采矿与岩层控制工程学报2020年第3期引用格式

深井侧向采动应力分布规律及沿空巷道支护

为探究侧向采动应力分布规律，运用弹塑性力学理论建立煤岩体侧向采动力学分析模型，同时引入Weibull分布函数，得到煤岩体侧向采动应力方程和破坏深度方程。以顾桥1126( 1 )工作面为背景，解出煤体侧向采动应力、应力集中系数和塑性破坏深度，并研究各因素对采动应力分布的影响，指导沿空巷道支护设计，研究结果表明：① 煤体强度、界面强度、支护强度和煤厚影响煤体稳定性，煤体稳定性增高时，采动影响范围和塑性破坏深度减小，应力集中系数增大；② 原岩应力和悬臂梁长度决定煤体原始受力，随煤体受力的增加，塑性破坏深度、采动应力和采动影响范围均增加。根据沿空巷道围岩状态，提出高预紧力全长锚固锚杆+锚索+钢带+金属网的非对称锚网索密集支护方案。现场实测表明：1126( 1 )回风巷的支护效果良好，可满足回采巷道安全生产的预期要求。

脆性类岩石材料边缘裂纹扩展规律试验研究

为研究脆性岩石边缘裂纹扩展规律，以自制的类岩石材料试件为研究对象，采用单轴加载、声发射监测及FRACOD2D数值模拟相结合的方法，对预制边缘裂纹的起裂、扩展及声发射特征进行了研究。试验结果表明：随着预制边缘裂纹宽度的增加，试件的起裂强度、单轴抗压强度逐渐减小，I型拉伸裂纹出现的时间越来越早，剪切裂纹出现时间越来越晚；试件的破坏形式不因预制边缘裂纹宽度不同而改变，最终以拉伸破坏为主。声发射监测中，裂纹起裂和试件整体破坏时声发射具有阶梯状波动、能量高的特点；边缘裂纹宽度越大，第1次出现能量峰值时间越早；I型破坏产生在线弹性阶段，而大多数剪切与次生裂纹产生在峰值强度附近，其能量水平远大于拉伸裂纹起裂点能量值。数值模拟试验过程中，随着裂纹宽度增加，裂纹起裂角度越趋近于加载方向，裂纹数目增多，总位移由4.7 mm降低到1.07 mm，最大拉应力由58.2 MPa减小到26.8 MPa，试件的破坏形式与力学试验相同。

深部开采围岩稳定性与岩层控制关键理论和技术

首先，介绍了地应力对采矿工程荷载作用方式的特殊性，阐述了地应力控制采矿开挖过程和岩层稳定性的力学机理。地应力是采矿开挖前就存在于地层中的天然应力，采矿开挖出现自由空间并引起地应力向自由空间释放，形成“等效释放荷载”，它作用在开挖自由空间的边界上，而不是采矿外边界上。“等效释放荷载”带动周围岩体变形、位移和应力集中，导致围岩和岩层失稳、破坏。这与传统力学理论“外边界加载模式”有本质区别。若将地应力直接加在采矿外边界上，将得出“采矿外边界位移最大、开挖周边位移最小”等一系列错误结果。为此，必须根据采矿设计的开挖形态，将地应力转换成“等效释放荷载”进行计算和分析，才能得到正确的结果。同时，必须认识到地下采矿是多步开挖过程，也就是多次“等效释放荷载”加载过程。岩体是非线性材料，荷载的力学效应具有加载途径性。优化开采布局、开采顺序等可以优化“等效释放荷载”加载途径和力学效应，实现更好的岩层控制效应。最后，提出了地下采矿围岩稳定性与岩层控制的基本原理和方法，指出：支护的根本目的是保护、改善和提高岩体的强度，必须改变把围岩当成一种被动的荷载加以支撑的传统认识；充分发挥围岩自身强度达到采矿工程稳定，是岩石力学最基本的原理。在深部高地应力条件下，为了控制岩层变形和移动，维持采矿工程的稳定，上述原理的指导尤其重要。

海底金矿破碎岩体巷道治理技术的研究

为解决三山岛金矿西南翼巷道变形大、顶板淋水、隐伏空区等工程问题，采用理论分析、现场试验和数值模拟等手段，基于地质雷达对裂隙空区进行扫描，对海底巷道周边存在空区条件下的巷道支护进行分析，提出喷锚穿一体化支护技术。研究结果表明：结合化学元素分析、地质雷达扫描、钻孔技术可以准确探明裂隙空区具体位置；喷锚穿一体化支护技术使得巷道顶板实际下沉量相比原模拟支护方案减小15.41 mm，两帮变形量减小15.36 mm，巷道围岩稳定性明显得到改善；此外，为保证现场施工达到预期效果，对现场施工技术提出具体技术要求，并进行现场周边位移的实地监测，实现了对巷道变形的有效控制。研究结果可为矿山其他类似区域提供参考。

综采工作面液压支架支护能力的分析与评价方法

液压支架适应性分析是评价液压支架设计选型和现场生产管理操作是否科学合理的重要研究内容，目前现场人员在分析与评价支架适应性的问题时考虑现场生产操作管理因素较少，导致对支架支护能力认识存在一定不足。基于多起现场切顶压架事故调查研究成果，提出评价液压支架适应性的有效支护能力概念及相应的分析与定性评价方法，提出支架有效支护能力评价涵盖的支架有效支护强度、有效初撑力和有效让压能力等3项子指标的计算方法及评判标准，并以神东榆家梁煤矿44305工作面支架的实际应用工况为实例进行了分析与评价，结果表明：支架有效支护能力能够定性反映现场生产操作管理对液压支架适应性的影响，可作为客观评价液压支架适应性，指导支架设计选型与现场操作管理的有效指标。

羊场湾煤矿采动地裂缝发育特征及规律研究

采煤诱发的地裂缝是煤矿区最为常见的一种土地破坏形式，也是矿区土地复垦、生态环境修复所直面的一种灾害类型。准确掌握其发育规律、特征并对其进行预测是采煤沉陷治理的基础。以羊场湾煤矿为研究区，采用无人机航拍、野外调查和理论分析的方法对地表裂缝发育规律、特征及其与采矿地质条件的关系进行了归纳分析。结果表明：裂缝发育程度会随着开采深度的增加逐渐减弱，当开采深度大于350 m时平行开切眼裂缝几乎不再发育。平行巷道裂缝则以“环带”的形式发育，当开采深度大于550 m时，裂缝发育特征不再明显。地表裂缝发育范围可以简化为2个半椭圆和1个矩形的组合形状，并能通过地表移动变形参数和煤层埋深计算出地表裂缝发育范围。地表裂缝最大发育宽度随着采深采厚比的增加呈负指数形态减小。经拟合处理，得到了地表裂缝最大发育宽度预测公式。