深部冲击地压巷道锚-架-充协同控制原理及工程应用
吴拥政1
何思锋2
付玉凯2
祖国利2
张恒1
李军臣1
1.煤炭科学研究总院 开采研究分院,北京 100013;中煤科工开采研究院有限公司,北京 100013;中国矿业大学(北京)能源与矿业学院,北京 1000832.煤炭科学研究总院 开采研究分院,北京 100013;中煤科工开采研究院有限公司,北京 100013
摘要：针对深部冲击地压巷道围岩变形控制难题,以某矿 402101工作面巷道为工程背景,采用现场调研、理论分析、数值模拟与工业试验等方法,研究了巷道失稳特征、主控因素及动静载作用下应力传递机制,提出了锚-架-充协同控制技术并开展工程验证.研究表明:高动静载耦合、支护材料抗冲能力不足及体系协同性差是导致围岩失稳的主要因素;锚-架-充体系通过锚索预应锚固控裂、U型钢支架让压转能和充填层均匀耗能,形成复合承载结构;基于围岩结构分层理论,巷道围岩划分为支护层、锚固层和原岩层,支护层压应力与冲击地压破坏系数kb、巷道尺寸参数、围岩物理参数、锚杆(索)支护阻力等有关,建立了以支护层压应力与强度关系为核心的冲击风险评估方法,计算实例表明锚-架-充体系可使支护层压应力降低18.5%～42.1%,抵御kb=2.0 动载扰动;数值模拟显示,与常规支护相比,塑性区减少 79.1%,顶板及巷帮位移降幅近 90%,支架被动承载能力充分激活,能量场分布更优.工程应用中,锚-架-充协同控制巷道最大围岩位移量 43 mm,支架最大应力 0.34 MPa,结构稳定,有效保障了矿井安全高效生产.
关键词：深部巷道冲击地压巷道支护协同控制能量演化
分类号：TD353(矿山压力与支护)
资助基金：国家自然科学基金(52174080)国家自然科学基金(51974160)中煤科工开采研究院创新基金资助项目(KCYJY-2024-MS-01)天地科技重点基金资助项目(2022-2-TD-ZD016)
论文发表日期：2025-10-31
在线出版日期：2025-11-03（本平台首次上网日期，不代表文献的发表时间）
页数：22( 15-36 )
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