采矿与岩层控制工程学报

煤矿岩层压裂技术与装备的发展方向

<正>1研究现状我国煤矿分布地域较广,岩层赋存特征呈多样化,开采深度跨度范围较大,不同煤矿的采掘工艺及施工技术也差异显著。随着煤矿开采深度、强度和广度的增加,与岩层控制相关的难题也越来越多。我国坚硬顶板赋存煤层约占30%,覆盖50%以上的矿区。我国东部、中部和西部地区很多煤矿采煤工作面存在坚硬难垮顶板,

煤巷智能快速掘进技术与装备的发展方向

煤炭开采与岩层控制的时间尺度分析

论述煤炭开采与岩层控制研究中涉及到的不同时间尺度,从全球最早的成煤地质年代到超动态的亚微秒级。包括不同成煤期,世界煤炭开采历史,矿区、矿井的服务年限及开采参数,静态、动态煤岩力学试验,煤岩破碎,围岩变形与破坏及煤矿动力灾害的时间尺度分布。指出煤炭开采与岩层控制研究的时间尺度集中分布在10-7～1016 s,跨23个数量级。在地质年代尺度上,可研究煤的形成、煤盆地演化、煤系地层应力场演化等内容。井工煤矿开采划分成不同矿区、矿井、水平、采区、区段进行,不同阶段的时间尺度不同。煤岩力学试验从蠕变到超动态,时间尺度范围为10-7～109 s。岩石蠕变试验时间有的可达数年,而岩石动态破坏时间有的仅为微秒级。煤岩破碎、采掘空间维护是煤炭开采与岩层控制的两大任务,前者涉及凿岩、爆破、机械截割振动等动态问题,研究时间单位常用秒、毫秒、微秒;后者包括采场与巷道围岩控制。采场是移动场所,围岩变形、破坏、垮落及支架阻力变化较快,常以分、小时为时间单位;巷道服务时间较长,围岩变形与破坏的时效性较强,描述巷道变形与支护体受力变化的时间单位多为天、周及月。冲击地压等煤矿动力灾害持续时间仅为几秒到几十秒,研究冲击地压发生、发展及破坏过程,应从毫秒甚至更小的尺度上进行。不同的煤炭开采与岩层控制问题需要在不同的时间尺度研究。有些问题需要进行多时间尺度研究,才能发现问题的本质。世界煤炭开采已有2 000多年的历史,特别是最近60多年,煤炭开采实现了重大技术革命。但大规模煤炭开采也带来一系列问题,如何继续做好煤炭开采与岩层控制工作,需要新思路、新工艺、新技术。

煤炭开采与岩层控制的空间尺度分析

论述了煤炭开采与岩层控制研究中涉及到的不同空间尺度，从全球尺度到煤体中的纳米级微孔隙。包括全球煤炭资源、煤田、矿区与井田、采掘钻空间、岩石力学试验、煤岩组分与结构、支护与加固材料组分及结构的尺度分布。介绍了不同尺度范围内煤炭开采与岩层控制的主要研究内容及研究方法。指出煤炭开采与岩层控制研究的空间尺度集中分布在10-10～107 m之间，跨17个数量级。不同尺度研究的重点内容不同，研究方法也不同。岩层控制中的一些岩层结构只能出现在一定尺度内。巷道与采场顶板中形成的梁、拱、层、壳等结构的尺度一般为10-1～102 m，远离这些尺度，岩层结构无法形成。岩层控制研究中，有些问题，如软岩遇水软化和膨胀，煤层的渗透性等必须从微观尺度开始研究；有些问题，如研究巷道和采场周围应力场与位移场分布，一般只需了解煤岩层的宏观物理力学性质即可；而还有些问题，如岩石的破裂，需从微观到宏观不同尺度进行研究。目前，从宏观、细观到微观的多尺度研究方法已在煤炭开采与岩层控制研究中得到广泛应用，不同尺度之间的相互联系非常重要。

《采矿与岩层控制工程学报》创刊词

<正>《采矿与岩层控制工程学报》是由煤炭科学研究总院主办,天地科技股份有限公司开采设计事业部(煤炭科学研究总院开采研究分院)承办,经国家新闻出版署正式批准,国内外公开发行的专业性学术期刊。其前身是《煤矿开采》,已有近30年的办刊经验和学术积累。煤炭科学研究总院成立于1957年,是我国煤炭行业唯一的大型综合性科研开

