王牌 土木工程的发展 1687 - 8094 1687 - 8086 Hindawi 10.1155 / 2021/4676685 4676685 研究文章 分析巷道失稳的影响因素在高压力,特厚急倾斜煤层 https://orcid.org/0000 - 0002 - 1328 - 3295 荣 海 1 2 锅 丽婷 1 李 小燕 2 3 王 明 2 3 曲 Zeliang 2 3 陆 Mengsheng 2 3 郭 Kaipeng 1 4 Brunesi 埃 1 矿业学院 辽宁科技大学 阜新市 辽宁省 中国 lntu.edu.cn 2 工程实验室深矿井岩爆灾害的评估 济南 山东 中国 3 山东省煤炭地质研究所计划和探索 济南 山东 中国 4 矿山灾害预防和控制国家重点实验室基金创办的山东省科学技术部 山东科技大学 青岛 中国 sdust.edu.cn 2021年 13 9 2021年 2021年 8 4 2021年 18 8 2021年 13 9 2021年 2021年 版权©2021海荣et al。 这是一个开放的文章在知识共享归属许可下发布的,它允许无限制的使用,分布和繁殖在任何媒介,提供最初的工作是正确的引用。

为了解决煤矿巷道支架安全的问题在高应力条件下,提高煤矿安全、高效生产的控制对策围岩稳定和支持提出的优化方案和模型和数值模拟巷道锚杆支护系统的建立。基于锚杆支护理论和煤岩动态系统的失稳机理,提出了评价的支持效果和锚杆支护的优化参数,和矿山压力监测的方案和相应的支持建立优化系统。塌顶事故的螺栓和电缆支持打破Wudong煤矿巷道螺栓退出的现象。屋顶下降的原因进行了分析和提出解决方案,判断不同因素对巷道支架的影响。针对塌顶事故的北巷东翼+ 575水平的43 #煤层的北矿区Wudong煤矿、原因分析和支持建议。根据螺栓材料的性能和增粘剂,在实验室进行了理论研究。通过实验,结果表明,FRP螺栓直径不少于27毫米是首选的一边支持工作面采矿巷道,然后带肋钢螺栓直径不小于20毫米的非职业的脸,和锚杆的长度不少于松动圈的范围。因此,应该在巷道支架进行全长锚固,锚索的锚固长度应增加,应该改进和顶板的完整性,以便减少巷道顶板分离和完善支持效果。

 中国国家自然科学基金 51904145 工程实验室开放项目深矿井岩爆灾害评估 LMYK2020006 辽宁省自然科学基金 2019 - zd - 0045 辽宁省的教育部 LJ2019JL007 科学技术部 MDPC201806 1。介绍

