支护阻力

摘要： 针对泥质岩体采动巷道顶板下沉量大、冒顶事故频发等问题,以保德煤矿回采巷道为研究背景,分析了泥质岩体受采动影响时巷道顶板的变形破坏特征,提出了以接长锚杆为主的控顶对策。结果表明,泥质岩体巷道在回采期间顶板变形较为严重,通过改善巷道顶板锚杆(索)支护密度来进行控制围岩变形,发现其与支护强度的增加关联性较小,锚索甚至无法起到一定的支护作用。为此,提出了以控制冒顶为主的高延伸性能的支护方式,形成了以接长锚杆为主的控制对策,现场工程试验结果表明该技术能够与顶板协调变形,有效防止巷道冒顶。

摘要： 为了能够根据预期可靠度要求进行隧道支护参数逆向求解设计,基于软弱围岩失稳变形的极限状态方程与细菌觅食优化算法(BFOA)建立一种隧道可靠度逆向求解方法。实际应用过程中,首先采用概率图法验证围岩基本力学参数的分布特征;然后通过Monte Carlo抽样的方式,根据围岩变形极限状态方程建立隧道可靠度求解模型并以此作为优化算法的响应面函数;采用BFOA算法进行待求工程参数的寻优计算,实现能够满足预期结构可靠度的隧道支护阻力逆向求解。讨论所述方法搜索区间开度与迭代次数对计算精度与效率的影响,确定合理的寻优、抽样迭代次数阈值分别为1600、1×10^(5)次,并对围岩各物理参数的敏感性进行分析。结果表明,所述方法能够有效实现对隧道支护阻力的逆向求解,获得所需的工程设计指标。

摘要： 软岩巷道开采过程中,巷道的变形将不利于煤矿的安全开采,针对此情况,采用数值分析的形式对影响巷道变形的地应力及支护阻力的作用进行模拟分析,研究垂直应力、侧压系数及支护阻力对巷道变形的影响规律,从而为软岩巷道开采掘进过程中的支护系统设计提供参考,提高支护系统的稳定性,保证煤矿的开采安全。

摘要： 邢东矿采深在600~1300 m,围岩应力高,围岩破坏范围较大,两帮支撑失稳,支护体严重破坏。论文主要围绕着高应力破碎围岩矩形巷道的控制机理和控制技术两个方面,依次对矩形巷道支护阻力与围岩应力分布规律、围岩变形规律和支架材质、结构与承载能力的关系等方面,采用理论分析、数值模拟和现场试验等研究方法进行了系统性研究。研究结果如下:建立了加载支护阻力的应力分布计算模型,解决了以往无加载支护阻力计算矩形巷道围岩应力的弊端,揭示了加载支护阻力下的矩形巷道围岩应力分布规律,随支护强度增大巷道围岩移近量减小而呈负指数函数关系,当在支护强度不低于0.3 MPa的情况下,巷道围岩的变形破坏能达到巷道使用要求,从而确定了锚杆索主动支护和工字钢环形支架被动联合支护形式,为类似条件下矿井支护形式提供参考借鉴。

摘要： 针对近距离煤层采空区下液压支架合理选择支护阻力问题,以甘肃某矿5#煤层开采为研究背景,通过理论计算得出液压支架支护阻力为9275 kN。采用FLAC3D模拟软件研究分析不同支护强度下工作面顶板位移特征,得出液压支架支护阻力为10500 kN。结合理论计算与数值模拟结果,确定支架支护阻力应大于10500 kN,研究结果可为该矿井5#煤层开采液压支架选型提供理论参考。

摘要： 高水材料被广泛应用于不同条件下的薄及中厚煤层沿空留巷、部分条件较好的厚煤层沿空留巷,形成了丰富的高水材料充填沿空留巷围岩控制实践。基于高水材料充填沿空留巷理论研究和现场实践,以应力控制与围岩强化为主线,分析了充填留巷围岩在巷道掘进、工作面超前采动影响、留巷围岩调整稳定和邻近工作面复用4个阶段的应力与变形特征,提出了“基本顶二次破断”的覆岩顶板运动特征。以青龙同昌煤矿15102工作面沿空留巷为背景,数值模拟研究了留巷过程中围岩应力和塑性区分布特征,揭示了充填留巷覆岩基本顶的旋转下沉是留巷巷道所受外力的主要来源;在此基础上,提出了充填留巷围岩控制的关键区域,根据高水材料固结体的较强塑性变形特性,提出了高水材料充填沿空留巷围岩分时分区强化机理,确定了合理的高水材料充填体支护阻力计算式、留巷顶板离层计算式和实体煤帮的支护强度计算式,给出了高水材料充填沿空留巷围岩控制关键参数设计方法,关键参数包括充填体支护阻力(充填体宽度和强度)、顶板支护强度(巷内支护和临时支护)、实体煤帮支护强度。介绍了山西高平青龙同昌煤业15号煤层和赵庄煤业9号煤层高水充填沿空留巷围岩控制2个应用实例,留巷围岩变形控制效果良好。最后,提出了高水充填沿空留巷围岩控制技术的发展方向。

