煤矿大断面托顶煤巷道变形机理及控制技术研究 被引量：12

1

作者 彭杨皓 杨捷 +1 位作者 程晋国 高雷 《矿业科学学报》 2017年第5期439-448,共10页

为了解决煤矿大断面托顶煤回采巷道支护问题,以王庄煤矿7105工作面运输巷为工程背景,通过数值模拟分析了大断面托顶煤巷道裸巷平衡时围岩塑性区形态、位移及应力演化规律;基于普氏自然平衡拱理论,建立了两帮稳定时大断面托顶煤巷道顶板... 为了解决煤矿大断面托顶煤回采巷道支护问题,以王庄煤矿7105工作面运输巷为工程背景,通过数值模拟分析了大断面托顶煤巷道裸巷平衡时围岩塑性区形态、位移及应力演化规律;基于普氏自然平衡拱理论,建立了两帮稳定时大断面托顶煤巷道顶板冒落拱力学模型,通过数学计算得到了分层冒落拱高度,运用两帮塑性区力学模型计算托顶煤巷道帮部塑性区宽度,结合数值模拟方法,设计了锚杆锚索联合支护参数和支护方案,并应用于工程实践。研究结果表明:巷道周边出现"蛙形"塑性区,顶板拉伸破坏区呈规则穹隆形,与巷道顶板普氏拱效应相吻合,托顶煤离层严重,冒落拱高度超过托顶煤厚度;两帮在该工况下塑性区发展有限,帮部较为稳定;在厚顶煤存在情况下,大断面托顶煤巷道变形特点是顶板最大,帮部次之,底板最小。现场监测结果证明,借助大断面托顶煤巷道顶板冒落拱力学模型、两帮塑性区力学模型理论计算,结合数值模拟比选的巷道锚杆支护参数和支护方案,能有效控制围岩变形,保持巷道稳定。 展开更多

关键词 煤矿 大断面 托顶煤巷道 离层 分层拱 塑性区 支护参数

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煤矿大断面托顶煤巷道围岩变形破坏机理 被引量：10

2

作者 彭杨皓 张书鹏 +2 位作者 张艺源 周桐 杨亚兵 《煤矿安全》 CAS 北大核心 2019年第5期263-268,272,共7页

为了解决煤矿大断面托顶煤巷道支护难题,借助理论分析、数值模拟等方法对王庄煤矿7105工作面运输巷围岩变形破坏机制进行研究,分析了不同巷道断面、顶煤厚度在无支护时的围岩塑性区、位移场、应力场的演化规律。结果表明,顶煤厚度对大... 为了解决煤矿大断面托顶煤巷道支护难题,借助理论分析、数值模拟等方法对王庄煤矿7105工作面运输巷围岩变形破坏机制进行研究,分析了不同巷道断面、顶煤厚度在无支护时的围岩塑性区、位移场、应力场的演化规律。结果表明,顶煤厚度对大断面托顶煤巷道的稳定性影响重大,顶板下沉量随顶煤厚度增加而变大;随着巷道断面的扩大,围岩塑性区相应增加,两帮和顶板变化较大,底板无明显变化;适当减小顶煤厚度,即增大巷道高度,可有效控制巷道顶板变形,但应对巷道两帮加强支护;若巷道宽度,即跨度增大,顶板的位移量增加,应补打锚索加强顶板支护。监测结果显示,基于此结论设计的支护方案能有效地控制围岩变形。 展开更多

关键词 煤矿 大断面 托顶煤巷道 支护技术 数值模拟

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托顶煤巷道易片冒顶板变形机理与超前导管预注浆控制技术研究