因为不同的地质动态环境中,煤的应力分布特征和能量积累程度的身体在矿业领域的不同区域是不同的;因此,有压力上升的地区和煤岩体能量积累的高度( 1]。矿业工程活动的影响下,它将导致应力再分配,形成一个压力上升的地区,导致煤岩体的变形和破坏,甚至导致能量的释放。它会导致巷道不稳定和塌顶事故,导致岩石破裂。旨在确定巷道失稳的原因和变形和支持技术,谭et al。 2)提出了两种新的索引,即冲击能量速度煤岩组合和冲击能量指数速度卸围压的指标。煤炭岩爆倾向的评价体系,建立了岩爆的类型,和同步集成技术开发的钻井施工和预警针对岩爆问题的监控和预防煤矿深部开采。锅等。 3)基于围岩的动态响应和支持建立巷道围岩力学模型的“压力支持。”提出了巷道的支持对地面压力的影响应该从静态动态角度,初始应力条件下的岩爆巷道支架的远场应力大于临界压力,和能源条件阻止围岩能量吸收和吸收的能量大于远场的支持。窦等。 4]研究了能量和压力引起的岩爆条件动态加载和静态加载的叠加,叠加和岩爆诱导原则的动态和静态加载。江et al。 5]研究了岩爆的机制和法律在煤矿,变形和破坏法律和开采应力分布的间歇式煤的身体深处,能量场的时空演变。侯et al。 6)提出了围岩的强度加强理论。认为螺栓支持可以提高岩体的力学参数和属性在锚固区域,然后提高围岩的承载能力;同时,螺栓和岩体的锚固区域形成一个轴承结构,共同维护巷道的稳定。董et al。 7]提出的理论围岩松散区。认为在巷道开挖后,围岩的松动圈围岩中存在,和支持的主要荷载变形之间的相互作用中产生松动圈的形成和支持身体。根据松动圈的厚度,支持机制和相应的支持参数确定。跑等。 8)确定合并后的支持形式的“前梁+锚杆+锚索+金属网”在矩形巷道,根据围岩松动区理论。锅( 9)认为,岩石破裂起始的原则是,弹性脆性单一结构突破材料强度极限,材料不稳定,工程结构的动态不稳定的结果。刘等人。 10使用正交数值模拟方法),塑性区体积的变化规律,屋顶和地板运动和双面融合在不同螺栓长度,预装和前角螺栓安装角度系统地研究,正交设计多索引矩阵分析方法,提出了巷道锚杆支护的支持的支持工程方案进行了优化设计,并进行现场工业试验,最后,巷道支架和多指标评价的多因素分析的支持效果。左et al。 11)认为道路应该从整个空间,支持和等强度梁的理论支持深度提出了煤矿巷道;认为根据不同的巷道围岩的损伤程度,不同长度的螺栓应提供支持,因此巷道的围岩压力均匀。Zhang et al。 12结合模糊数学与可拓学,巷道支架的参数进行了优化。因此,巷道支架的问题有效解决。Cai et al。 13]分析了矿物成分通过XRD和SEM,并研究了弱了软岩的物理和力学性能。其次,利用实地调查的研究方法和物理模拟实验,研究了巷道失败和变形机理和控制技术,提出了耦合控制技术的“倒梯形”锚网索梁支撑结构与高强度和高预加载+直墙拱形巷道部分+完整部分喷射混凝土。李( 14]研究了弱保税屋顶系统的失稳机理,并提出了长锚索为主要因素,也就是说,屋顶多级控制技术涉及长锚和短锚电缆。孟et al。 15)采用了优化巷道断面形状和双层锚地平衡拱结构来解决巷道围岩稳定控制的问题极其薄弱层。王等人。 16)的弱胶结软岩石巷道易李1号矿为研究对象,通过分析巷道围岩变形和破坏的,和优化支持参数的数值模拟,提出了锚网电缆耦合方案的支持。黄( 17使用物理模拟和FLAC 3 d数值计算;结合自平衡平衡环理论,最优截面直墙的确定和反向拱弧,支持“锚索+钢梯+金属网灌浆。“杨et al。 18)采用机械的组合分析和数值模拟提出了一种支持系统的核心“高强度锚网梁和有线电视+喷射混凝土密封+地板锚灌浆”。太阳( 19]使用人工智能、室内试验、理论分析、工程调查提出了研究方法相结合的数值计算和现场测试。煤的流变模型,建立了巷道煤的流变参数使倒转,揭示巷道的流变机理;注浆的控制措施旋转注射加强提出了松散煤体内,它使一个重要贡献松散煤巷道流变学的研究和治疗。太阳( 20.建立了上覆岩层的断裂力学模型;利用mts - 815砂岩的岩石力学试验系统和疲劳损伤试验循环荷载下声发射系统,覆断层的灾害机理研究;变形和破坏法律深巷道围岩的力学行为的岩石在循环荷载下,能量耗散和疲劳损伤特性,和围岩变形的影响因素和变形机制下动态扰动进行了分析,并提出控制方案的围岩变形。风扇等。 21)提出的联合支持技术”螺栓网喷射混凝土积极支持+ 36 u钢支架+全脸螺栓灌浆”基于x射线衍射实验,扫描电子显微镜,物理测试,和岩石力学的现场监测;现场监测结果表明,改进后的支持方案可以有效地控制围岩的变形和塑性区扩展,并确保巷道的长期稳定和安全。陈( 22)建立了围岩应力和变形的力学模型直墙拱急倾斜煤层巷道,加上复杂的变量和保角变换理论和开采强度和倾角的影响;围岩应力和变形的解析解在不同开采强度和倾角是通过遗传算法,和开采强度和倾角的影响在大倾角巷道的失稳模式是显示从力学的角度。苏et al。 23)使用物理相似模拟试验方法,的变形和破坏特性和应力演化规律分层岩石巷道不同支持方法进行了研究,并分层岩石巷道的拱形特征从压力拱的角度进行了分析。楚et al。 24)进一步研究前后的应力、应变的分布之间的接触区巷道支架由数值模拟矿石和岩石。通过现场变形监测数据和矿石和岩石的物理力学参数,拉伸断裂的塑性区体积计算。比较分析螺栓的剪切破坏体积和总量的支持,拍摄克里特岛的支持,应用效果组合支护,喷射混凝土进行支持。最后,提出了分区支持矿山岩石接触区道路的方法。Yu et al。 25]研究了软岩的不对称变形和破坏巷道开挖后,和加强支持弱结构的不对称控制技术。王等人。 26)系统压力的变化特征,分析位移和塑性区围岩深部软岩之前和之后的道路模拟的支持。郭和歌曲 27)通过现场测量、矿物成分和水质分析,周围的岩石破碎和机械性能测试和数值模拟研究了不稳定的特点和机制水湿透屋顶巷道运输巷道。因此,巷道失稳的影响因素在水湿透屋檐下采空区的积水。姚明et al。( 28]探索富含水分煤层的顶板不稳定机理从微观和宏观方面:由于屋顶巷道开挖扰动引起的裂缝,直接顶含水层之间的水力联系,基本形成含水层。因为粉砂质泥岩是亲水矿物组成和微观结构断裂,吸水后很容易扩展;三维应力的作用下,分解破坏发生。同时,承载力的支持减弱,导致巷道顶板的不稳定。郑et al。 29日]分析了分层的屈曲机理地板力学理论,通过建立的力学模型与相等的间距下分层巷道的锚;起伏不稳定的力学判据建立了分层的地板,的帮助下提出了机械标准,和地板的稳定性是决定和评估,首先瓦解的岩层导致支持系统的失败。李等人。 30.)针对围岩变形和不稳定的问题薄层软地板巷道,屈曲失稳机理及控制技术的详细研究了薄层软层巷道通过整合理论分析,力学计算,数值模拟,地下测试和现场测量方法。据陆和姚 31日),层状岩体在地板上被认为是一种横向各向同性连续介质。根据煤层上覆岩层载荷分布特征,在任何时候地板应力的解析解导出煤矿后,变形的各向异性的影响参数对应力分布进行了分析。徐等。[32]讨论了断裂失稳机理及控制技术的窄煤柱的结合理论分析、数值模拟和现场测量,提出了综采放顶煤开采过程的支持方案采空区巷道的“高强度螺栓支持+煤柱顶板锚索槽钢复合结构+锚索加固”并进行了现场应用。下面讨论窄煤柱的破坏机理及其控制技术,支持计划的“高强度螺栓支持+屋顶锚索槽钢复合结构+锚索加固煤柱一侧”提出和应用现场。Zhang et al。 33]分析了结构性破坏的动态过程引起的巷道顶板关键块断裂和旋转过程条件下的采空区侧入口在矿业的脸,开车并提出了预应力组合支持技术,并进行了工程实践。郝et al。 34]使用现场测量、理论分析和数值模拟,和采矿巷道的失稳机理和主要影响因素进行了讨论。根据物理和机械性能和压力测试巷道的围岩的特点,提出了有针对性的解决方案。Vazaios等人预测岩爆、煤与瓦斯突出危险的巷道在不同开采深度基于有限离散单元法和其他方法( 35, 36]。