摘要： 针对目前国产履带行走支架在旺格维利式短壁采煤法中的作用开展研究,论述了从进口引进直至国产化的历程以及使用效果,分析了在不同短壁采煤法的配置与必要性,介绍了支护阻力计算公式,通过数值模拟研究了行走支架在开采期间同一支巷的不同位置、不同刀间煤柱宽度下的支护阻力、各个单立柱压力分布及变化规律,得出采空区侧和实体煤侧对立柱压力的影响情况,据此得出支护阻力主要影响因素与关系,并在现场实践中对立柱压力进行监测分析,验证了理论分析的正确性。结果表明,行走支架额定工作阻力能够满足使用要求,切顶线后支巷顶板不垮落是短壁安全开采的重要保障,且各个立柱压力同采空区范围、刀间煤柱宽度呈正相关关系,采空区侧要明显大于实体煤侧。

摘要： 掌握综放工作面来压和覆岩运移规律对综放工作面安全高效开采具有重要意义.以成庄煤矿4311综放工作面为工程背景,通过物理模拟对工作面覆岩垮落特征、矿压显现规律、支架载荷分布规律和覆岩"三带"发育特征进行了研究.结果表明:4311工作面初次来压步距58.5 m,周期来压步距11.5～27 m,平均18 m.工作面覆岩垮落呈现明显的"三带"分布规律,垮落带高度最大48 m,裂隙带高度最大169 m,煤层顶板169 m以上为弯曲下沉带.工作面推进222 m后达到充分采动,最大裂采比26.20,工作面顶板来压时,支架载荷一般大于3 500 kN/架,最大为4 115 kN/架,给出了合理的支架选型工作阻力为4 372～4 938 kN,4311综放工作面开采过程中没有出现压架现象.

摘要： 为研究厚煤层综放开采时矿山压力显现规律,选择合适的液压支架类型,以某矿31201工作面为背景,采用理论分析、FLAC3D数值模拟等方法,研究不同采高条件下工作面矿山压力显现规律,分析煤壁塑性区变化特征,选择合适的液压支架进行适应性验证.结果表明:开采高度对工作面前方超前支承压力变化规律影响较小,但是对煤壁塑性区范围影响较大,采高小于3.5 m时,煤壁塑性区范围较小,采高大于3.5 m时,煤壁出现较大范围塑性区;根据放顶煤开采条件,分析支撑高度、支护强度、工作阻力大小,确定了选择ZFY18000/25/39D液压支架具有合理性.

摘要： 为研究高瓦斯煤层冲击地压-瓦斯突出复合灾害问题,以高瓦斯煤层圆形断面巷道为例,以阜新恒大煤矿高瓦斯厚煤层运输平巷为工程背景,通过分析得到了冲击地压-瓦斯突出复合灾害的发生条件,分析了相关因素对临界塑性区半径和临界载荷的影响.结果表明:临界塑性区半径随模量比增大而增大,随泊松比增大而减小,随剪胀角增大而减小,随内摩擦角增大而减小;临界载荷随模量比增大而增大,随泊松比增大而减小,随剪胀角增大而减小,随内摩擦角增大而增大,随黏聚力增大而线性增大,随有效应力系数增大而线性增大,随支护阻力系数增大而线性增大,随原始瓦斯压力增大而线性增大,随巷道内壁瓦斯压力增大而线性减小,随瓦斯压力差的增大而增大.

摘要： 根据液压支架实际工作特性,运用基于连续介质力学的离散元方法(CDEM),建立了液压支架数值计算模型,将该液压支架置于工作面开采的实际物理过程中,实现了综采工作面开采过程中岩层运动与液压支架相互作用的动态数值模拟;以鄂尔多斯矿区某矿综采工作面覆岩条件及采场液压支架实际工作特性为基础,进行了综采工作面不同采高条件下的数值开采试验;直观的反映了不同采高条件下上覆岩层破断垮落过程、运动特征、平衡与失稳条件,以及支架围岩相互作用关系等,从而揭示了不同采高条件下液压支架支护阻力变化的内在因素;利用数值模拟记录的不同采高的液压支架支护阻力值,得出了特定条件下采高与液压支架支护阻力之间的定量关系.

