“煤礦巷道支護理論與技術”專題_中國煤炭行業知識服務平臺

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主辦單位：煤炭科學研究總院有限公司、中國煤炭學會學術期刊工作委員會

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“煤礦巷道支護理論與技術”專題

來源：煤炭科學技術

值此煤礦巷道錨桿支護方式在我國應用65周年之際，集中報道我國煤礦巷道支護理論與技術研究進展方面取得的代表性成果十分必要。為推進我國煤礦巷道支護理論與技術發展進程，《煤炭科學技術》于2022年第6期策劃出版“煤礦巷道支護理論與技術”專題。共收到20余個單位的40余篇稿件，經過同行評議最終刊登7篇具有代表性的論文，涵蓋我國在巷道圍巖卸壓控制、高水充填沿空留巷、復雜條件巷道圍巖控制、深部硬巖巷道圍巖板裂試驗、光纖光柵錨桿受力監測、深井沿空留巷穩定控制等方面最新科技成果。

行業視野: 采礦
類別; 35個
關鍵詞; 31位
專家; 10篇
論文; 2347IP
點擊量; 43484次
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《煤炭科學技術》2022年第6期封面

作者(Author)：《煤炭科學技術》

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煤炭科學技術

2022年第06期

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849
《煤炭科學技術》2022年第6期“煤礦巷道支護理論與技術”專題編者按

作者(Author)：康紅普, 張農, 李桂臣

摘要：　　井工開采仍是當前我國煤礦開采的主要方式。煤層開采前需掘進各種類型的井筒、巷道與硐室。井巷工程的暢通與穩定是保證煤礦安全高效生產的基本前提，同時，井巷施工速度和維護成本直接影響煤礦的經濟效益。隨著煤礦開采深度逐年增加，綜采工作面開采強度成倍增長，巷道圍巖高地應力疊加強擾動加劇，致使圍巖變形與破壞特征發生明顯變化，突出表現為流變性、擴容性和沖擊性。巷道開挖后即表現為變形大、持續時間長、穩定性差，受工作面強烈采動影響后，圍巖變形與破壞進一步加劇，甚至出現頂板垮冒、沖擊地壓等災害事故;采煤工作面礦壓顯現強烈，煤壁片幫、頂板冒落及支架損壞現象突出?！　‘斍?，我國煤礦綜采技術裝備與礦井配套設施快速發展，煤礦井下回采巷道掘進和支護工程量大幅增加，“ 采掘失衡”“ 采掘接續” 矛盾成為制約煤礦安全高效集約化生產的核心難題之一。國內高等院校、科研院所、煤炭企業等積極開展相關研究，在軟巖、高應力、大變形、沖擊地壓、掘進支護一體化等巷道圍巖控制方面取得了許多創新性成果。國家重點研發計劃 “ 煤礦千米深井圍巖控制及智能開采技術” 等項目相繼驗收?！　≈荡嗣旱V巷道錨桿支護方式在我國應用 65 周年之際，集中報道我國煤礦巷道支護理論與技術研究進展方面取得的代表性成果十分必要。為推進我國煤礦巷道支護理論與技術發展進程，編輯部于 2022 年第 6 期策劃出版“ 煤礦巷道支護理論與技術” 專題。共收到 20 余個單位的 40 余篇稿件，經過同行評議最終刊登 7 篇具有代表性的論文，涵蓋我國在巷道圍巖卸壓控制、高水充填沿空留巷、復雜條件巷道圍巖控制、深部硬巖巷道圍巖板裂試驗、光纖光柵錨桿受力監測、深井沿空留巷穩定控制等方面最新科技成果?！　≈孕母兄x各位專家學者為專題撰稿! 感謝評審專家對專題稿件的細心評審! 特別感謝中煤科工開采研究院有限公司、中國礦業大學、徐州工程學院、中國礦業大學( 北京)、山東大學、東南大學、遼寧工程技術大學、湖南科技大學、西安科技大學等單位給予專題組織過程中的大力支持!