巷道支架,研究主要集中在附近的发生条件水平和轻轻倾斜煤层,很少有国内报道巷道失稳的原因及高应力条件下的变形与支护技术和陡峭的倾斜。北矿区Wudong煤矿神华新疆是一个高压力的急倾斜煤层。采矿巷道的扩展方向几乎是垂直于最大主应力的方向,并通过原位应力强烈压缩。它有一个重要的对巷道稳定性的影响;偶尔,顶板事故发生不同程度的下降,例如:

2017年4月17日,一个塌顶事故发生在南部的北东翼的巷道+ 575水平43 #煤层Wudong北矿区的矿井。道路充满了煤岩渣,这严重影响矿井的安全生产。本文分析了地质动态条件,随着断层结构部门,现场监测、室内试验和数值模拟。在这篇文章中,巷道失稳的原因和屋顶Wudong高压力下降急倾斜特厚煤层进行了详细分析并给出一些建议。它提供了依据和方向进行进一步优化Wudong煤矿巷道支架,和技术支持和安全在煤矿安全、高效生产。它提供了重要的支持技术进步和可持续发展的矿山具有类似条件。

 2。分析问题Wudong矿山领域的支持 2.1。我的概况

Wudong煤矿位于东部的煤田,西北的肢体Bogda山背斜,北部yaomengshan Lucaogou逆断层。Wudong煤矿位于Bogda山断裂带系统,北高南低。最高海拔934米,最低是739.20米,相对高度和最大的区别是130米。一般来说,不同高度为60米。它位于北脚之间Bogda山和准噶尔盆地的东南边。大部分的结构在该地区的趋势,和中生代地层构成不对称线性紧折叠。Wudong雷区属于山前丘陵带北Bogda脚;小山谷交错,大规模的沟壑主要是南北,在该地区没有露头,他们中的大多数是由第四纪黄土和砂质壤土。由于煤矿工作区域,历史悠久的大部分开发采空区地面塌陷坑;据粗略统计,平均每100米有一个崩溃,每200米的矿井。 The Wudong mining area is located in the southeast of Zhunnan coalfield, it belongs to piedmont secondary tectonic unit, it is distributed in the northeast direction, and it is basically consistent with the distribution direction of the Tianshan latitudinal structural system. The minefield is located in the north and south wings of the Badaowan syncline, a secondary fold in the Piedmont depression of Urumqi. Large structures in the mining area include qidaowan anticline, Badaowan syncline, wanyaogou thrust fault, and baiyangnangou anticline.

