年第12期
    950
    742
  • 管棚囊袋注浆超前支护技术在巷道过采空区中的应用

    作者(Author)： 卢海军

    摘要：为保证巷道过采空区期间安全掘进及巷道围岩使用期间稳定,以平煤八矿二号井己五采区1号中部车场设备道为研究对象,综合采用理论分析、现场试验及现场监测的方法研究了管棚囊袋注浆超前支护技术对过采空区巷道围岩支护的适应性,并采用十字布点法对施工结束后的巷道表面位移进行了为期2个月的连续监测,研究结果表明:采用管棚囊袋注浆作为超前支护,可缩性支架+壁后注浆作为永久支护,具有施工速度快、支护稳定的优点,同时对巷道表面位移的监测结果表明,围岩变形得到了有效控制,顶板下沉量最大为60 mm,两帮移近量最大为130 mm,底鼓量最大为80 mm。
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    煤炭科学技术
    2018年第03期
    255
    491
  • 厚顶煤巷道顶帮整体锚固支护体系研究与应用

    作者(Author)： 单仁亮, 鲍永生, 原鸿鹄

    摘要：针对深部应力作用及常规支护条件下厚顶煤矩形断面巷道围岩变形量大的问题,分析主要原因是巷道肩部围岩裂隙发育,顶帮锚固体相互独立,支护结构松散。从厚顶煤巷道围岩失稳破坏机理出发,采用FLAC3D数值计算,对顶帮整体锚固支护体系及传统锚固支护的支护预应力场分布特征及巷道围岩变形破坏规律进行了对比分析。结果表明,顶帮整体锚固支护体系能够改善肩部围岩为挤压式传力机制,抑制肩角处围岩剪切裂隙的产生和发育,增强顶帮围岩在空间上的相互支撑作用,有效提高围岩自承能力,防止厚顶煤巷道发生冒顶、片帮等非线性大变形现象。现场应用表明,采用顶帮整体锚固支护体系后,巷道顶板最大下沉量为50 mm,两帮移近量最大为100 mm,支护效果良好。
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    煤炭科学技术
    2018年第04期
    266
    631
  • 大埋深软岩孤岛工作面无煤柱沿空掘巷技术研究

    作者(Author)： 张学景

    摘要：针对车集煤矿大埋深、高地应力、软岩、突出矿井掘巷困难的现状,为了实现无煤柱沿空掘巷以增加回采煤量,提出在2604工作面下平巷完全无煤柱掘进期间,一是巷道布置在卸压区以减少巷道压力显现,采用锚网索+可缩性29U型钢柱进行永久支护;二是采用追排水代替钻探放水进行防治水管理;三是通过施工顶板裂隙高位钻孔抽排瓦斯进行瓦斯防治;四是巷道布置在卸压区减少瓦斯治理工程量并提高防突效果。结果表明:通过研究并采取以上巷道支护、探放水、瓦斯防治、防突管理等措施,有效地实现了无煤柱沿空掘巷。
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    煤炭科学技术
    2018年第02期
    273
    534
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