3

作者 陈晓祥 韩文宇 《河南理工大学学报（自然科学版）》 CAS 北大核心 2024年第4期1-11,共11页

目的 为探究厚煤层易片冒区域托顶煤巷道顶板变形破坏机理,并对易片冒区托顶煤巷道顶板进行有效控制,方法 以常村煤矿2701工作面皮带运输巷为例,通过等截面梁理论分析托顶煤巷道顶板破断成因,研究托顶煤巷道顶板的稳定性与巷道宽度和顶... 目的 为探究厚煤层易片冒区域托顶煤巷道顶板变形破坏机理,并对易片冒区托顶煤巷道顶板进行有效控制,方法 以常村煤矿2701工作面皮带运输巷为例,通过等截面梁理论分析托顶煤巷道顶板破断成因,研究托顶煤巷道顶板的稳定性与巷道宽度和顶煤强度的关系。通过极限平衡准则得到巷帮位移的计算公式,证明托顶煤巷道具有帮顶协同变形机制。建立托顶煤巷道数值模型,研究巷道埋深、侧压系数、顶煤厚度和顶煤强度与托顶煤巷道围岩稳定性的关系。结果 结果表明:巷道埋深越大,其对托顶煤巷道两帮稳定性的影响越大;侧压系数的增加对巷道两帮和底鼓量的影响更大,对顶板影响较小;顶板下沉量与顶煤厚度呈正相关,底鼓量则与顶煤厚度呈负相关;顶煤强度的增加使巷道顶板下沉量与两帮移近量均近似呈线性减小趋势,底鼓量基本保持不变。结论 通过幂律型流体柱形渗透注浆扩散理论得到超前导管注浆半径,由此提出托顶煤巷道超前导管预注浆帮顶联合控制技术,成功控制易片冒托顶煤巷道顶板冒落问题,可为类似地质条件的托顶煤巷道顶板控制提供借鉴。 展开更多

关键词 厚煤层 托顶煤巷道 顶板破断机理 超前导管 注浆 帮顶联合控制技术

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托顶煤切顶留巷围岩控制技术研究

4

作者 张超 杨永康 《煤炭技术》 CAS 2024年第1期70-74,共5页

为了解决托顶煤巷道围岩变形难以控制的问题,运用理论分析、离散元数值模拟及现场工业试验相结合的方法对义棠煤业100602工作面切顶成巷围岩控制技术进行研究,分析了不同切顶高度、采高对留巷围岩变形影响规律。研究发现,适当增加切顶... 为了解决托顶煤巷道围岩变形难以控制的问题,运用理论分析、离散元数值模拟及现场工业试验相结合的方法对义棠煤业100602工作面切顶成巷围岩控制技术进行研究,分析了不同切顶高度、采高对留巷围岩变形影响规律。研究发现,适当增加切顶高度并降低采高有利于巷道围岩稳定,并确定开采技术参数为切顶高度24 m、采高6 m。现场监测结果显示,在合理的支护策略及开采工艺参数下,托顶煤切顶留巷围岩变形控制效果良好。 展开更多

关键词 托顶煤巷道 切顶留巷 围岩控制 数值模拟

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深井高应力托顶煤巷道锚索梁支护结构优化研究

5

作者 高乐 郭晓胜 刘勋 《煤矿机械》 2024年第9期125-128,共4页

针对深部地层中托顶煤巷道存在的支护难、顶板变形大等问题,采用数值模拟和室内试验方法,提出托顶煤巷道锚索梁π形钢结构参数优化方案,对比分析了U形钢和π形钢锚索梁支护结构优劣。结果表明:在施加荷载条件下,相较于U形钢,π形钢变形... 针对深部地层中托顶煤巷道存在的支护难、顶板变形大等问题,采用数值模拟和室内试验方法,提出托顶煤巷道锚索梁π形钢结构参数优化方案,对比分析了U形钢和π形钢锚索梁支护结构优劣。结果表明:在施加荷载条件下,相较于U形钢,π形钢变形量基本不变,其抗变形能力更强;在倾斜荷载作用下,π形钢梁的承载能力平均比U形钢高出12.0%,新型π形钢梁具备更大承载能力,支护效果更好。 展开更多