南矿区Wudong煤矿位于南八向斜的翅膀,它包括32个含煤床。主要煤层是B1 + 2和B3 + 6煤。B1 + 2煤层的最大厚度是39.45米,最小厚度31.83米,平均厚度为37.45米。B3 + 6煤层的最大厚度是52.3米,最小厚度85.39米,平均厚度为48.87米。煤层的倾角是87度,它属于急倾斜煤层。的两组煤岩墙隔开,从西到东堤逐渐变薄,53米和110米之间的变异范围。主要可开采的煤层在北方矿区煤层43岁和45。伪煤层的屋顶是碳质泥岩、泥岩厚度约为1 m∼3 m。直接的屋顶是粉砂岩或砂质泥岩;主要的屋顶是粉砂岩、细砂岩或中砂岩、煤层的伪地板地板炭质泥岩、泥岩; and the direct bottom is siltstone. The occurrence characteristics of coal seams in the Wudong coal mine are shown in Figure 1。由于自然因素,巷道失稳变形和塌顶事故经常发生在北矿区开采的过程。

Wudong煤矿的地质剖面图。

 2.2。因素构造应力场的雷区

从地壳活动的速度判断,判断的标准强烈活动断裂是:自晚更新世中间,它是活跃的和强大的全新世,平均断层活动速率 v > 1毫米/,和历史地震震级 米≥7。适度的标准判断活动断裂如下:它晚更新世以来一直活跃的中间,和全新世活动是相对强劲,0.1毫米/ 一个≤ v ≤1毫米/ 一个5≤ 米< 7。判断的标准弱活性断层:晚更新世以来一直活跃的中间,和全新世活动是相对强劲,当 V < 0.1毫米/, 米< 5 ( 37]。的北部边缘Bogda断层是一个强大的压缩状态,如图 2。研究区是一个逆冲推覆体结构,其基本结构大致分为根逆冲断层区,中央分离层,和前压缩隆起区。从天山地区地壳活动,北部边缘Bogda Wudong雷区断层是在一个强大的压缩状态。在这个动态的影响下,大量的弹性变形能量积累。最大主应力的方向是北北西和西北,之间的差异最大主应力和最小主应力大,水平力梯度很大,和挤压应力的影响是显而易见的。地震Wudong矿山领域的数量越来越多,一年比一年;这表明地质动态条件越来越活跃,和矿区岩体的能量也增加了年复一年。

bogda断裂带的结构应力分布系统。

Wudong雷区继承了区域应力场的行为特征。原位应力是由水平压应力,最大主应力方向是N27.8°W。Wudong煤矿主要的采矿巷道煤层沿走向方向排列;罢工的方向巷道是N59°E,和最大主应力之间的角度和巷道的罢工是94度,接近垂直。如图 3煤矿,矿山巷道Wudong强烈受地应力的影响。它有一个重要的影响巷道支架的稳定性。

特征的原位应力Wudong雷区。

 2.3。结构性裂缝因素雷区

geo动态分区方法的应用级电流-电压故障结构部门Wudong矿山地质动态字段和条件进行了分析,故障是由地质动态分区,区域地质特征的动态显示。断裂的活动意味着变化的动态系统,导致能量的积累和提高。断层的运动结构使煤岩体的应力结构重新分配,和地壳的应力和能量释放。以V级裂缝图为例;本文的塌顶区域北东翼的巷道,巷道+ 575水平43 #煤层的北矿区Wudong煤矿结合V-level断层图,如图 4。

V级故障的地图Wudong雷区。

从图可以看出 5,屋顶面积受到V-5活断层的影响。它离V-5活断层发生近180,如图 5。V-5活断层的活动提供电源和能源基础煤岩体在塌顶区。此外,之间有交集点北巷东翼的煤层+ 575 V-5断层和iv 3断层,分别。十字路口点是434米和2278米的北巷东翼的+ 575煤层。因此,有可能塌顶在十字路口。

塌顶区和故障定位之间的关系。

 2.4。实验研究在螺栓的应力分析身体和增粘剂

螺栓的抗拉强度是螺栓力学性能最重要的指标之一。目前,锚hbr335 Wudong煤矿中使用的材料。出于这个原因,我们进行了螺栓的抗拔试验Wudong煤矿。螺栓滑动的现象出现在实验中,因此,拉拔力有一个小变化。实验过程如图 6。实验结果如表所示 1。

图纸螺栓体的过程。杆体(a)安装。(b)破碎的杆。(c)杆的失效模式。

螺纹钢的测试结果。

数量 原始的长度延伸部分(毫米) 拉伸长度(毫米) 杆直径(毫米) 杆的伸长(%) 抗拔力(kN)
实际的测量 平均值 实际的测量 平均值
1 # 205.50 39.28 20.05 19.11 20.61 188年 189年
2 # 203.20 42.40 20.10 20.86 185年
3 # 201.56 44.10 20.08 21.87 194年

从实验结果可以看出,钢筋螺栓体的力学参数Wudong煤矿,也就是说,抗拔力189 kN,抗拉强度601 MPa,杆体和伸长20.61%,满足Wudong煤矿的支持材料标准。因此,材料的螺栓的身体和财产Wudong煤矿的原因不是塌顶支持Wudong煤矿巷道。

锚的长度也对支持的效果有一定的影响,为了主的锚杆支护效果不同的螺栓长度。锚固性能1 m×1 m×1米的混凝土块与150毫米和300毫米锚固长度在实验室测试。在实验期间, ZY便携式螺栓绘图仪器和千分表用来施加压力和螺栓位移测试,分别。实验过程如图 7。拉拔力螺旋钢螺栓(安克雷奇150毫米)如图 8。拉拔力螺旋钢螺栓(安克雷奇300毫米)如图 9。

