基于给定变形的深部巷道围岩控制技术研究.pdf

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1、2016年第1期煤矿支护中国煤炭工业协会煤矿支护专业委员会专家委员会成员王卫军教授简介王卫军，男，1965年9月出生，湖南涟源人，博士。现任湖南科技大学能源与安全工程学院院长，教授，博士生导师。1990年毕业于贵州工学院采矿工程专业，获工学硕士学位，2002年毕业于中国矿业大学采矿工程专业，获工学博士学位；湖南省普通高校学科带头人，湖南省“121”人才工程第一层次人选，湖南科技大学湘江学者特聘教授，湖南省121协同创新中心一矿产资源安全绿色开发协同创新中心负责人；兼任中国煤炭工业技术委员会委员，中国煤矿支护第三届专家委员会专家，中国岩石力学与工程学会软岩与深部灾害控制分会常务理事，

2、湖南省煤炭学会副理事长，湖南省岩石力学与工程学会副理事长，《煤炭学报》、《采矿与安全工程学报》编委。长期从事岩石力学与巷道围岩控制的科研和教学工作。研究发展了动压巷道底鼓力学原理和底鼓控制技术；提出了巷道围岩“稳态塑性区”和“非稳态”塑性区的概念，认为巷道变形破坏是围岩塑性区恶性扩展的结果，提出以控制塑性区非均匀扩展为主要措施的巷道围岩控制技术；揭示了采动作用下茅口灰岩承压溶洞、断层的突水灾变原理，提出了深部茅口灰岩井下注浆改性提升矿井水位及防突水关键技术。研究成果先后在湖南煤业集团下属的牛马司矿业公司、金竹山矿业公司、宝源矿业公司、唐洞煤业，昭阳能源有限公司，长沙矿业公司、湘潭矿

3、业公司、江西丰城矿务局曲江煤炭开发有限公司、建新煤矿、尚庄煤矿、丰龙煤业有限公司，江西萍乡矿务局高坑煤业公司，贵州林东矿务局泰来矿业公司、河南平顶山天安煤业六矿等五省区1O多个煤矿推广应用，取得可观的经济和社会效益，显著改善了煤矿巷道的维护和安全状况，为煤炭行业的科技进步做出了贡献。先后主持国家自然科学基金重点项目1项，面上项目3项，973计划课题1项，省部级及横向合作项目50余项；获省部级科技进步一等奖3项，二等奖3项，省级优秀教学成果二等奖1项，三等奖2项；获发明专利授权12项，实用新型专利授权40余项；在国内外刊物公开发表论文120余篇，被SCI、EI收录50余篇，出版专著4

4、部。2煤矿支护2016年第1期基于给定变形的深部巷道围岩控制技术研究王卫军袁超余伟健彭文庆彭刚[湖南科技大学煤矿安全开采技术湖南省重点实验室，湖南湘潭411201]摘要巷道围岩大变形、大范围失稳破坏是深部煤炭资源开采中面临的重大难题之一。本文分析了支护对深部高应力巷道围岩变形的作用，提出了支护结构本身应能够满足围岩大变形的协调支护原则。研究结果表明：现有支护技术所能提供的支护阻力对深部高应力巷道围岩连续变形影响十分有限，这类巷道围岩变形量中相当一部分属于“给定变形”。因此，可在巷道掘进时预留一定量的变形空间，并采用能适应巷道围岩大变形的支护结构进行及时支护，以维持围岩的完整性，消除

5、冒顶、片帮等安全隐患。现场试验结果表明，605轨道巷掘进时考虑预留变形并采用“锚杆+自动让压桁架锚索”为主体，锚索加固为辅助的综合控制技术较好地控制了巷道围岩的稳定性，保障了巷道服务期间的安全使用。关键词给定变形支护阻力预留变形高应力脱落效果显著；杨超等人l8通过对淮南、平顶山等矿区的实测资料分析，认为提供支护阻力主要是为了遏制巷道围岩破碎区的扩随着煤炭资源开采向深部发展，巷道围大；深部巷道原岩应力值远大于围岩体强岩力学环境日趋复杂，在高应力作用下，巷度，原岩应力是巷道围岩产生大变形破坏的道围岩呈现大变形，大范围失稳破坏，巷道主要影响因素]。维护困难，返修率高，维护与返修费用成倍由

6、上述分析可知，仅仅依靠提高支护阻增加，已严重影响到矿井的正常安全生力与支护密度对深部高应力巷道围岩大变形产l1]。如处于深部开采的开滦赵各庄矿巷的控制效果并不理想。因此，本文采用理论道呈现全断面紧缩，锚索拉断、锚网撕裂、分析、数值计算、现场试验等手段，研究了围岩整体呈现非对称性变形等特征，主要运支护阻力对巷道周边围岩连续变形的影响，输巷道开掘后先后翻修4次以上仍无法实现认为在巷道断面设计时为巷道围岩大变形预稳定的现象，而回采巷道返修率几乎留一定的变形空间，并通过后期能够适应围1009／6[3-5]。现场实践研究已表明l6]：对岩大变形的支护结构对围岩进行及时支护是于深部高应力巷道围

7、岩变形的支护问题，一保持巷道围岩的完整性，消除巷道冒顶与片味地增加支护强度与支护密度并不能较好地帮等安全隐患，减少巷道维修量的关键。控制巷道围岩大变形，如马念杰和朱维申等人’通过现场试验与数值模拟认为巷道顶2工程地质概况板下沉量与现有支护设备所能提供的支护强度大小相关性不大，增加较高的持续支护阻江西丰城曲江矿目前开采深度超过力对于固定围岩松动破碎岩块，防止其崩塌900m，开采水平已达一850m以下，属于典2016年第1期煤矿支护3型的“三高”深部矿井。主采煤层为B4煤