关键词 托顶煤巷道 π形钢 U形钢 支护结构

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锚索支护技术在托顶煤巷道中的应用 被引量：6

6

作者 杨久云 《煤矿安全》 CAS 北大核心 2006年第1期27-28,共2页

通过在徐州矿务集团张双楼矿7113工作面上下顺槽煤层顶板中采用锚网梁和锚索支护的实例,阐述了在托顶煤巷道掘进中如何选择巷道支护的经验。

关键词 锚索支护 托顶煤巷道 应用

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高偏应力煤巷围岩拉剪破裂特征及分区控制方法研究

7

作者 高永格 徐振铭 +5 位作者 洛锋 陈振 王鹏 李盟 高帅 何团 《采矿与岩层控制工程学报》 EI 北大核心 2024年第4期62-75,共14页

为获得高偏应力巷道围岩拉剪破裂特征并提出优化支护方案,以山西某矿孤岛工作面为背景,采用理论分析、数值模拟、相似模拟相结合的研究手段,分析了高偏应力条件下巷道围岩拉剪破裂分布特征及演化规律,揭示了托顶煤巷道围岩拉剪破裂机制... 为获得高偏应力巷道围岩拉剪破裂特征并提出优化支护方案,以山西某矿孤岛工作面为背景,采用理论分析、数值模拟、相似模拟相结合的研究手段,分析了高偏应力条件下巷道围岩拉剪破裂分布特征及演化规律,揭示了托顶煤巷道围岩拉剪破裂机制,提出了高偏应力条件下巷道围岩沿掘进方向的全长分区控制方法。研究结果表明:(1)当侧压系数λ为0.60时,巷道围岩两帮呈“楔形”破坏,顶底出现明显卸荷并在巷道围岩四角点处产生应力集中;侧压系数λ逐渐减小至0.24的过程中,巷道围岩以两帮破坏为基础,在剪切应力作用下“蝶叶”逐渐发育,并最终形成蝶形破裂。(2)开挖破坏区围岩的浅部存在拉剪混合破裂区域,以张拉破裂为主;围岩深部为剪切破裂。围岩破裂演化过程可划分为3个阶段,分别为环自由面的自身破坏阶段、“蝶叶”孕育扩展阶段和“蝶叶”扩展稳定阶段。(3)定义了基于巷道全长分区的应力阈值,提出了掘进巷道全长分区支护方法,可为后续采煤工作面巷道的差异化支护提供理论参考。 展开更多

关键词 高偏应力 拉剪破裂 托顶煤巷道 分区支护

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厚煤层大断面托顶煤巷道围岩稳定控制研究 被引量：5

8

作者 白志云 徐青云 +1 位作者 王爱国 赵涛 《煤矿安全》 CAS 北大核心 2022年第6期178-186,共9页

为解决龙泉煤矿4#煤层大断面托顶煤巷道稳定性问题,以龙泉煤矿4203工作面回风巷为研究对象,采用理论分析、数值模拟及现场实测相结合的方法对巷道稳定性进行研究;首先建立了巷道岩层稳定性力学分析模型,并推导了顶煤破碎位置计算公式,... 为解决龙泉煤矿4#煤层大断面托顶煤巷道稳定性问题,以龙泉煤矿4203工作面回风巷为研究对象,采用理论分析、数值模拟及现场实测相结合的方法对巷道稳定性进行研究;首先建立了巷道岩层稳定性力学分析模型,并推导了顶煤破碎位置计算公式,确定了影响顶煤破坏的主要因素;其次采用UDEC-Trigon模型对不同顶煤厚度下巷道的应力、塑性区及围岩位移量进行了分析。结果表明:巷道顶板发生剪切破坏与岩石内摩擦角及岩块(面)之间的摩擦角有关,且破坏位置在巷道两帮肩角位置。通过对比不同顶煤厚度下支护方案的支护效果,提出了4203工作面回风巷高预应力、高强度锚杆索及时支护巷道的围岩综合控制技术;优化后的支护方案在现场进行了应用,实测得出顶底板最大变形量为104 mm,两帮最大变形量为86 mm,实施效果得到明显提升。 展开更多

关键词 厚煤层 大断面 围岩控制 数值模拟 托顶煤巷道

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托顶煤巷道全锚索支护参数匹配性研究 被引量：5

9

作者 张云峰 张飞腾 +1 位作者 张永强 李冲 《矿业研究与开发》 CAS 北大核心 2021年第2期104-108,共5页

为解决80807工作面回风顺槽复合顶板下沉与支护体失效问题,对托顶煤巷道的变形特点与主控因素进行了研究,对比了不同支护体长度、预应力下的巷道支护效果,提出了双层钢筋网和长短锚索组合支护方案,并通过数值模拟进一步研究确定了不同... 为解决80807工作面回风顺槽复合顶板下沉与支护体失效问题,对托顶煤巷道的变形特点与主控因素进行了研究,对比了不同支护体长度、预应力下的巷道支护效果,提出了双层钢筋网和长短锚索组合支护方案,并通过数值模拟进一步研究确定了不同预应力匹配下的巷道变形与顶板应力分布情况,得出如下结论:顶板平均压应力随支护体预应力增长而升高,现场应优先提升短锚索预应力,长锚索预应力值应选取为260kN。根据研究结论确定了工业性试验方案,实施结果表明巷道围岩控制效果大幅改善。 展开更多

