摘要：锚索锚固偏心现象普遍存在于岩土及地下支护工程中,对锚固系统工作性能存在一定的不利影响。采用理论分析和室内实验手段,初步探究锚固偏心问题的影响机制,明晰了偏心对锚索锚固性能的影响特征,基于自主研发锚固剂推送限位装置,对锚索锚固偏心问题的控制对策进行有效探索。研究结果表明:锚索树脂锚固偏心导致锚固剂–围岩界面处的剪应力及位移分布不均衡,锚索靠近侧锚固剂–围岩界面区域因达到剪应力及位移承载极限而容易发生破坏失效,削弱锚索锚固系统的承载性能;锚固偏心程度与锚索锚固试件的抗拉拔性能整体表现为负相关形式,锚固偏心严重时影响更为显著;锚固剂推送限位装置能够为锚固剂搅拌阶段的锚索提供有效的约束,使锚索能始终近似位于锚固孔中心区域,保证锚索锚固后具有良好的居中效果,装置的实际工作效果得到了室内实验的有效验证。研究成果增加了对锚索偏心锚固问题影响机制的认识,并对该问题的解决途径开展了创新性的尝试研究,有助于进一步保证和提升锚索的树脂锚固效果。

摘要：煤矿巷道下向锚固孔钻进是巷道围岩锚固控制的重要环节,成孔质量与锚固效果成正比。长期以来,小孔径下向锚固孔排渣困难是高质量快速成孔的瓶颈问题。因此,为了降低钻渣生成尺寸,提高排渣效率,利用理论分析、数值模拟、实验室实验及现场测试相结合的方法,研究了现有PDC两翼式钻头产渣尺寸及其周边钻渣运移特征,研发了一种小孔径下向锚固孔高效破岩钻头,优化了钻头进出液通道尺寸,并对设计钻头工作性能进行了分析验证。结果表明:现有PDC两翼式钻头在钻孔底部均会形成中心岩柱结构,其尺寸随钻头刀片间距的增加而增加。中心岩柱是大尺寸钻渣的主要来源,中心岩柱尺寸越大,产生的粒径>2.5 mm的钻渣平均尺寸也越大。改变刀片结构,消除孔底中心岩柱,可降低钻渣生成尺寸;现有钻头结构会造成钻渣局部聚集,导致钻渣上返能量损失;设计的高效破岩钻头因其结构优势较普通钻头更能够减少液渣混合流的能量损失,使钻渣具有更高的上返速度,更有利于钻渣顺利排出;高效破岩钻头的主副刀片会使钻孔底部形成平台结构,保证了孔底岩石均为切削破坏,消除了孔底中心岩柱,使钻渣平均尺寸明显低于其他类型钻头,也具有更高的破岩效率;现场试验结果表明,高效破岩钻头有效降低了钻渣生成尺寸,具有更高的成孔速度及排渣效率,工作性能良好。

摘要：针对沙吉海煤矿B10煤层工作面末采期间矿压显现剧烈、回撤期间顶板维护效果欠佳的问题,通过现场实测、数值模拟、理论分析等方法进行了系统研究。通过顶板钻孔窥视掌握了回撤通道顶板结构及裂隙发育情况;建立了回撤空间FLAC^(3D)数值模型,对比分析了预掘单回撤通道和自掘回撤通道2种方案下的围岩应力分布和塑性区演化规律;提出了回撤空间大破裂深度顶板层次控制原理,形成了以中长锚索为主导的回撤空间顶板层次控制方法,基于此进行了B1003W03工作面回撤通道顶板支护方案设计及围岩表面位移监测。结果表明:相较于预掘单回撤通道布置形式,自掘回撤通道形式下回撤空间围岩支承应力分布及塑性破坏范围均得到改善,设计支护方案可对浅部-中部-深部层位顶板进行有效针对性控制,监测数据显示回撤通道变形量较小,支护效果良好。

摘要：为揭示采动巷道顶板软弱夹层位态与冒顶的内在关联,以南山矿回采巷道为工程背景,采用理论分析、数值模拟、现场探测等综合研究方法,研究了含软弱夹层顶板采动巷道围岩破裂形态及冒顶机理.结果表明:巷道顶板整体的破裂形态主要取决于软弱夹层厚度、破坏状态及其下位坚硬岩层物理力学性质.采动影响作用下,巷道顶板软弱夹层极易出现破坏,并伴有强烈的膨胀变形压力,有可能致使顶板整体破裂,南山矿回采巷道顶板软弱夹层下位坚硬岩层不足1.0 m时,则出现冒顶隐患.据此,提出了含软弱夹层顶板采动巷道冒顶控制应以抑制软弱夹层破裂区扩展为主,并对南山矿回风顺槽进行了支护设计优化,监测结果表明该支护对策效果良好.

