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深部巷道“双壳”支护理论与关键技术研究
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  • 公布年份:
    2017
  • 中图分类:
    TD353
  • 关键词:
  • 成果简介:
    1.科学技术领域:属深部巷硐支护理论与控制技术领域,工程实践中发现的理论和技术问题。 2.立项背景:中国煤矿开采深度逐年增加,深部巷道控制问题日显突出,已成为亟待解决的技术难题,也是国内外采矿界研究的重点问题之一。深部巷道处于“三高一扰动”的复杂环境,围岩应力场复杂,表现出工程软岩特性,传统浅部巷道支护理论和技术不能适应深部巷道支护的要求。近十几年,该领域理论研究滞后工程实践。因此,深部巷道控制新理论和关键技术研究,具有重要的理论意义和应用价值。 3.项目主要技术内容及创新点:该课题成果是长期研究的积累和结晶。课题组多年来一直致力于深部巷道围岩控制方面的研究工作,先后承担了国家和河北省自然基金项目,完成了10余项校企合作项目,围绕深部巷道控制中的理论、机理、规律和关键技术开展研究和应用,取得了丰硕的研究成果。 (1)首次建立了深部巷道“双壳”支护体系,由“单壳”、“连续双壳”和“非连续双壳”组成。 (2)构建了深部巷道“双壳”支护力学模型,推演了应力、位移的理论计算公式,采用D-P准则对连续双壳模型进行了优化。 (3)进行了6组相似材料模拟实验,研究了双壳巷道围岩变形演化规律、分区破裂特征、壳体蠕变特性、壳体厚度的影响等。 (4)进行了20余组数值模拟研究,分析了“双壳”在不同围岩条件和壳体参数下的的载荷分布、应力-应变及变形破坏规律等。 (5)研发了“单壳”关键技术,应用在硐室群和围岩条件较好的巷道。 (6)研发了浅部锚杆低压注浆(支护壳体)+深部锚索高压注浆(加固壳体)“连续双壳”关键技术,在深部巷道和大断面硐室进行了工业性试验。 (7)研发了全断面U钢(支护壳体)+柔性垫板(柔性层)+锚杆锚索注浆(加固壳体)“非连续双壳”关键技术,在高应力全断面破坏大变形巷道进行了工业性试验。 (8)研发了底板浅孔注浆(浅部壳体)+深部锚索束高压注浆(深部壳体)“连续双壳”治理底鼓的关键技术,在高应力、受采动影响、底鼓严重的巷道进行了工业性试验。 (9)基于调研和“双壳”理论,结合工程实践,编制了中国首个深部巷道“双壳”支护分类优选表,可直接选用。 4.技术经济指标: (1)源于实际的理论和技术问题,理论与技术结合,具有理论和应用双重价值。(2)提出了深部巷道“双壳”支护新理论,研究了双壳支护机理,构建了力学模型,形成了理论体系。(3)基于“双壳”理论,研发了系列“双壳”支护关键技术,形成了支护技术体系。(4)编制了首个深部巷道双壳支护方案分类优选表。(5)解决了深部巷道围岩控制技术难题,提高了深部巷道支护技术水平。(6)技术经济效果显著,推广应用前景良好。 5.应用推广及效益:项目理论和关键技术在河北和山西10多个矿井进行了试验和推广应用,节支上亿元,经济和社会效益显著。
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