关键词 托顶煤巷道 锚索支护 锚索长度 预应力

原文传递

深部厚煤层沿底巷道两帮变形破坏机理研究

10

作者 单仁亮 彭杨皓 +2 位作者 张炜卓 单忠豪 王志恩 《采矿与安全工程学报》 EI CSCD 北大核心 2023年第4期730-742,共13页

为解决深部厚煤层沿底巷道变形大、围岩维护难题,以营盘壕煤矿2201工作面运输巷为工程背景,分析巷帮变形破坏特征及关键影响因素,基于巷帮应力状态分析,探讨巷帮围岩变形破坏机制,引入梁柱力学模型和剪切滑移破坏模型,确定巷帮综合破坏... 为解决深部厚煤层沿底巷道变形大、围岩维护难题,以营盘壕煤矿2201工作面运输巷为工程背景,分析巷帮变形破坏特征及关键影响因素,基于巷帮应力状态分析,探讨巷帮围岩变形破坏机制,引入梁柱力学模型和剪切滑移破坏模型,确定巷帮综合破坏深度和锚杆长度,并运用数值计算方法对其进行系统模拟研究和论证。结果表明:两帮上部片状破裂,中上部层状开裂,中部块状剥落碎胀鼓起明显;支护系统欠合理、巷帮煤体性质变化、断面大、地应力高是造成巷帮变形破坏的主要原因;巷帮围岩变形破坏表现为浅部动态卸荷劈裂破坏、中深部(单侧无侧限)单轴压缩劈裂破坏(合称为“H”型破坏)和深部不完全共轭剪切破坏(“Y”型破坏)的“H+Y”型破坏机制,能够解释现场调研发现的煤巷变形破坏特征和现象;梁柱力学模型和剪切滑移破坏模型能够反映巷帮围岩的稳定性,综合破坏深度等于拉伸(劈裂)破坏深度与剪切(压剪)破坏深度之和;数值模拟与理论分析结果较为一致。 展开更多

关键词 深部 厚煤层沿底巷道 托顶煤巷道 两帮 破坏机制 劈裂破坏 剪切破坏

原文传递

工作面过斜交空巷围岩控制技术研究

11

作者 柳军涛 要天富 +1 位作者 武德峰 高林生 《煤炭技术》 CAS 北大核心 2023年第9期68-73,共6页

针对工作面过空巷期间发生片帮、冒顶及压架等技术难题,以新大地公司综采工作面过斜交大断面托顶煤空巷为背景,建立了UDEC数值计算模型,反演分析了15405工作面回采期间残余煤柱应力演化规律、裂隙扩展特征以及表面位移变化规律,总结了... 针对工作面过空巷期间发生片帮、冒顶及压架等技术难题,以新大地公司综采工作面过斜交大断面托顶煤空巷为背景,建立了UDEC数值计算模型,反演分析了15405工作面回采期间残余煤柱应力演化规律、裂隙扩展特征以及表面位移变化规律,总结了工作面前方托顶煤空巷围岩失稳变形机理。基于密实充填控制思路,提出了高水材料分段密闭充填技术用于大断面托顶煤空巷围岩的稳定控制。现场试验效果良好,研究成果可指导类似地质条件下工作面过空巷期间的安全回采。 展开更多

关键词 大断面 托顶煤巷道 失稳机理 高水材料充填

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深部托顶煤巷道支护技术研究 被引量：2

12

作者 亓佳利 徐信增 于永春 《煤炭技术》 CAS 北大核心 2016年第3期81-83,共3页

针对新矿集团新巨龙煤矿-800 m水平托顶煤巷道围岩变形破坏严重的问题,通过现场调研,得出了该类巷道变形破坏特征,顶板变形破坏明显高于两帮。基于数值模拟,探讨了托顶煤巷道围岩的塑性破坏范围,提出了高强度锚网索联合支护,确定了支护... 针对新矿集团新巨龙煤矿-800 m水平托顶煤巷道围岩变形破坏严重的问题,通过现场调研,得出了该类巷道变形破坏特征,顶板变形破坏明显高于两帮。基于数值模拟,探讨了托顶煤巷道围岩的塑性破坏范围,提出了高强度锚网索联合支护,确定了支护参数,并将锚网索联合支护应用于现场,取得了较好支护效果,为此类托顶煤巷道的支护设计提供了借鉴。 展开更多

