摘要：为了解决钱家营煤矿大变形巷道支护问题,根据锚杆外形参数研究、锚杆锚固失效模式判定和锚固力残余强度分析,设计出一种新型锚杆.运用锚固力学厚壁理论,研究了不同围岩强度与实验室套筒壁厚的等效关系,并通过实验室和现场的拉拔试验对设计的新型锚杆和煤矿原常规左旋锚杆进行了锚固力对比测试.建立了模拟钱家营煤矿地质力学条件的锚固力测试实验模型.实验结果表明:弹性模量为10~30 GPa的围岩,径向刚度与壁厚3~10 mm的铝套筒一致;弹性模量为30~70 GPa的围岩,径向刚度与壁厚3~7 mm的钢套筒一致;新型锚杆锚固力较矿用左旋锚杆分别提高了13%和16%,吸能能力提高了15%和55%,锚固效果显著提高,更适用于钱家营煤矿大变形回采巷道锚杆支护.

摘要：针对冲击危险巷道锚杆支护结构破坏特征及冲击载荷对锚杆–围岩支护系统的特殊要求,设计研发了新型防冲吸能锚杆(索)。基于塑性弯曲理论分析了吸能锚杆(索)的吸能原理,利用自主设计的静–动加载试验系统,进行吸能锚杆(索)的静力拉伸试验与冲击拉伸试验。结果表明:吸能锚杆(索)在拉伸过程中六角管衬里被挤压变形,同时给摩擦圆柱提供滑移阻力,六角管的管壁厚度、套筒内径及摩擦圆柱直径三者的装配参数对吸能阻力具有重要影响;无论是静力拉伸还是冲击拉伸,吸能锚杆(索)的轴力–位移曲线均存在轴力初始增长、轴力平稳和轴力突增—平稳3个阶段;在轴力平稳阶段内锚杆杆体基本处于弹性状态,摩擦滑移结束后,锚杆杆体开始受力屈服;吸能结构在吸收能量的同时很好的延迟或减缓了锚杆杆体受力屈服。与普通锚杆相比,吸能锚杆(索)具有良好的"自保护性"与"冲击适应性"。现场试验表明,吸能锚杆(索)能够有效削弱冲击能对巷道围岩的作用。

摘要：保护效果是保护层开采方案设计的重要依据,为了研究保护层开采时被保护层的裂隙发育特征与卸压增透效果,以相似材料试验模型为基础,设计了保护层开采被保护层渗透性箱式可伸缩式测试系统,包括进气系统、可伸缩箱式渗透特性测试系统和集气系统三部分,以长平煤矿保护层开采为例,开展了保护层开采渗透性测试试验。结果表明:保护层开采过程中,覆岩裂隙发育至被保护层直接顶范围,被保护层地层应力得到有效释放,充分采动区卸压系数为27.8%~32.2%,最高达46.9%;被保护层增透效果与采动应力呈负相关关系,原岩应力区渗透率不变,支承应力区渗透率降低8%~56%,卸压区渗透率增大14.5倍;随工作面推采,卸压区域逐渐扩展,被保护层增透区域也逐渐增大。最后,根据试验结果讨论了试验系统的缺点及改进建议,为下一步的研究提供指导。

摘要：巷道围岩变形失稳过程实质上是能量积聚与耗散的过程,归根到底是能量驱动下的一种状态失稳现象。为解决厚层软弱顶板巷道的控制难题,以黄岩汇煤矿15107轨道巷为工程背景,采用离散元程序UDEC5.0研究不同顶板软弱岩层厚度下巷道围岩能量演化规律,并提出基于能量平衡的巷道支护技术原理,认为实现厚层软弱顶板巷道的安全控制应从3个方面入手:1)优化巷道布置,避免布置在应力集中区,从源头上减小围岩积聚的应变能;2)提高支护结构适应围岩变形的能力,避免支护受力过大而失效;3)在巷道围岩中设置弱结构,耗散一部分能量,减小作用在支护上的载荷。应用基于能量平衡的巷道支护技术原理进行巷道支护方案设计,现场监测表明巷道的剧烈变形得到有效控制,为类似条件下的巷道围岩控制提供了借鉴。

摘要：针对露天矿边帮普遍存在的压煤问题,基于极限平衡及强度折减理论,从控制边坡稳定性角度出发,结合扎哈淖尔露天煤矿南帮软岩边坡工程实际,通过定量计算与定性分析,提出横采内排压帮开采方式。采用二维刚体极限平衡与三维数值模拟相结合的方法分析了横采深部开挖角度及内排跟踪距离对边坡稳定性的影响及其程度,优化设计了扎哈哈淖尔露天矿横采南帮边坡形态。结果表明：南帮边坡滑坡模式为以IVC煤层底板弱层为底界面的切层-顺层滑动;横采内排压帮开采方式可借助边坡三维效应提高露天矿边坡角度及其自身稳定性,进而达到安全、高效地回收边帮压煤,提高露天矿煤炭资源回收率;扎哈淖尔露天煤矿横采南帮边坡稳定性随内排跟踪距离增大呈负指数降低;最终确定横采开挖位置为＋908水平,内排跟踪距离为100 m,深部开挖角度为42°,可累计为扎哈淖尔露天煤矿多采出IV煤4 701.39万t,经济效益显著。

摘要：合理设计采场及排土场边坡角是优化露天开采境界、保证露天矿安全生产、提高露天矿经济效益的重要前提。针对土-岩复合边坡这一类复杂特殊的边坡,以宝日希勒露天煤矿二采区西帮边坡为工程背景,应用刚体极限平衡软件定量分析了二采区西帮采场边坡及内排土场边坡的潜在滑坡模式;优化设计了二采区西帮1-2煤底板以上内排边坡形态及1-2煤至3煤之间采场边坡形态;确定了二采区西帮采场与排土场之间的安全距离。采用有限差分数值模拟软件FLAC^（3D）,基于强度折减理论,对土-岩复合边坡稳定性进行了数值模拟,揭示了二采区西帮土-岩复合边坡的变形破坏机理及其稳定性。结果表明：宝日希勒露天煤矿二采区西帮土-岩复合边坡滑移模式及稳定性主要受采场与排土场之间的安全距离和3煤顶底板弱层控制;边坡形态优化后1-2煤底板以上内排边坡角为12°,1-2煤至3煤之间采场边坡角为22°,采场与排土场之间的安全距离为120 m,土-岩复合边坡整体边坡角为13°。

摘要：针对露天矿土-岩复合逆倾边坡到界边坡形态设计问题,结合达连河露天煤矿外排土场北帮—采场顶帮复合逆倾边坡的工程实际,基于刚体极限平衡与三维数值模拟的手段,研究了露天矿土-岩复合逆倾边坡的滑坡模式及稳定性规律,设计了最终边坡形态,确保北帮到界过程中煤炭资源回采的安全。研究结果表明:达连河露天煤外排土场北帮—采场顶帮复合逆倾边坡的滑坡模式为圆弧滑动;使外排土场北帮—采场顶帮复合逆倾边坡满足安全要求的采场边坡角为33°;露天矿土-岩复合逆倾边坡岩体的破坏形式为拉张-剪切复合型,岩体自重作用下的坡脚处应力集中造成的局部岩体破坏是整体边坡失稳的诱发因素。