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沿空巷道围岩协调控制机理及其工程应用

发布时间:2020/09/16点击:

应用领域煤矿巷道围岩支护。

成果简介针对无煤柱沿空巷道围岩变形大、维护困难等问题,凝练出“沿空留巷承载体变形与承载能力应与顶板岩层运动规律相协调”的创新思想,通过理论研究、室内试验、数值模拟和现场测试,取得了如下创新性成果:

(1)构建了沿空留巷“巷帮加锚煤体-巷旁充填体-矸石体”协调控制结构力学模型,推演了沿空留巷支护系统协调变形控制方程,揭示了沿空留巷支护系统协调变形、共同承载原理;

(2)揭示了三轴加卸载条件下煤体变形及刚度演化规律,提出了不同加锚密度煤体变形承载性能增长机制,获得了“柔-强”组合充填体和不同含水率、颗粒粒径矸石体的变形承载性能,以及充填体在不同C1~、SO2浓度水环境下的强度衰减规律;

(3)以控制侧向基本顶岩梁最佳回转角为依据,提出了协调巷帮加锚煤体、巷旁充填体、采空区矸石体变形能力的定量设计方法,达到了沿空留巷支护系统协调变形共同承载的目标,成功实现了不同条件下的沿空留巷。

以该成果主体内容为依托,分别获得原国家安全生产监督管理总局科技进步--等奖、中国煤炭工业协会科技进步二等奖、山东省科技进步三等奖。

经济效益与应用前景分析:研究成果已在山东济宁、淄博、山西大同等矿区多个煤矿得到了推广应用。实践表明,该成果适用于各种条件煤层沿空留巷,沿空巷道围岩变形破坏得到明显控制,近三年为企业新增利润1.2亿元。


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