《煤炭科学技术》“围岩控制”研究领域 | 热文精选

为了协助读者了解复杂条件巷道支护、围岩控制等研究领域内的研究热点和前沿问题，促进学术交流与合作，编辑部根据论文在中国知网的下载、引用等指标，整理了16篇《煤炭科学技术》2022年至今刊出的“围岩控制”研究领域最受关注论文，以飨读者。以刊期排序。

行业视野: 煤炭科学技术
类别; 63个
关键词; 88位
专家; 16篇
论文; 10554IP
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煤层群采动下围岩应力演化规律及协同控制技术研究

作者(Author)：吴少康, 张俊文, 徐佑林, 宋治祥, 张杨, 范文兵, 董续凯, 张际涛, 陈志松

摘要：针对煤层群开采过程中巷道支护困难问题，以贵州土城矿212回风石门为工程背景。综合采用现场调研、数值模拟、相似模拟及现场试验等手段，揭示了212回风石门应力演化规律，并提出了“卸−转−固”协同控制技术。研究结果表明：212回风石门遭受破坏的主要原因是煤层群采动过程中存在的地质力学问题导致了围岩失稳。巷道底板及两帮在采动过程中产生不同程度的应力集中。当遭受垂直应力挤压时，巷道底部承受的挤压力较大，而顶部围岩承受的拉伸力较大，由于力学不平衡导致围岩的破坏。基于此提出了“卸−转−固”协同控制技术。通过爆破卸压的方式，利用爆破产生的冲击波引起围岩的震动和应力波动，使表层围岩中原本集中的应力分散到更深的围岩区域，降低表层围岩的应力集中程度。同时，利用爆轰和封孔工艺进一步加固卸压孔周围的围岩，形成两个承载结构。即由巷道支护体形成的内承载体和由深部围岩形成的外承载体。两者相互作用有效承受巷道浅部及深部围岩的应力，并转移到支护结构，起到保护和稳定围岩的作用。利用该技术在212回风石门现场试验，结果显示：使用该技术区域应力长期趋于稳定甚至缓慢降低，巷道顶底板及两帮移近速率分别降低了74.49%及47.67%，底鼓量降低了77.2%。而未使用该技术区域应力出现不同程度的上升，表面位移收敛严重。由此可得，围岩控制效果显著。该技术已成功推广到贵州其他不同地质环境的煤矿，均取得了显著效果。

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煤炭科学技术

2024年第03期

381

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弱含水层下软岩巷道“一隔三强”控制原理与技术

作者(Author)：吴拥政, 郭罡业, 汪占领

摘要：针对弱含水层下软岩巷道围岩大变形难控制的问题，以清水营煤矿110207 运输巷为研究对象开展了研究工作。首先，依据现场调查与实测分析了巷道围岩的变形破坏特征，明确该巷道存在“一水三弱”的四大特征：即水与高比例黏土矿物并存、弱锚固基础、弱支护阻力扩散效能、弱围岩承载性能；其次，采用理论分析、数值模拟与现场实测的综合研究方法，揭示了巷道围岩的变形破坏机制，认为弱含水层下软岩巷道围岩变形破坏过程分为初始变形、急速变形与缓慢增长3 个阶段，3个阶段的变形量占比约为10%、30% 与60%，水的存在是导致该类巷道围岩后期变形缓慢增长的重要影响因素；最后，提出了针对该类巷道围岩“一隔三强”的稳定性控制原理与方法，即采取合适的方法隔断水与泥岩的接触通道，强化锚杆（索）锚固基础、强化锚杆（索）预紧力扩散表层与增强巷道围岩自身承载能力，并给出了相应的全断面“锚索+网+注浆+喷浆”的综合控制方案。将该方案付诸实践，现场实测表明：采用新方案后围岩裂隙封闭隔断了水与泥岩之间的接触通道，强化了锚索锚固力、预紧力扩散效能与围岩承载能力。矿压监测结果表明：巷道两帮最大移近量为51.9 mm，顶底板最大移近量为27.8 mm，保证了巷道的正常使用。研究成果较好解决了弱含水层下软岩巷道围岩的大变形问题，可为软岩巷道围岩稳定性控制提供一定的理论与技术参考。

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煤炭科学技术

2023年第02期

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521
特厚煤层综放开采邻空动压巷道围岩变形机理及卸压控制

