摘要：针对坚硬顶板难以及时垮落,造成工作面回采矿压强烈,巷道变形剧烈,治理难度大的问题,以马道头煤矿5209辅助运输巷为工程背景,通过现场调研、理论分析、围岩地质力学参数测试、工业性试验等多种手段,提出了基于单孔分段多次压裂为核心的特厚煤层坚硬顶板、强烈动压条件下巷道水力压裂切顶卸压控顶成套技术,包括钻孔布置、压裂参数、压裂装备及压裂工艺等。在5209辅助运输巷不同地段进行了单排孔和双排孔水力压裂切顶卸压现场工业性试验,工作面超前应力卸压以煤柱侧L孔为主,在终采线前方100 m范围增加采煤侧S孔卸压钻孔,并进行了现场试验与监测。压裂试验显示,K3粗粒砂岩最大起裂压力超过50 MPa,保压压力在15~30 MPa,压裂过程中临近观测孔出水效果较好,能够对坚硬难跨顶板实现分层分段预裂与软化。矿压监测数据表明:实施水力压裂切顶卸压后,动压巷道变形情况显著降低,巷道变形量降低70%,端头支架工作阻力降低35%,工作面回采超前应力影响距离从70 m降低至30 m内。研究成果在现场工程实践的成功实施,对于水力压裂切顶卸压技术在特厚煤层坚硬顶板工作面开采的推广应用提供了借鉴。

摘要：针对西山煤电集团公司杜儿坪矿近距煤层开采难题,采用理论分析和数值计算相结合的研究手段,分析下部巷道受上部采空区和煤柱集中应力的双重影响,对上部和下部煤层层间距离,以及下部巷道采用不同巷道布置方式条件下围岩分布特征作了对比分析,提出了下部巷道合理位置的选择和确定的方法,并进行了井下工程实践,取得了较好的支护效果,为同类条件下的工程应用提供了借鉴。

摘要：针对我国近距离煤层群开采现状和研究进展情况,以西山矿区杜儿坪矿实际条件为工程背景,采用理论分析和数值计算相结合的方法,分析上部煤层开采后残留煤柱集中应力对下部岩层应力分布状态的影响,分析不同煤柱尺寸、不同底板深度条件下煤柱集中应力在下部底板中传递规律,根据下部岩层应力分布特征划分不同应力区域,提出不同围岩应力条件下巷道支护对策,并进行井下工业试验,取得良好的支护效果。

摘要：针对坚硬顶板强动压巷道围岩变形破坏难控制的问题,以寺家庄15119回风巷为工程背景,采用理论分析、现场实测、数值模拟与工业试验的综合研究方法,研究了坚硬顶板回采巷道远近应力场演化规律及调控技术。研究表明:15119回风巷在留设25 m煤柱时由于坚硬顶板难垮落造成远场应力集中,且在演化过程中加剧了巷道围岩近场应力环境恶化,这是致使该类巷道围岩变形破坏的问题所在。巷道围岩远近应力场存在紧密的相互作用关系,远场的应力能够引起近场应力范围和大小的变化,从而对巷道围岩的变形与破坏时效及范围产生影响。基于此,提出了巷道围岩的远场与近场应力场调控原理,即在通过工程干预手段有效地调控远近应力场的分布、传导途径及其相互作用,以此实现围岩应力环境的优化和巷道稳定性的增强。依据该原理,提出了“无煤柱留墙掘巷+切顶卸压+强力支护”远近应力场调控技术方案,新方案先调整15119回风巷至邻近15117工作面1.5 m处的低应力区,然后在15117进风巷顶板水压裂预制裂缝卸压调控远场应力分布与传播途径,最后强化15119回风巷围岩支护,优化近场应力环境。工业性试验表明:新方案能够有效减弱远场应力对近场应力的叠加作用,新方案中压裂对应的15119回风巷顶底板移近量最大460 mm,两帮收缩量最大为430 mm,断面收缩率降低了26.1%。巷道围岩远近场应力调控方案取得了良好的控制效果,可为类似巷道提供理论依据与技术参考。

摘要：为提高锚杆杆尾螺纹段综合力学性能,在分析锚杆杆尾螺纹力学性能主要影响因素的基础上,对不同螺纹参数的锚杆螺纹段力学性能进行了试验研究,开发出螺纹力学性能测试试验台,加工不同公称直径、不同牙型、不同螺距等参数的螺纹段试件,进行多方案对比试验,得出不同螺纹结构参数与锚杆螺纹段力学性能的关系。试验结果表明:螺纹参数对锚杆螺纹段力学性能影响非常显著;通过减小螺纹的螺距,能够有效提高螺纹预紧力矩转化效率,并提高杆尾螺纹段的拉伸强度性能。