摘要： 本文根据大量的实测和模拟研究,提出了浅埋煤层初次来压的"非对称三铰拱"和周期来压的"台阶岩梁"结构模型.基于顶板结构的稳定性分析,建立了支架与围岩的"给定失稳载荷"作用关系,提出并引入了载荷传递因子,确定了合理的支护阻力计算方法,形成了浅埋煤层顶板结构理论.

摘要： 沿空留巷符合绿色采矿、科学采矿的发展方向,但由于该类巷道顶板活动持续时间长、应力集中程度高、动压影响强烈,导致留巷变形严重.本文采用理论分析、三维数值模拟计算、物理模拟实验相结合的方法,系统研究了巷旁充填体支护阻力、顶板垮落规律与变形特征、围岩应力演化规律.得到了三种顶板条件下的巷旁支护阻力计算公式,模拟了三种典型每件下沿空留巷顶板垮落规律和变形特征;系统分析了三种典型顶板条件下巷道掘进、采动留巷、稳定过程中国岩应力动态发展与演化规律,得出了充填区域顶板承载性能对围岩应力分布的影响.提出了采动应力调整阶段动态让压、整体强化的留巷围岩控制思想,形成了"三位一体"强化支护技术体系.

摘要： 本发明公开了一种适应大变形隧道的径向阻力可控式支护结构及支护方法，属于隧道工程施工技术领域。包括初喷混凝土层、充气垫和钢板，初喷混凝土层设置于隧道内围岩表面上，将充气垫固定在钢板一侧上，并使钢板设置有充气垫的一侧靠近初喷混凝土层，钢板的拱脚处与围岩固定，对充气垫充气至安全压力值，钢板未设置充气垫接触的一侧设置有二次衬砌；充气垫上设置有充气阀门和定压放气阀门。本发明使支护结构能够适应超大变形的隧道以及非均匀变形的大变形隧道，均匀释放围岩压力，提高了隧道的安全性，降低了成本。

摘要： 一种从疲劳阻力状态中恢复工作阻力的煤矿巷道支护方法，包括如下步骤：(1)对围岩或煤体采用锚杆进行锚注支护，得到首次支护的巷道；(2)在所述巷道断面上设置至少四个为一组的监测点，使用固定测枪或钢尺，每一组监测点对应一个监测监控站，所述监测监控站每隔3-20米设置一组；(3)利用所述监测监控站对所述巷道位移量实施实时监控，当巷道位移量达到以下条件时，实施二次注浆适时补强，提振工作阻力：8％≥巷道位移量/巷道空间值≥6％。本发明能够较长时间保持巷道稳定，有利于安全生产，其维护成本低，支护效率高。

摘要： 本发明公开了一种适应大变形隧道的径向阻力可控式支护结构及支护方法，属于隧道工程施工技术领域。包括初喷混凝土层、充气垫和钢板，初喷混凝土层设置于隧道内围岩表面上，将充气垫固定在钢板一侧上，并使钢板设置有充气垫的一侧靠近初喷混凝土层，钢板的拱脚处与围岩固定，对充气垫充气至安全压力值，钢板未设置充气垫接触的一侧设置有二次衬砌；充气垫上设置有充气阀门和定压放气阀门。本发明使支护结构能够适应超大变形的隧道以及非均匀变形的大变形隧道，均匀释放围岩压力，提高了隧道的安全性，降低了成本。

摘要： 本发明涉及地矿技术领域，是一种防止矿井巷道变形塌落的支护技术，采用以下方式实现：采用锚注支护，将注浆锚杆置入巷道围岩内，注入带有压力的水泥浆液，在巷道表面置以水泥喷层作为封层，其特征在于，支护完成后实施监测监控，当巷道处于疲劳阻力的阶段时，对围岩进行再次注浆，使支护体适时补强。特别是当疲劳阻力即将丧失时，对支护体补强。本方法具有支护效果稳定的特点。

摘要： 一种带加强肋的高侧阻力锚杆支护结构，它由锚杆（1）、托盘（2）、螺母（3）和垫圈（5）组成，锚杆（1）分为锚固段（11）和自由段（12），锚固段（11）与自由段（12）为一体结构，锚固段（11）表面有凸起的加强肋，自由段（12）表面具有外螺纹，托盘（2）的中心处有开孔，锚杆自由段（12）可穿过托盘（2）中心的开孔，放入垫圈（5）后经螺母（3）紧固，以提高锚杆的预紧力。本实用新型能有效提高锚杆的锚固力，且托盘经过加强，不易发生弯曲变形。