拉拔力试验不同的螺栓。

拉拔力螺旋钢螺栓(安克雷奇150毫米)。

拉拔力螺旋钢螺栓(安克雷奇300毫米)。

总结不同锚固长度的螺栓的抗拔力表所示 2。在分析实验结果,发现当锚长度是150毫米,螺栓的抗拔力可达60多个kN;锚固长度是300毫米时,锚力增加了50%,从而增加在巷道支架螺栓的长度。建议应该使用全长锚固在巷道支架。它可以显著提高螺栓的质量支持。

总结抗拔力不同的锚固长度的螺栓。

类型 数量 设计锚固长度(毫米) 实际锚固长度(毫米) 杆直径(毫米) 破坏载荷(kN) 平均值(kN)
螺纹钢筋 1 150年 161年 20. 93.0 96.7
2 178年 102.5
3 164年 94.5
4 300年 285年 142.3 145.1
5 278年 144.2
6 293年 148.9

树脂锚固剂具有良好的性能。它有“双重快速和一个高的特点。”“双快和一个高”指实力快速增长、快速固化时间(调速),和高强度。增粘剂的力学参数用于Wudong煤矿进行测试。结果如表所示 3。为了测试其锚固性能,高度直径比的圆柱试样2±0.2和一个50毫米是用自制的模具规格和我结合剂(MSCKa23-35)为50毫米长×50毫米宽×50毫米高立方体标本用于单轴压缩和剪切测试,分别。圆柱形标本与高度直径比2±0.2和试件尺寸的50 mm×50 mm×50毫米(长×宽×高)进行了单轴压缩和剪切试验,分别。流程如图 10和 11,分别。

总结的力学参数结合剂用于Wudong煤矿。

类型 抗压强度(MPa) 弹性模量(GPa) 泊松比 凝聚力(MPa) 内摩擦角(°)
增粘剂(MSCKa23-35) 62.02 13.03 0.26 9.42 33.97

单轴压缩试验和失败标本的过程。(一)标本安装。(b)失败的标本。

剪切试验过程和失败的标本。(一)标本安装。(b)剪切角58度。

根据实验结果,锚固剂的抗压强度Wudong煤矿是一致的标准超过60 MPa的检验要求。因此,增粘剂不是主要原因影响Wudong煤矿的支持效果。

 3所示。监控设备和实验方案 3.1。巷道围岩结构的检测 3.1.1。监测设备

YTJ20类型地层检测记录仪主要用于监控+ 575水平43 #煤层在北方Wudong煤矿矿区,如图 12。

YTJ20类型岩石探索记录器。

 3.1.2。监测方案和结果分析

两个测试钻粉被安排在北巷北矿区的煤层43 Wudong煤矿:每个屋顶,一个,另一个用于每一个隧道的两面。野外数据采集的结果与YTJ 20层检测记录仪显示类型:

1 #巷道的围岩结构测试钻井现场相对破碎。有断裂现象,在不同深度的煤壁。骨折在平行钻孔更加严重。随着钻井深入,提高断裂现象。围岩的裂隙相对发达。有裂缝在平行钻孔和45°钻探。屋顶是相对完整;没有明显的破损和分离屋顶上钻探。如图 13,2 #实际检测的深度检测表面是3.7米- 6.6米。煤炭方面也相对破碎岩墙的裂缝发展相对于1 #检测不明显,但有一个现象的煤岩互层。测试钻井的屋顶也相对完整,而且没有明显的破损和屋顶上分离钻井,如图 14。在围岩结构的检测中,北矿区处于停止状态。因此,它不受开采影响的。

1 #检测平行钻孔面对煤炭的支持。

2 #并行测试钻井开采的煤炭的一面。

从检测结果来看,在北方Wudong煤矿矿区,双方的北巷43 + 575水平煤层相对破碎。因此,更要注意两边的道路的检测。在破碎的地区选择适当的支持方案。

 3.2。测试和分析了巷道围岩的松动区

巷道开挖之前。岩体的天然应力平衡状态,自然压力是原岩应力。巷道开挖后,应力对巷道围岩的重新分配。有一个在围岩应力变化区域。应力集中发生在这个区域。巷道周围的应力集中是最严重的。当应力超过强度极限或屈服极限围岩的巷道周围岩体破坏首先,或破裂,形成一定范围的宽松的地区在巷道周围。

摘要波谱参数的变化,如波速、波振幅、波形、光谱,检测过程中岩体的声波信号传播。通过这些变化,我们可以间接了解岩石的物理力学性质和结构特点大众媒体和岩体声波传播速度的变化,和巷道周围的围岩松动范围也可以间接获得。使用BA-II岩石超声波探伤仪测试岩石松动区+ 575水平巷道在矿区北部,北部的三个测试位置选择煤层巷道43岁即在标题巷道,1340米,1370米,1400米,分别。为了保证测试的可靠性,三个钻孔钻在每个间隔为1.5米的地方,如图 15。