作者(Author)：高玉兵, 王琦, 杨军, 丁维波, 付强, 徐晓鼎

摘要：受工作面采动叠加影响，特厚煤层综放开采邻空动压巷道极易发生冲击地压、巷道大变形等强矿压显现现象，是采掘过程中的重点防控区域。以榆神矿区曹家滩矿井特厚煤层综放开采为工程背景，分析了邻空动压巷道强矿压显现机理，研究了邻空巷道围岩倾向和走向支承压力分布力学机制，提出于邻空巷道进行定向张拉爆破切顶卸压巷道围岩控制，并运用数值模拟及现场试验等方法对该技术的作用效果进行了综合研究。结果表明，特厚煤层综放开采条件下，工作面开采大空间采空区长悬臂结构断裂后形成台阶岩梁块体长度较大，其滑落失稳或关键层失稳均会引发强动压，该动压作用在煤柱上并进一步传递至超前区邻空巷道围岩是造成底鼓大变形的主要原因。于邻空巷道内进行定向切顶卸压后，可减弱本工作面后方采空区顶板与煤柱间的承压，邻空巷道围岩应力向远离巷道方向转移，应力峰值降低，应力范围减小。现场开展了不同切顶方式下的现场工程试验，基于定向张拉爆破的深孔切顶卸压技术可有效减小特厚煤层工作面端头区邻空动压巷道的围岩压力，定向切顶后邻空动压巷道超前支架平均荷载降低11%，巷旁煤柱体应力峰值降低10%，巷内底鼓严重段平均变形减小65%，有效提高了巷道稳定性，为特厚煤层综放开采邻空动压巷道强矿压大变形控制提供了一种有效手段。

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煤炭科学技术

2023年第02期

1136

557
动载扰动下深井护巷煤柱失稳破坏机理

作者(Author)：邢闯闯, 王俊, 宁建国, 沈圳

摘要：深部矿井护巷煤柱常处于“三高一扰动”的复杂环境，护巷煤柱稳定性对煤矿通风、运输与行人起着关键作用。针对动载扰动下深井护巷煤柱已发生突变失稳的问题，以新河煤矿-980 m水平3煤层6302工作面南部集中大巷保护煤柱为工程背景，基于FLAC3D模拟软件研究了动载扰动下深部护巷煤柱破坏失稳演化过程，分析了动载强度、煤柱尺度对煤柱动力破坏演化的影响规律，进而建立了护巷煤柱动力失稳尖点突变失稳模型和判别式，揭示了动载作用下深井护巷煤柱破坏特征及突变失稳机理。研究表明：(1)增大护巷煤柱尺寸能够提高稳定性，减小其失稳破坏的几率；(2)外部动载冲击强度越大，护巷煤柱易发生整体失稳破坏；(3)基于护巷煤柱承载力学模型，利用尖点突变模型和弹性薄板理论推演了与外部动载强度、煤柱尺寸等因素有关的煤柱稳定性判别式，提出了动载扰动下深井护巷煤柱失稳破坏判别方法，并进行了工程验证。研究成果丰富了煤柱失稳类冲击地压的预防和控制理论体系，为现场工作面回采护巷煤柱的留设及维护提供可靠的理论指导。

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煤炭科学技术

2023年第03期

193

133
无煤柱自成巷力学原理及其工法

作者(Author)：何满潮, 高玉兵, 盖秋凯, 杨军

摘要：煤炭是我国的支柱能源，煤炭工业是关系我国能源安全的重要基础产业。长期以来，我国地下煤炭资源开采一直以井工长壁121工法为主，这种开采体系存在煤炭资源浪费、巷道掘进率高、煤柱应力集中等问题。为解决现行开采体系存在的安全、开采成本和煤炭采出率三大瓶颈和突出问题，建立了基于采矿损伤不变量方程的采矿工程模型，分析了无煤柱自成巷力学原理。在此基础上，研发了顶板定向预裂卸压、NPR锚杆/索支护等成巷控制关键技术，实现了“拉得住、切得开、下得来、护得好”的技术目标，形成了无煤柱自成巷110/N00工法开采体系。110工法把采煤与掘进2套工序初步统一起来，使每个采煤工作面减少1条巷道的掘进，实现了无煤柱开采。N00工法则把采煤与掘进2套工序有机统一起来，利用矿压自动成巷，从而取消了回采巷道的掘进，彻底消除了采掘接续紧张的“老大难”问题。现场实践表明，110工法通过超前工作面预裂切顶卸压，利用矿山压力做功和垮落矸石的碎胀性实现留巷围岩自平衡。N00工法革新了原有采煤工艺，改变了传统采煤系统布局，实现了全采区无巷道掘进和无煤柱开采。