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煤炭科學技術

2022年第06期

183

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《煤炭科學技術》2022年第6期目次

作者(Author)：《煤炭科學技術》

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煤炭科學技術

2022年第06期

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煤礦巷道圍巖卸壓技術及應用

作者(Author)：康紅普, 姜鵬飛, 馮彥軍, 趙凱凱

摘要：煤礦巷道圍巖控制方法主要分為支護加固法和卸壓法，卸壓法是高應力、強采動巷道圍巖控制的有效手段。目前，我國煤礦已形成包括巷道布置法、巷道圍巖近場卸壓法及遠場卸壓法在內的巷道圍巖卸壓技術體系。介紹了巷道卸壓法分類及卸壓機理、影響因素和適用條件。巷道布置法的實質是將巷道布置在采空區下方、上方、邊緣及采空區內等應力降低區，是首選的、有效的卸壓法。巷道圍巖近場卸壓主要包括切縫、鉆孔、爆破及掘卸壓巷等方法，卸壓機理是在淺部圍巖形成一定的變形空間，減小圍巖向巷道空間的位移，并將淺部圍巖高應力轉移到深部。巷道圍巖遠場卸壓法主要有深孔爆破、水力壓裂法，通過切斷或弱化巷道上方的頂板，減小回采工作面采動對巷道穩定性的影響。近年來，水力壓裂技術得到廣泛應用，成為回采工作面堅硬頂板弱化、強采動巷道圍巖卸壓的有效措施。在實例分析中，介紹了區域水力壓裂和局部水力壓裂卸壓技術的應用情況，包括地質與生產條件、壓裂設計及卸壓效果。最后，分析了巷道卸壓法存在的問題，對今后的技術發展進行了展望。

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煤炭科學技術

2022年第06期

521

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高水材料充填沿空留巷應力控制與圍巖強化機理及應用

作者(Author)：柏建彪, 張自政, 王襄禹, 徐營, 閆帥, 徐軍

摘要：高水材料被廣泛應用于不同條件下的薄及中厚煤層沿空留巷、部分條件較好的厚煤層沿空留巷，形成了豐富的高水材料充填沿空留巷圍巖控制實踐?；诟咚牧铣涮钛乜樟粝锢碚撗芯亢同F場實踐，以應力控制與圍巖強化為主線，分析了充填留巷圍巖在巷道掘進、工作面超前采動影響、留巷圍巖調整穩定和鄰近工作面復用4個階段的應力與變形特征，提出了“基本頂二次破斷”的覆巖頂板運動特征。以青龍同昌煤礦15102工作面沿空留巷為背景，數值模擬研究了留巷過程中圍巖應力和塑性區分布特征，揭示了充填留巷覆巖基本頂的旋轉下沉是留巷巷道所受外力的主要來源；在此基礎上，提出了充填留巷圍巖控制的關鍵區域，根據高水材料固結體的較強塑性變形特性，提出了高水材料充填沿空留巷圍巖分時分區強化機理，確定了合理的高水材料充填體支護阻力計算式、留巷頂板離層計算式和實體煤幫的支護強度計算式，給出了高水材料充填沿空留巷圍巖控制關鍵參數設計方法，關鍵參數包括充填體支護阻力（充填體寬度和強度）、頂板支護強度（巷內支護和臨時支護）、實體煤幫支護強度。介紹了山西高平青龍同昌煤業15號煤層和趙莊煤業9號煤層高水充填沿空留巷圍巖控制2個應用實例，留巷圍巖變形控制效果良好。最后，提出了高水充填沿空留巷圍巖控制技術的發展方向。

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煤炭科學技術

2022年第06期

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復雜條件下巷道圍巖控制技術研究進展

作者(Author)：李桂臣, 楊森, 孫元田, 許嘉徽, 李菁華

摘要：煤炭資源開采正不斷向深部邁進，面臨的復雜地質條件問題也日益突出。深部資源開采、地下空間開挖等深部巖石工程活動迅速增加，而這些工程活動的開展和巷道的穩定性密切相關。重點總結了復雜條件下煤礦巷道圍巖控制領域的相關成果，梳理了當下巷道圍巖控制面臨的主要復雜條件，劃分了工程地質條件和開采技術條件2類巷道復雜條件。闡明了各類復雜條件下巷道圍巖的變形破壞特征，指出了圍巖應力、圍巖性質和支護結構是巷道圍巖控制的3類基本對象，明確了圍巖應力環境惡化、圍巖性質劣化和支護體性能弱化3種失穩形式，在此基礎上揭示了不同地質環境與采掘時空關系下回采巷道的失穩機制。分析了現階段困難巷道圍巖控制基本機理：改善圍巖應力環境、改良圍巖性質與強化圍巖承載結構；詳述了基于卸壓、改性、支護與協同控制的圍巖控制技術在不同復雜條件巷道的階段性理論研究與技術應用現狀。同時，分析了泥質采動巷道滲流失穩與圍巖控制的典型工程案例，揭示了該類復雜困難條件的巷道圍巖失穩機理，提出了疏水泄壓、泥巖置換、分級注漿、高強度封層支護結構與底板結構等多種方法協同作用的高強度綜合修復與控制技術體系。最后，基于上述4方面研究，結合工程實踐，展望了未來復雜條件下巷道圍巖控制技術的發展趨勢。

