以矿井回采巷道为研究背景,通过锚杆-围岩(煤)的协调作用机理,对锚杆+短锚杆搭配支护形式和短锚杆+锚索联合支护形式进行数值模拟研究。结果表明:锚杆具有良好的力学性能,其延伸率可达到17%,相比锚索有着更大工程延伸率,锚杆此种特性保证了其能够提供适宜的支护力的同时,长短搭配的支护方式有着更为宽泛的有效支护区域,允许围岩有着最大范围的变形量。

针对冲击地压巷道围岩难以控制的问题,提出采用桁架锚索-锚杆联合支护冲击地压巷道。采用理论分析、现场实践相结合的方法,研究桁架锚索支护冲击地压巷道的原理。运用材料力学、岩体力学理论,建立锚索支护巷道的力学模型,对比研究普通单体锚索和桁架锚索支护冲击地压巷道抗冲效果。研究表明:普通单体锚索难以适应巷道围岩和锚杆的变形而先行破坏,锚索-锚杆支护体系被各个击破,从而导致冲击地压发生;相对于单体锚索,桁架锚索锚固区围岩最大拉应力降低Fsinα+F,最大剪应力降低Fsinα,变形量增加ckcosα,并一定程度上能够实现桁架锚索-锚杆协同防冲支护;能量理论分析表明,桁架锚索支护系统比普通锚索支护系统要多吸收D(22 2a/cosa+2c-2a)能量,抗冲震级也加大。现场应用表明,桁架锚索-锚杆联合支护能够有效地防止巷道冲击地压的发生。

为了控制塔山煤矿8304工作面在切顶卸压过程中巷道顶板的下沉变形现象,保证成巷过程及巷道二次复用期间顶板围岩的稳定性,在预留巷道顶板原支护的基础上采用恒阻大变形锚索对顶板进行补强支护。运用理论计算并结合现场实际条件,选用长度为9. 3m,支护密度0. 8根/m2的恒阻大变形锚索加固顶板。现场应用结果表明:巷道顶板下沉量较小,成巷效果良好,可以满足复用生产要求,说明恒阻大变形锚索能很好适应切顶卸压自成巷对巷道顶板的变形影响,也为其他类似条件下沿空留巷顶板支护提供一定参考。

潞安机械公司在ZZ9000/23/48型液压支架柱窝铸件实际生产过程中,由于传统工艺的局限,柱窝铸件冒口处无法得到有效补缩,导致柱窝在切割冒口后发现十字结构热节处存在严重的缩孔缺陷,直接导致铸件报废,无法使用。通过对该型柱窝铸件工艺的优化,采用热节处放置外冷铁和冒口加保温盖的工艺手段,有效避免了冒口处缩孔缺陷的产生,保证了ZZ9000/23/48型液压支架柱窝铸件的产品质量。

针对煤层开采深度不断加深、矿山压力逐渐增大的现实情况,积极推广应用ZY8000-22/48液压支架,详细介绍了该支架的技术特征和技术参数,并以开滦股份公司吕家坨矿业分公司6572工作面为例,实践探索了该支架的应用效果。结果表明,该支架的应用,有效提高了机械化程度,增加了工作面支护强度,减轻了工人劳动强度,保证了安全生产,提高了工作面单产,月最高产量达到13.5万t,相比原21/45支架准备工作面产量提高了3万t/月,实现了经济效益的突破。

为提高固体充填胶结沿空留巷的效果,以唐口矿9301充填工作面为工程背景,对固体充填胶结沿空留巷巷帮支护体进行优化设计研究。通过对巷帮胶结充填材料的泌水率、强度等性能进行试验,分析了充填料浆的基本特性与胶结充填材料配比之间的内在联系与规律,最终确定了唐口矿巷帮胶结充填材料的配比。通过在唐口煤矿9301充填工作面进行工业性试验表明,优化设计的巷帮胶结充填体具有快凝早强,接顶良好的特点,沿空巷道变形量得到了有效控制。

为解决含水层下煤层开采所导致的溃水灾害问题,提出了基于固体充填采煤的保水开采方法,阐述了该方法的基本原理,分析了固体充填开采覆岩导水裂隙演化特征,并基于固体充填开采导水裂隙带高度预计公式,结合《建筑物、水体、铁路及主要井巷煤柱留设与压煤开采规程》,建立了含水层下固体充填开采临界充实率计算模型,分区设计了受含水层影响煤层的充实率,进而对煤层进行了充填工作面设计布置。五沟煤矿CT101充填工作面应用结果表明:实测充采质量比平均值为1.32,大于理论设计值1.28,充填效果较好,且导水裂隙带高度仅为10.0 m左右,该方法有效地降低了覆岩导水裂隙带高度,可实现含水层下保水开采的目标。

针对煤炭资源开采过程中存在的大量"三下"压煤问题以及煤炭采出后给人类环境造成的巨大损害,本文提出了采用膏体充填技术,并对充填工世流程以及采空区充填步骤做出了相关的介绍。结合了山西某矿实例,对其经济效益进行分析对比,体现了膏体充填技术的优越性。

为深入了解振动筛橡胶弹簧的力学性能,采用试验方法对振动筛橡胶弹簧的刚度、阻尼系数、阻尼比等力学参数进行测定,测定结果表明:橡胶弹簧的线性与非线性刚度的区分点为其10%变形量;不同的加载速度对橡胶弹簧线性阶段刚度影响较小,对非线性刚度影响较大,且呈线性增长的趋势;橡胶弹簧刚度越大,其阻尼系数及动态阻尼比越小,试验测定橡胶弹簧阻尼系数为0.031132～0.036892,动态阻尼比为0.046833～0.062062。

针对赵庄矿大采高末采工作面片帮、漏顶问题,分析了末采工作面片帮机理,依据1307工作面超前支撑压力分布规律、裂隙发育程度及煤体可注性,最佳注浆时机为工作面前方20～40 m;选用高性能深孔注浆材料和封孔材料进行了60 m长度注浆加固工业性试验。工程效果表明:与类似条件下未注浆的1306工作面相比,片帮冒顶次数减少73%,化学浆使用减少82%,工作面推进速度提高60%,超前深孔加固效果明显。