摘要： 本发明公开了一种浅埋近距离煤层群开采顶板初次来压支架支护阻力的确定方法，通过物理模拟研究发现下煤层工作面初次来压(层间覆岩初次破断)时，关键层初次破断形成“非对称三铰拱结构”，结构上的载荷层为上煤层采空区垮落顶板。上煤层垮落顶板结构在下煤层采动后活化，与下煤层三铰拱结构共同形成“非对称三铰拱梁与拱壳载荷结构”。通过建立浅埋近距离煤层群下煤层关键层固支梁力学模型，修正关键层极限垮距计算公式，确定下煤层顶板结构块的参数。建立近距离煤层群下煤层开采初次来压的支架载荷计算模型。基于动静载荷作用，提出了初次来压的合理支架工作阻力确定方法，为浅埋近距离煤层群开采的顶板初次来压控制提供了理论依据。

摘要： 本发明公开了一种大倾角煤层群下工作面支护阻力的确定方法，涉及煤层开采技术领域。该方法包括：通过分析大倾角煤层群下煤层工作面顶板的倾向结构特征和走向结构特征，将工作面倾向结构载荷进行分区；根据工作面倾向结构载荷分区特征中工作面中区载荷最大特征，建立顶板结构分析模型；根据顶板结构分析模型和砌体梁结构分析方法，确定工作面中区支架工作阻力；根据工作面中区支架工作阻力和支架支护效率，确定大倾角煤层群下工作面支护阻力。本发明紧密结合大倾角煤层群下工作面顶板结构与支架载荷分区特征，建立大倾角煤层群下工作面综放开采支架受力与顶板结构力学模型，确定工作面合理的支护阻力，可为类似工作面开采支架选型提供借鉴。

摘要： 本发明公开了一种浅埋薄基岩煤层开采初次来压支护阻力的确定方法，涉及煤层开采技术领域。该方法包括：确定老顶未触矸的非对称三铰拱结构滑落失稳支护力和岩块长度；确定老顶触矸后的单斜岩块结构滑落失稳支护力；分析老顶未触矸的非对称三铰拱结构，建立浅埋薄基岩煤层开采初次来压的“支架‑围岩”关系模型；确定载荷传递系数；确定初次来压时老顶岩块的载荷；确定老顶结构滑落失稳传递的压力；确定直接顶岩柱的重量，确定浅埋薄基岩煤层老顶初次来压支护阻力。本发明充分考虑了浅埋薄基岩煤层初次来压的顶板结构，并通过建立力学模型进行解算，得出了初次来压期间支架合理的支护阻力，对实现矿井安全高效生产具有重要理论意义与实践价值。

摘要： 本发明公开了一种浅埋近距离煤层群顶板周期来压支护阻力确定方法，该方法包括：计算下煤层间隔岩层关键层台阶下沉量b1和上煤层已扰动关键层的台阶下沉量b2；确定浅埋近距离煤层群开采顶板周期破断结构形态；建立支架受力的力学模型；从下至上确定每个浅埋近距离煤层群开采顶板周期破断结构的支架静态载荷Pm；确定支架应提供的支护阻力P。因此，本发明提供的浅埋近距离煤层群顶板周期来压支护阻力确定方法，根据不同煤岩组合所导致的不同顶板结构形态对支架受力的影响及上煤层已采后下煤层开采顶板载荷层增大、受载不均和台阶下沉量较大等因素，建立三种力学模型，计算动静载荷作用下的浅埋近距离煤层群开采周期来压时的支架应提供的支护阻力。

摘要： 本发明提供了一种无煤柱切顶沿空留巷巷内顶板支护阻力计算方法，通过建立无煤柱切顶沿空留巷巷内顶板结构模型，依次确定基本顶上覆岩层作用力、基本顶结构滑落失稳传递作用力和切顶控制岩层结构传递作用力；通过计算基本顶上覆岩层作用力、基本顶结构滑落失稳传递作用力和切顶控制岩层结构传递作用力有效计算得到无煤柱切顶沿空留巷巷内顶板支护阻力，本发明的计算方法更加合理、准确的对巷内顶板的支护方法与参数进行确定，提高了对无煤柱切顶沿空留巷巷内顶板支护阻力计算的精确度。