测量孔的布局在43个煤层。

根据实地观察结果,锚定螺栓的塌顶区北巷东翼的+ 575水平43 #煤层的北矿区位于Wudong煤矿煤岩关节。在软弱岩层的面积。目前,螺栓的长度Wudong煤矿中使用的是2500毫米。螺栓支持时,暴露出锚杆的长度是100毫米。锚定到围岩的长度是700毫米。如果2500毫米长螺栓符合实际需求,宽松的环的厚度应小于1700毫米,如图 16。测试的结果。松动圈的范围在北巷43 #煤层1600 mm - 2000 mm + 575水平。平均值是1775毫米。螺栓的长度会议的塌顶区域北东翼的巷道+ 575煤层至少2575毫米。

测试曲线北巷道的围岩松动区43 #煤层的东翼+ 575水平。

螺栓长度的合理选择和螺栓的位置在软岩的主要贡献因素是塌顶事故。为了提高煤矿安全、高效开采,我们应该开展软弱地层的勘探。我们应该合理选择锚杆的长度,确保锚杆的支持效果和质量,并确保检测工作和强化支持工作同时进行。与此同时,我们也应该注意螺栓的身体和增粘剂的质量。

 3.3。数值模拟研究在矿山巷道工作面开采的影响

根据目的,+ 525开采水平的数值计算模型的表面范围在北方建立了Wudong煤矿矿区。分析了水平应力和垂直应力的影响+ 575水平开采煤层,和相邻煤层开采的影响采矿巷道。

3.3.1。影响分析+ 575水平在43 #煤层开采

罢工围岩的应力分布在43 #煤层+ 575水平工作面开采后才能知晓。最大推进应力是8 m在工作面前。为了分析矿业面临的影响深度方向地板,地板的垂直应力和水平应力数据在工作面前8 m提取当工作面100米。

为了分析上分层开采的影响下分层开采巷道,提取罢工压力数据层+ 550水平较低的采矿巷道。同时,使垂直应力和水平应力分布曲线在工作面前后,如图 17和 18。

垂直应力分布地层罢工在道路上分层开采后较低的部分。

水平应力分布沿走向的道路上分层开采后的低切。

从图可以看出 17工作面开采后,工作面背后的垂直压力下(采空区)减少。形成卸压区工作面时看到进步50米。最领先的垂直压力是10.9 MPa,峰值点距煤壁,15米和应力集中系数是1.6。100工作面推进时,最大领先的垂直应力为10.1 MPa,峰值点距煤壁15米,和应力集中系数是1.5。150工作面推进时,最大领先的垂直应力为10.7 MPa,峰值点距煤壁15米,和应力集中系数是1.6。200工作面推进时,最大领先的垂直应力为10.4 MPa,峰值点距煤壁15米,和应力集中系数是1.6。从垂直应力分布曲线可以看出上层后下层巷道挖掘。工作面开采后,较低的切片巷道的主要影响范围是130米。

从图可以看出 18工作面开采后,工作面背后的水平应力(采空区)减少。形成卸压区工作面时看到进步50米。11.1 MPa和最大领先水平应力峰值点距煤壁20米。应力集中系数是1.1。当工作面推进100米,最大水平应力主要为11.0 MPa,峰值点距煤壁,20.0米和应力集中系数是1.1。当工作面推进150米,最大水平应力主要为11.1 MPa,峰值点距煤壁20米,和应力集中系数是1.1。当工作面推进200米,最大水平应力主要为11.0 MPa,峰值点距煤壁20米,和应力集中系数是1.1。提前从水平应力的分布曲线,它是发现工作面开采后,较低的切片巷道的主要影响范围是130米。因此,当驱动下分层巷道,之间的距离开车的方向上分层巷道和驱动下分层巷道的方向应该是130 m,和矿压观测和动态压力应加强预防措施。

 3.3.2。研究在矿山巷道工作面开采的影响

+ 550水平推进不同距离后43 #煤层工作面Wudong北矿区的煤矿,垂直应力和水平应力分布沿煤层围岩的罢工数据所示 19和 20.。先进的垂直应力和水平应力曲线如图的工作面 21和 22。

围岩垂直应力分布走向不同推进距离。(一)推进50米。(b) 100米。(c) 150米。(d) 200米。

水平应力分布走向围岩不同推进距离。(一)推进50米。(b) 100米。(c) 150米。(d) 200米。

垂直应力分布在+ 550水平工作面开采后。

罢工水平应力分布在+ 550水平工作面开采。

从数据可以看出 19和 21,43 #煤层工作面开采后,在工作面前,垂直应力集中的方向形成屋顶和地板上。应力集中在5米到15米的范围在工作面前尤为重要。高应力区域的分布是均匀的沿层高度。高应力区主要分布在中间和下部分层高度、工作面坍塌,背后的屋顶上覆岩层和减压区(卸压区)在一定范围内形成的底板。的作用下破碎的围岩,垂直压力逐渐增加。减压区(卸压区)是在一定范围内形成的底板。在工作面不同推进距离,最大垂直应力的变化范围很小。从先进的垂直应力曲线,垂直应力的影响范围采矿后90米。

