针对白皎煤矿井下具体复杂的地质条件,开展高突矿井复杂地质条件下软岩巷道支护技术的研究,采取适合现场条件的恒阻型联合支护,解决了白皎煤矿重大的巷道支护技术难题,对丰富和发展软岩巷道支护技术大变形锚索具有普遍理论意义。

针对深部矿井多发冲击地压的问题,在研究冲击地压发生机理的基础上,利用抗冲击恒阻锚索对冲击地压的吸收和释放作用,对某矿回风大巷进行了加强支护,通过对支护过程中采集的各项工作参数的分析,研究了抗冲击恒阻锚索在深部矿井中的应用效果,验证了抗冲击恒阻锚索在深部矿井支护中的独特作用,有效提高了深部矿井开采的安全性。

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。

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。

在详细分析深部巷道围岩变形特征及主要影响因素的基础上,提出了深部巷道"双壳"支护理论,认为通过对巷道浅部进行支护形成浅部应力支护壳,对巷道深部进行加固形成深部应力加固壳,深浅壳体形成的支护体系能有效减小巷道围岩破坏范围,阻隔深部高地应力传播,保持巷道围岩稳定与巷道成形。根据巷道破坏范围不同,构建了由"单壳"支护、连续"双壳"支护和非连续"双壳"支护组成的巷道"双壳"围岩支护体系,并分析了巷道"双壳"围岩支护机理,研发了深部巷道"双壳"支护技术。以陶二煤矿深部巷道修复工程实践为例,验证了深部巷道"双壳"支护的合理性。

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针对基坑工程中的若干前沿问题,利用计算机网络智能化技术,从设计与施工两个方面,总结基坑工程在支护方案优选,并且系统分析了基坑优选的影响因素,提出了方案评判的目标体系,进行基于人工神经网络的基坑支护方案优选智能设计,对BP网络的智能设计进行了较为全面的描述。

紫金煤业1203工作面回采巷道采用沿空掘巷布置方式,由于巷道处于高地应力区域,且巷道围岩松软破碎,再加上巷道原来支护设计不合理,使得巷道变形破坏现象严重,维护困难,严重地影响工作面的回采。根据1203工作面的生产地质条件,重新设计巷道支护方案及支护参数,采用"锚网梁+锚索+卸压"的综合技术措施对1203工作面回采巷道重新支护后,巷道变形量小,围岩稳定,新的支护起到了控顶固帮作用,为工作面的安全高效回采起到了保证作用,大幅地减小了巷道维修量,保障了井下的正常采掘接替,带来了巨大的社会经济效益。

针对软岩巷道围岩稳定性问题,以地处区域构造大断层中的南阳坡煤矿巷道为例,提出使用预注浆复合支护新技术,建立"先勘探、预稳定、后施工、强加固、多保险、重测量、准反馈、再优化"的新施工理念。对注浆材料、锚杆规格等进行分析,现场锚杆轴力检测和围岩变形量监测证明了该支护技术的适宜性。结果表明,预注浆锚网喷U型钢架复合支护技术能有效地控制锚杆轴力和围岩变形;新施工理念比较实用,有助于保证巷道施工安全;聚氨酯类非水溶性注浆材料适合于遇水软化围岩的注浆防渗补强;巷道开挖沿纵向主动压力区大致处在25m范围左右,对于同一断面,巷道开挖对顶板的影响较大。