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煤炭科學技術

2022年第06期

350

1877
深部硬巖巷道圍巖板裂破壞試驗研究進展與展望

作者(Author)：羅勇, 宮鳳強

摘要：深部硬巖巷道及隧道圍巖開挖后易誘發大致平行開挖面的板裂或層裂破壞現象，嚴重影響深部工程的穩定和安全。板裂現象的形成不僅與開挖前深部圍巖巖性、所處應力環境有關，還與巷道開挖過程中圍巖所經歷的應力路徑密切相關。室內試驗是研究深部圍巖板裂破壞的一種重要方法，而比照深部硬巖巷道開挖的應力條件和應力路徑開展室內試驗研究是獲得板裂破壞特征和科學揭示板裂破壞形成機制的關鍵。根據室內試驗研究所選的試樣類型出發，從實心長方體試樣板裂試驗、含預制孔洞試樣板裂試驗以及“先加載后孔內卸荷”板裂試驗三方面，重點介紹了板裂破壞室內試驗設備發展情況和取得的研究進展，總結了板裂破壞室內試驗研究中主要存在的問題和難題，提出了板裂破壞室內試驗研究的未來發展趨勢和方向：①研發與巖石性質相似的3D打印材料，構筑深部巖體大尺度巷道開挖模型試驗試樣；②研制能真實模擬巷道圍巖應力條件和應力路徑的大尺度、高噸位的真三軸試驗系統，實現三維應力環境中巷道開挖過程模擬；③開發能顯示圍巖實時變形、裂隙和應力狀態的監測技術和軟件。在此基礎上，開展室內巷道板裂破壞試驗模擬，并結合數值模擬試驗結果，總結板裂破壞特征和演化規律，獲得板裂破壞具體量化指標，并建立含關鍵指標的板裂破壞判據，揭示深部圍巖板裂破壞形成機制。

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煤炭科學技術

2022年第06期

232

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基于光纖光柵技術的巷道支護錨桿受力監測

作者(Author)：彭泓, 劉亞飛

摘要：錨桿支護效果決定了巷道支護的質量和效率，現實生產中一直存在錨桿崩斷導致支護失效的問題，給煤礦生產帶來了安全隱患。目前國內對錨桿監測主要應用錨桿（索）測力計、表貼式傳感器，但是測力計無法實現對錨桿桿體服役狀態的監測與分析，表貼式傳感器雖可以測量桿體受力但其工業應用效果較差。提出一種針對錨桿桿體受力進行監測的礦用光纖光柵錨桿傳感器技術，本傳感器利用光柵體積小且抗拉的優勢，將多個Bragg光柵鏈式連接并將其埋入錨桿，實現了對桿體受力變化規律的分析及對桿體破裂的預報預警功能。通過工業試驗對系統進行測試，在工作面前方200 m的位置安裝32組錨桿傳感器共160個數據采集點，應用自主研發的32通道解調設備對光柵數據進行采集存儲，結合工作面推進速度對數據進行分析驗證。結果表明：在工作面回采對錨桿桿體受力的影響范圍約為60 m，在60 m以外影響微弱，而進入50 m以后錨桿桿體受力變化顯著增加，同時區段平巷兩幫部分位置出現變形；處于內幫的錨桿桿體變化要比同一斷面上位于外幫的變化更為明顯，外幫桿體局部受力變化量約為30 kN，內幫桿體局部受力變化可達150 kN。單個錨桿桿體受力呈現非線性變化狀態，錨桿受力變化最大位置隨著工作面的推進而產生變化，受力主要集中在錨桿靠近托盤處的位置以及埋入巷幫中較深的部位；錨桿桿體變形受到軸向拉伸和徑向剪力的雙重作用；從錨桿單日受力分析得出，桿體并非處于一直變形過程中，在完成一次變形后桿體會進入穩定狀態直至下一次壓力或擾動到來。

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煤炭科學技術

2022年第06期

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