摘要：针对高偏应力环境下层状顶板巷道冒顶事故频发、支护困难等问题,采用理论分析、数值模拟、现场探测和现场工程试验等综合研究方法,揭示了层状顶板巷道蝶叶塑性区的分布规律,阐明了蝶叶塑性区穿透分布致使巷道冒顶的力学机制,结果表明:蝶叶塑性区具有隔层穿透发育的特征,未发生塑性破坏岩层的存在不能阻断蝶叶塑性区在软弱岩层形成;顶板蝶叶塑性区穿透分布伴有强烈的变形压力,使软弱岩层塑性区下位未发生塑性破坏岩层受到持续巨大的"挤压"载荷,致使其发生断裂破坏,是巷道存在冒顶隐患的内在原因。据此提出了防止此类巷道冒顶的关键在于维护塑性区围岩稳定,需锚杆(索)长度大于塑性区边界,且具备可承受大变形而不破断的能力。基于以上研究,对神东保德矿81306二号回风巷进行了支护补强设计和试验,试验结果表明该支护对策能够有效维持巷道顶板稳定。

摘要：分析了锚杆支护教学的要点和难点,模块化设计了锚杆支护实践教学实验台,并展开了顶板钻孔施工与锚杆锚固实验、锚杆锚固质量检测实验、顶板合理锚固层位判别实验、实际锚固状态下锚杆力学性能测试、锚杆预紧力损失监测等方面的实践教学。该实验台对于学生完善专业知识、提升实际动手能力、增加专业知识学习兴趣、增强团队合作意识等方面具有积极作用。

摘要：针对深部大跨度切眼顶板自稳能力差、变形剧烈、支护困难等问题,以赵固二矿1105大采高工作面切眼支护为工程背景,综合现场调研、理论分析、顶板探测等方法,分析了深部大跨度切眼冒顶机理和不同顶板的控制关键,提出了以接长锚杆支护为主导的顶板分区控制技术,阐明了不同顶板分区的控制原理。据此,对赵固二矿1105切眼二次成巷进行了支护设计,并进行了顶板下沉量和顶板失稳垮落规律监测,结果表明:接长锚杆与中部层位顶板共同形成的"锚固体岩梁"呈现出较好的稳定性,各层位顶板均得到了有效控制,保证了切眼顶板安全与正常服务。

摘要：为了实现弱粘结复合顶板矿井巷道差异化定量支护设计,保证巷道安全、降低支护成本,提出了以巷道冒顶隐患分级为基础、以冒顶控制为核心的分区域锚杆(索)理论计算支护方法,给出了各级别冒顶隐患巷道支护参数定量计算公式,形成了弱粘结复合顶板煤巷支护设计参照标准,并应用该标准对李家壕2-2中煤11211运输巷道进行了支护设计,现场监测结果表明,支护设计能够较好地满足工程要求,保证巷道安全。

摘要：综放工作面沿空开切眼跨度大、顶煤厚度大、沿空小煤柱、围岩松软、裂隙发育，支护难度大。针对宽度8 m、顶煤厚度5.6 m的综放沿空开切眼，采用理论分析、数值模拟、现场试验及监测分析等方法，研究了煤柱的留设原则、煤柱应力分布特征，优选了煤柱宽度；分析了综放沿空开切眼的支护机理，设计并试验了锚网带与锚索支护、锚网带与桁架锚索支护方案。研究结果表明，煤柱合理宽度为4~5m。2种支护方案改善了顶煤的受力状态，提高了围岩承载能力，有效控制了大跨度、厚顶煤的离层、裂隙扩展和弯曲下沉，保证了综放沿空开切眼的稳定性。

摘要：针对神东集团布尔台矿二次釆动回采巷道顶板破裂深度大、变形量严重、冒顶事故频发等问题,采用现场观测、数值模拟试验和理论分析相结合的方法,研究采动巷道顶板变形破坏特征和工程可控性。结果表明:巷道二次采动影响期间顶板变形破坏严重,增加支护强度对顶板变形的控制效果极为有限,顶板下沉量远远超出锚索的承受能力,顶板破裂深度高达4 m左右,在现有技术条件下试图通过高强支护来限制顶板下沉是达不到的,须采用以控制冒顶为主的高延伸率、大锚固范围支护材料。据此,对锚杆接长装置进行了优化设计,并在布尔台矿42105回风巷进行了支护补强试验,试验结果表明优化后接长锚杆支护技术能够有效防止巷道冒顶。