关键词 深部 托顶煤巷道 数值模拟 支护

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水力割缝扰动下三软托顶煤回采巷道支护技术研究

13

作者 姚丙傲 《技术与市场》 2021年第8期95-96,共2页

为解决工作面上、下底抽巷水力割缝时对工作面上、下顺槽的底板及煤层产生较大的扰动,导致掘进速度慢、围岩控制效果差的问题,针对赵家寨煤矿实际生产状况,采用重复利用底抽巷瓦斯抽采孔与本煤层长短循环钻孔相结合的掘进工作面超前注... 为解决工作面上、下底抽巷水力割缝时对工作面上、下顺槽的底板及煤层产生较大的扰动,导致掘进速度慢、围岩控制效果差的问题,针对赵家寨煤矿实际生产状况,采用重复利用底抽巷瓦斯抽采孔与本煤层长短循环钻孔相结合的掘进工作面超前注浆加固工艺,以及应用锚固力增强及防衰减技术装置进行锚杆(索)施工。结果表明:方案有效提高恶劣地段掘进工作面顶煤完整程度及巷道掘进速度,提升了水力割缝扰动区域锚杆(索)支护质量,巷道支护效果良好。 展开更多

关键词 三软煤层 托顶煤巷道 注浆加固 锚杆(索)支护

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特厚煤层大断面托顶煤巷道支护机理及应用研究 被引量：6

14

作者 汪占领 井庆贺 +3 位作者 石蒙 张洪清 张旭光 李寿君 《中国矿业》 2021年第3期66-69,82,共5页

为解决灵东煤矿Ⅱ3煤层大断面托顶煤巷道支护难题。本文采用原位测试、实验室测试以及数值模拟等综合分析方法,分析了顶煤的强度特征、护表构件面积对顶煤应力分布的影响等。结果表明,对于强度偏低、裂隙较发育、顶板稳定性较差的顶煤,... 为解决灵东煤矿Ⅱ3煤层大断面托顶煤巷道支护难题。本文采用原位测试、实验室测试以及数值模拟等综合分析方法,分析了顶煤的强度特征、护表构件面积对顶煤应力分布的影响等。结果表明,对于强度偏低、裂隙较发育、顶板稳定性较差的顶煤,通过提高锚杆锚索预紧力并匹配面积大的护表构件更有利于预应力的扩散,形成较大范围的压应力区,有利于控制顶煤的整体稳定。并成功将该理念应用于首采工作面回风巷支护,顶煤完整性得到很好保持,顶板下沉量只有70 mm左右,巷道围岩变形得到有效控制。本文为类似条件下巷道支护提供了有效手段。 展开更多

关键词 特厚煤层 大断面托顶煤巷道 高预应力 锚杆支护 支护机理

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深部托顶煤巷道锚索组合梁喷浆支护技术实践 被引量：4

15

作者 邹永德 曹建民 《煤炭科技》 2013年第1期63-65,共3页

锚杆支护巷道在托顶煤掘进时通常采用套棚加强支护,这种加强支护方式在深部巷道中使用效果不理想,变形、底鼓等现象较严重,影响通风、运输和行人安全。张双楼煤矿在9422轨道巷托顶煤段巷道试用了锚索组合梁喷浆的加强支护工艺。实践证明... 锚杆支护巷道在托顶煤掘进时通常采用套棚加强支护,这种加强支护方式在深部巷道中使用效果不理想,变形、底鼓等现象较严重,影响通风、运输和行人安全。张双楼煤矿在9422轨道巷托顶煤段巷道试用了锚索组合梁喷浆的加强支护工艺。实践证明,这种方式能有效地控制巷道变形,减少了卧底、刷帮等修护工作,减轻了工人的劳动强度,支护效果较明显。 展开更多

关键词 深部托顶煤巷道 锚索组合梁喷浆支护 支护参数

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大断面巷道支护技术研究 被引量：1

16

作者 王志强 星宁江 +1 位作者 张旭军 段建枝 《煤》 2014年第6期24-26,共3页

大断面托顶煤巷道支护已成为锚杆支护技术难点之一,结合王庄煤矿8101大采高工作面运输巷的顶板条件,利用大型三维数值模拟软件FLAC3D对锚杆支护参数进行优化,有效控制了巷道变形,为类似大断面托顶煤巷道支护设计提供了借鉴。

关键词 大采高综采 大断面托顶煤巷道 支护参数

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王村矿大断面巷道支护技术研究

17

作者 王健 《技术与市场》 2016年第5期164-165,共2页

大断面托顶煤巷道支护已成为锚杆支护技术难点之一,结合王村煤矿8128大采高工作而运输巷的顶板条件,利用大型三维数值模拟软件FLAC3D对锚杆支护参数进行优化,有效控制了巷道变形,为类似大断面托顶煤巷道支护设计提供了借鉴。

关键词 大采高综采 大断面托顶煤巷道 支护参数

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