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煤炭科学技术

2023年第01期

1093

2224
西部矿区弱胶结地层工程围岩稳定性控制研究进展

作者(Author)：纪洪广, 孙利辉, 宋朝阳, 张月征, 王九红, 孟志强

摘要：我国西部矿区开采地层主要由侏罗系、白垩系地层构成，该地层岩石总体表现为强度低、胶结性差、易崩解等特性，属于弱胶结岩石。弱胶结地层工程围岩与中东部矿区地层岩石差异性较大，工作面顶板控制、巷道围岩控制等采用传统的控制技术很难有效保障工程的安全性，常出现巷道大变形失稳、工作面压架、突水、溃沙、冲击地压等灾害。通过大量的调研和室内试验，获得弱胶结岩石抗拉、抗压等力学指标远小于中东部矿区同类岩石力学指标，建立了多因素耦合作用下的弱胶结岩石的变异程度评估指标体系，初步获得了典型矿区弱胶结岩石的变异性程度。以红庆河煤矿弱胶结岩石为例，发现了弱胶结岩石在力、水等载荷作用下，具有“类相变”现象，分析了胶结度对类相变现象的影响，给出了弱胶结粗粒砂岩的“类相变”状态特征及其敏感性参数。分析了导致工作面支架压架、突水溃沙灾害发生的覆岩垮落带、断裂带动态发育规律以及巷道围岩大变形规律，推演了弱胶结地层大采高工作面不同开采阶段垮落带动态变化表达式，建立了支架-围岩相互作用模型，给出了工作面来压和非来压期间支架工作阻力；针对弱胶结地层的松散弱特性，提出了巷道围岩双壳加固技术，可为工作面安全开采和巷道围岩控制提供保障。

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煤炭科学技术

2023年第01期

283

437
再论我国沿空留巷技术发展现状及改进建议

作者(Author)：华心祝, 李琛, 刘啸, 郭永建, 祁亚宝, 陈登红

摘要：在2006年发表的《我国沿空留巷支护技术发展现状及改进建议》一文的基础上，总结了21世纪以来我国沿空留巷技术的新发展，包括巷旁充填的施工工艺与方法，由高水、膏体充填发展为柔模墙体及超前柱式支护，使得支护强度和隔绝密闭性有了极大地提升，并且具有了一定柔性以适应顶板的下沉；经过20余年的发展，沿空巷道巷内基本支护具有了高预紧力、高强度、高刚度和大延伸率的特性，能够有效控制巷道围岩的大变形，实现及时主动支护，并普遍辅以单体支柱作为巷内补强支护，进一步保持围岩的稳定性与完整性；统计分析了部分沿空巷道的支护形式及留巷效果，愈发说明了沿空留巷的成功与否是巷旁支护和巷内支护共同作用的结果。介绍了无巷旁充填切顶卸压沿空留巷新技术，包括卸压原理、切顶方法、切顶参数及切顶后巷内的支护方式及其工程应用等。阐述了近年来我国在沿空留巷理论研究方面取得的新成果，包含充填体的切顶阻力和支护阻力，充填体与围岩之间的相互作用关系及受力变形特征，切顶卸压沿空留巷的围岩活动规律及其与支护体之间的相互作用关系等。指出了我国沿空留巷技术在巷旁支护、巷内支护及相关理论研究方面存在的技术问题与科学问题。最后从支护设计、围岩控制、研究方法、技术装备等方面出发，提出了今后我国沿空留巷技术的发展改进建议。

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煤炭科学技术

2023年第01期

1244

1452
基于蝶形破坏理论的深部巷道围岩控制技术研究

作者(Author)：王卫军, 范磊, 马谕杰, 袁超

摘要：现阶段巷道围岩控制仍是煤炭资源深部开采的重大难题之一，而围岩塑性的形成与发展是导致巷道大变形和破坏的主要原因。通过数值模拟研究了巷道塑性区形成与发展规律以及对巷道稳定性的影响，结合理论分析和室内试验研究了锚杆支护的作用机理并阐述了支护与围岩变形的内在关系，基于蝶形破坏理论探讨了深部巷道围岩的控制原理，提出深部巷道围岩控制技术并在工程中予以应用。结果显示：(1)锚杆支护能够有效减少围岩变形，但是无法控制巷道不发生变形，即在现有的支护水平下巷道存在着部分无法控制的围岩变形，即“给定变形”，且“给定变形”随巷道埋深的增加不断增大。(2)锚杆支护对于巷道围岩剪胀、滑移等非连续性变形的控制效果明显，而对于完整岩体的连续性变形的影响十分有限。因此，锚杆支护主要是通过控制巷道塑性区内岩体的非连续性变形进而控制巷道的总变形。(3)巷道总变形主要包括“给定变形”和“支护残余变形”2个部分。巷道围岩控制的主要途径就是减少“支护残余变形”。(4)锚杆支护的作用机理要求锚杆的锚固基础必须始终位于完整岩体中，因此巷道开挖后的塑性区形态以及塑性区在服务期内的发展规律对于锚杆支护方式的设计至关重要。巷道塑性区形态及其力学响应的差异性决定了巷道支护方式必须差异化设计。

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煤炭科学技术

2023年第01期

567

581