摘要：在分析煤矿巷道锚杆支护构件破坏形式与原因的基础上,研究了锚杆各构件,包括杆体、螺纹段、托板、球形垫圈及减摩垫圈的力学性能。采用理论计算与数值模拟分析了杆体与螺纹段在不同受力状态下的应力分布特征。在实验室进行了锚杆形状、参数对其锚固力及安装阻力影响的试验,托板压缩性能及锚杆尾部构件匹配性试验。研究了树脂锚固剂的力学性能及影响因素。研究结果表明:锚杆受拉伸、弯曲、扭转、剪切及其组合作用,煤矿巷道锚杆处于屈服是一种常态,杆体有4个位置易发生破断。螺纹显著改变了螺纹段表面及附近部位的应力分布,在螺纹牙底处出现明显的应力集中。拱形托板压缩变形可分为5个阶段,拱高必须达到一定值才能保证足够的承载能力。锚杆尾部构件几何形状、参数及力学性能应相互匹配,才能使锚杆处于较好的受力状态。树脂锚固剂应与杆体、钻孔匹配,保证锚杆-锚固剂、锚固剂-围岩之间界面有良好的黏结性能。研究成果已应用于多类困难巷道,大幅减少了锚杆支护构件的破坏,显著提高了巷道支护效果。

摘要：阳泉矿区地质构造形态属于大型不规则单斜构造,以叠加褶皱为主。采用小孔径水压致裂地应力测量装置,开展8对煤矿4层煤层巷道36处测点原位测试及分布规律研究。研究结果表明:阳泉矿区原岩应力总体以水平应力为主,属于构造应力场类型(σH>σv>σh),埋深较大的9#煤和8#煤局部所在区域属于自重应力场类型(σv>σH>σh)。矿区主采3#煤、8#煤和9#煤所处区域地应力值属于中等应力值水平,15#煤所处区域属于中等偏高应力值水平,最大水平主应力值为25.12MPa。基于实测数据,绘制了阳泉矿区地应力分布图,最大水平主应力具有明显的方向性和区域性,66.67%的测点最大水平主应力集中在NNE方向且分布在矿区中西部,而矿区南部最大水平主应力集中在NNW方向,水平地应力方向在桃河向斜附近发生偏转,这由该区域强烈叠加褶皱发育及桃河弧形向斜造成。水平主应力差值随着埋深增加而增大,但相同埋深下不同煤层所处区域水平主应力差值差别大、离散性强,这与不同煤层区域受褶皱运动影响差异大有关;矿区水平主应力差比集中在0.5附近,水平主应力差值大导致井下煤体受较大剪应力,稳定性差。获得了平均水平主应力与垂直主应力的比值k随深度变化关系式,且k值落在霍克-布朗内外包络线之内。研究成果对于阳泉矿区煤矿巷道围岩控制具有重要的参考价值。

摘要：针对高强度高预紧力锚杆支护技术在应用过程中存在锚杆尾部螺纹脆性断裂的问题,分析了锚杆螺纹断裂形式和原因,建立了锚杆尾部螺纹受力模型。根据断裂力学理论,得出裂纹应力强度因子大小表达式,并利用K准则,计算出在不同轴力和不同角度条件下锚杆发生断裂时裂纹临界尺寸ac大小,并提出了防止锚杆尾部螺纹脆断的措施。

摘要：从分析层状顶板离层特征和顶板离层观测的原理入手,结合现场观测结果,认为两基点离层指示仪的深浅基点应分别设置在与巷道顶板锚索锚杆上端头同一水平位置;各类回采巷道在经受工作面采动影响时,安设深基点的顶板岩层都将产生位移,因此,对锚杆锚索支护巷道进行顶板离层观测的同时,还必须开展巷道顶板下沉量观测,只有把这2种观测结果结合起来,才能准确和客观地评价巷道锚杆锚索支护效果以及巷道的稳定性。在全面分析研究不同顶板岩层赋存条件下锚杆锚索支护巷道的变形与离层的基础上,得到了各类巷道顶板离层的临界值。

摘要：为得到锚杆尾部螺纹段受力特性,采用数值模拟软件研究锚杆尾部螺纹段在拉伸、扭转、弯曲、剪切单项及复合应力作用下锚杆尾部螺纹段内部形成的应力场分布特征。研究结果表明:在不同应力的作用下,锚杆尾部螺纹段受力复杂,螺纹牙底出现不同程度的应力集中效应,其中弯曲角度对锚杆尾部螺纹段受力影响尤为明显,过大的弯曲角度对其受力相当不利。锚杆尾部螺纹段在转矩作用下牙底应力集中更加显著,准确控制转矩的大小可避免锚杆承受过大应力。