从数据可以看出 20.和 22,43 #煤层工作面开采后,水平应力集中形成前的工作面。应力集中在5米到15米的范围在工作面前尤为重要,高应力区主要分布在中下游地区沿分层高度,屋顶覆盖层是屈服在工作面,减压区(卸压区)是在一定范围内形成的底板。

海拔200米,最大水平应力为9.1 MPa,峰值点距煤壁5米,和应力集中系数是1.5。不同的工作面推进距离的变化范围的最大值主要的水平应力很小。从先进的水平应力曲线,开采后,水平应力的主要影响范围是75米。

总之,从分析可以看出,工作面开采后,垂直领导的最大价值是26.0 MPa和应力集中系数为3.5。最大的领先水平应力是9.1 MPa和应力集中系数为1.5。主要影响距离是110米,峰值点距煤壁5辆m。在45米的先进的工作面,垂直应力集中因素大于1.5,和采矿巷道工作面应加强推进支持在这个范围内。

 4所示。结论和建议 4.1。结论

最大主应力之间的角度和采矿巷道的罢工几乎是垂直Wudong煤矿,和采矿巷道强烈影响原位应力;这是一个重要的原因Wudong煤矿巷道支架的困难。

拉伸实验的螺栓体Wudong煤矿表明,螺栓的力学参数符合检验标准。考虑的影响强度和伸长棒材的支持作用,HRB500线程钢可用于Wudong煤矿巷道支架。增粘剂具有良好的性能,应该存储在一个合适的环境来避免失败。应该增加或全长锚固锚杆的长度应该被采纳。

松动圈测试结果表明,螺栓长度Wudong煤矿巷道一侧的2500毫米,宽松的环的厚度应小于1700毫米,和锚的有效长度应大于松动圈的大小。螺栓的长度会议的塌顶区域北东翼的巷道43 #煤层+ 575水平应该至少2575毫米。它可以紧缩和加强和改进破碎围岩的巷道围岩的支护效果。

根据数值模拟北矿区围岩垂直应力和水平应力的沿煤层走向进行了模拟和分析。开采后,先进的垂直的最大价值是26.0 MPa。应力集中系数为3.5,最大水平应力是9.1 MPa。应力集中系数为1.5,主要影响距离是110米。峰值点是5辆m远离煤壁。垂直应力集中系数大于1.5在45米先进的工作面。结果表明,工作面开采将对道路有一定的影响,和采矿巷道工作面应加强推进支持在这个范围内。

4.2。建议

建议增加螺栓的长度应在Wudong煤矿巷道支架。全长锚固应当采用尽可能改善巷道的锚定效应。它可以提高增粘剂的配方,降低其粘度,使用特殊的安装设备,减少手动安装的难度,提高安装效率。

高应力条件下陡坡,在煤矿的生产过程,随着工作面的发展,有必要检测周围煤岩体结构和监控我的压力,和及时的调整和更新计划的支持。

数据可用性

使用的数据来支持本研究的发现可以从相应的作者。

 的利益冲突

作者宣称没有利益冲突。

 确认

这项研究是由中国国家自然科学基金资助(批准号51904145),工程深矿井岩爆灾害评估实验室开放项目(批准号LMYK2020006),辽宁省自然科学基金项目指导性计划(批准号2019 - zd - 0045),辽宁省教育部项目(批准号LJ2019JL007)和矿山灾害预防和控制的国家重点实验室,成立了山东和科技部(批准号MDPC201806)。

