中煤科工开采研究院有限公司天地科技股份有限公司 开采设计事业部煤炭科学研究总院 开采研究分院煤炭资源高效开采与洁净利用国家重点实验室
针对深部冲击地压巷道高应力、强冲击造成的强矿压显现难题,分析了深部冲击地压巷道围岩变形破坏特征,确定了导致深部冲击地压巷道强冲击显现的防控难点,揭示了巷道冲击破坏机制。在分析深部冲击地压巷道破坏机制的基础上,建立了深部冲击地压巷道围岩力学模型,分析了动、静叠加载荷、支护应力、围岩力学属性与莫尔圆间的相互作用关系,提出了深部冲击地压巷道“卸压-支护-防护”协同防控原理。通过对巷道围岩远、近场进行卸压,从动、静载荷角度降低巷道冲击能量和所受应力;利用高预应力、高强度、高延伸率及高冲击韧性“四高”锚杆(索)主动支护,结合围岩结构重塑技术,提高巷道围岩自承载和抗冲击能力;结合钢棚、缓冲垫层及防护支架,通过高阻尼作用快速抑制巷道围岩的冲击震动。通过协调“卸压-支护-防护”三种技术手段的时空关系,改变冲击地压巷道能量释放、传播及耗散形式。基于“卸压-支护-防护”协同防控原理,提出了深部冲击地压巷道“卸压-支护-防护”协同防控技术,开发了长、短孔分段水力压裂工艺,研发了配套的压裂机具和设备;研制了高冲击韧性锚杆(索)系列支护材料,大幅度提高了支护材料的强度和韧性;提出了以钢棚、缓冲垫层及防护支架为一体的巷道复合防护结构,复合防护结构能有效吸收巷道围岩内的冲击动能,抑制围岩震动。研究成果在蒙陕和义马典型冲击地压矿井开展了工业性试验,“卸压-支护-防护”协同防控技术改变了厚层坚硬岩层冲击能量释放形式,有效抵御了高动、静叠加载荷,减小了巷道围岩整体冲击变形,控制了深部冲击地压巷道围岩稳定。
1深部冲击地压巷道变形破坏机制
1.1 深部冲击地压巷道围岩变形破坏特征
1.2 深部冲击地压巷道防控难点
1.3 深部冲击地压巷道变形破坏机制
2深部冲击地压巷道“卸压-支护-防护”协同防控原理
2.1 深部冲击地压巷道围岩控制方法
2.2 深部冲击地压巷道“卸压-支护-防护”协同防控原理
3深部冲击地压巷道“卸压-支护-防护”协同防控技术
3.1 长、短孔分段水力压裂卸压技术
3.2高冲击韧性锚杆(索)研制及力学特性
3.3 钢棚、缓冲垫层及防护支架等复合结构吸能防护技术
3.4 “卸压-支护-防护”参数确定方法
4“卸压-支护-防护”协同防控技术实践
4.1 蒙陕某矿协同防控技术实践
4.2 义马常村矿协同防控技术实践
5结论
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