我国煤炭开采与岩层控制技术发展40a及展望

开采方法与装备及岩层控制技术是保证煤炭正常生产的核心技术。介绍了改革开放40 a来我国采煤方法与装备、岩层控制理论与技术、特殊采煤与矿区生态环境保护技术的发展历程。基于煤炭科学研究总院开采研究分院主持和参与的科研项目,总结了40 a来煤炭开采与岩层控制技术取得的研究成果。包括薄及中厚煤层、厚煤层一次采全高综采技术与装备,厚及特厚煤层综采放顶煤开采技术与装备,及智能化开采技术与装备;采场覆岩运动与破断规律,岩层结构假说,液压支架与围压相互作用关系,及坚硬和破碎顶板控制技术;巷道锚杆支护理论与成套技术,破碎围岩注浆加固技术,及高应力、强采动巷道水力压裂卸压技术;冲击地压发生机理,冲击危险区域评价技术,冲击地压实时监测、预警及综合防治技术;开采沉陷理论,建(构)筑物下、近水体下、承压水上开采等特殊采煤技术,及矿区生态环境保护技术。40 a的研究与实践表明,我国煤矿已形成具有中国特色的煤炭开采与岩层控制成套技术体系,为煤矿安全、高效、绿色开采提供了可靠的技术保障。最后,提出了煤炭开采与岩层控制技术的发展方向与建议。

锚杆组合构件力学性能实验室试验及分析

在实验室进行了W形钢带、钢筋托梁两种锚杆组合构件的拉伸试验。W形钢带拉伸载荷-位移曲线分为4个阶段:初始承载阶段;弹性变形至屈服阶段;屈服后强化阶段;破断阶段。钢带承载能力、变形及破坏特征不仅取决于钢板厚度、宽度,而且与钢带孔形状、尺寸及加工工艺等有关。圆孔钢带与无孔钢带承载能力相差不大,而长圆孔钢带比无孔钢带承载能力有明显降低。无孔钢带在卡具部位撕裂,有孔钢带在孔处撕裂。钢筋托梁拉伸载荷-位移曲线在屈服阶段载荷持续缓慢增大,导致上屈服点后移。钢筋托梁承载能力主要取决于钢筋的力学性能与直径,其屈服与最大载荷普遍小于2倍相同直径圆钢的相应载荷,且屈服载荷的降幅大于最大载荷。钢筋托梁伸长率普遍小于同直径的圆钢,主要破坏方式为双纵筋颈缩、单纵筋破断。根据拉伸试验结果,分析了存在的问题,提出了改进建议。

煤矿巷道围岩注浆加固技术的现状与发展趋势

对煤矿巷道围岩注浆方法分类、注浆加固作用与注浆理论、注浆加固材料的类型与物理力学特性、注浆参数的选择与工艺及注浆质量检测方法等进行了较为详细地论述与分析。通过2个应用实例,介绍了水泥注浆与化学注浆加固的应用条件、注浆加固设计及注浆效果评价。最后针对注浆加固存在的问题,提出了巷道围岩地质力学测试与评估、注浆理论、材料、工艺及监测方面的发展方向。

煤矿预应力锚杆支护技术的发展与应用

介绍我国煤矿巷道锚杆支护技术的发展过程,分析预应力锚杆支护作用机理与影响因素,确定锚杆预应力设计的原则是控制围岩不出现明显离层与拉应力区,得出不同锚杆的预应力取值范围,分析影响锚杆预应力的主要因素。论述预应力锚杆与锚索对支护材料的要求,介绍高强度、高延伸率锚杆与锚索材料力学性能,高预应力施加方法与机具。最后,介绍预应力锚杆与锚索支护在复杂困难巷道中的应用,包括支护形式与支护效果。指出预应力锚杆与锚索支护,必要时进行注浆加固,是一种复杂困难巷道有效的支护形式。

深部煤巷锚杆支护技术的研究与实践

在分析深部高地应力巷道围岩变形与破坏特征,目前锚杆支护存在问题的基础上,提出高预应力、强力支护理论与锚杆支护设计准则;通过井下实测数据,分析深部矿井地应力分布特征;介绍强力锚杆支护系统,包括强力锚杆,强力钢带及强力锚索;最后,介绍高预应力、强力锚杆支护系统在新汶千米深井巷道中的应用情况,评价支护效果。井下试验表明,高预应力、强力锚杆支护系统能有效控制深部巷道强烈变形,保持围岩稳定。