 荣 H。 张 h·W。 梁 B。 煤岩动力系统的不稳定机制 coalae学报 2017年 7 1663年 1671年 棕褐色 y L。 郭 w . Y。 鑫 h . Q。 关键技术研究岩爆监测深部开采煤矿 coalae学报 2019年 44 1 160年 172年 锅 y S。 气 问:X。 王 答:W。 三阶段理论和技术对煤矿巷道岩爆的支持 coalae学报 2020年 45 5 1585年 1594年 窦 l . M。 他 J。 曹 Y。 叠加原理的静态和动态载荷及其预防煤矿 coalae学报 2015年 40 7 1469年 1476年 江 y D。 锅 y S。 江 f . X。 机制和预防岩爆的煤矿在中国 coalae学报 2014年 39 2 205年 213年 在香港 c·J。 研究深巷道围岩控制的关键技术 中国矿业大学和技术杂志》上 2017年 46 5 970年 978年 越南盾 f . T。 首歌 h·W。 郭 z H。 陆 s M。 梁 美国J。 支持在巷道围岩松弛区理论 coalae学报 1994年 1 21 32 跑 j·L。 王 h·S。 李 t . C。 支持技术的矩形巷道围岩松动圈理论的基础上 煤矿安全 2019年 50 7 135年 139年 锅 j·F。 开始研究岩石破裂理论及其成套技术在煤矿系统 coalae学报 2019年 44 1 173年 182年 刘 h . Y。 左 j . P。 刘 d . J。 基于正交矩阵分析优化巷道锚杆支护 《采矿与安全工程 2021年 38 1 84年 93年 左 j . P。 温 j . H。 胡 s Y。 理论模型和仿真研究等强度梁煤矿巷道深处的支持 coalae学报 2018年 43 S1 1 11 张 m . L。 张 y D。 霁 M。 优化巷道支架参数扩展基于模糊综合评价的方法 《采矿与安全工程 2016年 33 6 972年 978年 蔡 j·L。 你 M。 张 h·L。 围岩变形失稳机理及控制技术研究侏罗纪弱胶结的采矿巷道软岩 《采矿与安全工程 2020年 37 6 1114年 1122年 李 y L。 变形和失稳机理及控制技术的分层屋顶很大部分煤巷道Zhaozhuang我的 2017年 中国,北京 中国矿业大学和技术 孟 问:B。 汉 l . J。 乔 w·G。 数值模拟优化设计研究部分深部高应力软岩的巷道 《采矿与安全工程 2012年 29日 5 650年 656年 王 w·M。 高 X。 京 j . D。 研究螺栓网电缆耦合支护技术在弱胶结软岩石巷道 煤炭科学技术 2014年 42 1 23 26 黄 问:X。 郭 Q。 曹 J。 失效机理和支持技术的软岩大变形巷道 西安科技大学学报 2019年 39 6 934年 941年 杨 r S。 朱 Y。 李 y L。 底鼓机理和控制措施弱胶结层楼的软岩石巷道 《采矿与安全工程 2020年 37 3 443年 450年 太阳 y . T。 煤巷围岩流变机理,研究深松和控制措施 2020年 中国,北京 中国矿业大学和技术 太阳 y D。 研究巷道围岩失稳机理和控制的动态负荷下的深部开采上覆岩层断裂 2020年 沈阳,中国 辽宁工程技术大学 风扇 y Q。 刘 y . C。 赵 m Z。 围岩应力和位移的分布规律弱胶结软岩石巷道和支持技术 煤炭工程 2020年 52 4 84年 91年 陈 l 研究断裂演化和巷道围岩失稳机理的影响下急倾斜煤层开采 2020年 中国,北京 中国矿业大学和技术 苏 s . L。 顾 x W。 张 l 物理模拟试验研究轴承深分层岩石巷道的特征 中国矿业 2020年 29日 1 123年 128年 楚 Y Y。 任 g F。 邹 C。 我的不稳定分析和控制方法研究岩石接触区巷道 武汉大学学报(自然科学版) 2019年 52 11 975年 980年 余 Y。 白 j·B。 王 x Y。 不对称变形和破坏特征和软岩石巷道的稳定控制 《采矿与安全工程 2014年 31日 3 340年 346年 王 l·G。 个人喜好 X X。 越南盾 j . T。 棕褐色 x N。 数值模拟螺栓灌浆深度软岩石巷道的支持 岩土力学 2005年 6 983年 985年 郭 y . X。 首歌 x M。 下的顶板巷道失稳机理研究水湿透采空区积水 煤炭科学技术 2019年 47 11 36 43 姚 问:L。 李 x H。 陈 问:F。 研究不稳定性和故障特征和分类的水轴承砂岩顶板巷道 中国矿业大学和技术杂志》上 2013年 42 1 50 56 郑 w . X。 部 问:W。 王 C。 机械变形机制和不稳定层地板与相等的间距下锚巷道 煤矿安全 2019年 50 9 212年 215年 李 c . M。 谢 g . X。 林 y D。 变形控制机制和支持的实践与薄层状围岩巷道软弱层 《采矿与安全工程 2017年 34 5 948年 954年 陆 h·F。 姚 d . X。 研究层状岩体的应力分布和失败的深度挖掘 岩石力学与工程杂志》上 2014年 33 10 2030年 2039年 徐 问:Y。 黄 问:G。 张 g . C。 骨折不稳定的机理和控制技术的窄煤柱煤巷道受严重影响开采完全机械化放顶煤开采过程 《采矿与安全工程 2019年 36 5 941年 948年 张 N。 李 x H。 高 m . S。 预张力的支持和工程应用采空区侧入口在矿业开车的脸 岩石力学与工程杂志》上 2004年 12 2100年 2105年 郝 d . Y。 吴 y Z。 陈 h·J。 不稳定机制和控制开采巷道在短距离额外的厚煤层采空区 《煤 2019年 44 9 2682年 2690年 Vazaios 我。 Diederichs m . S。 功效 N。 评估应变破裂在深隧道通过使用有限离散单元法 《岩石力学与岩土工程 2019年 11 1 12 37 10.1016 / j.jrmge.2018.06.007 2 - s2.0 - 85059084694 苏萨 l·r·E。 米兰达 T。 苏萨 r·l·E。 Tinoco J。 使用数据挖掘技术在岩爆风险评估 工程 2017年 3 1 552年 558年 10.1016 / j.eng.2017.04.002 2 - s2.0 - 85036672371 中国的代码 GB 50021 - 2001。代码岩土工程调查 2002年 中国,北京 中国的代码,建设部的中华人民共和国