采矿与安全工程学报

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1. 钱鸣高院士指导西部干旱半干旱煤矿区生态修复研究

彭苏萍, 毕银丽

采矿与安全工程学报 2023, 40 (5): 857-860. DOI: 10.13545/j.cnki.jmse.2023.0280

摘要（742）

本文回顾了钱鸣高院士鼓励和鞭策团队开展西部干旱半干旱煤矿区生态修复的发展历程,聚焦西部煤炭开发中水土生态保护这一关键科学问题,明确西部干旱半干旱生态修复的核心是水资源的保护与利用；针对西部地质环境和现代化开采的主要特征,从思维方式、技术方法、修复模式等方面领会并践行；研发出西部水资源保护利用与生态修复的关键技术,提高了矿区水资源利用率,促进了生态修复成效；初步建成一支致力于西部干旱半干旱煤矿区环境治理与生态修复的专家队伍,实现了煤矿绿色开采与生态安全和谐发展。

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2. 切顶卸压无煤柱自成巷研究进展与展望

王琦, 何满潮, 王允偲, 刘寄婷, 薛浩杰

采矿与安全工程学报 2023, 40 (3): 429-447. DOI: 10.13545/j.cnki.jmse.2022.0450

摘要（717）

长壁采煤方法是地下矿山开采中普遍采用的采煤方法之一。长壁开采沿空掘巷方法每开采1个工作面,需掘进2条回采巷道并留设1个护巷煤柱,煤柱资源无法回收、巷道掘进量大。基于采矿岩石力学的基本原理,笔者团队建立了平衡开采“切顶短臂梁”理论,提出了切顶卸压无煤柱自成巷技术,研发了顶板定向预裂切缝、高预应力恒阻锚索支护、矸石巷帮挡矸支护等关键技术。国内外学者在切顶卸压无煤柱自成巷的理论、试验和技术方面开展了系统研究。在理论研究方面,形成了无煤柱自成巷平衡开采理论,建立了切顶短臂梁模型和“三阶段”动态分区模型,为新型煤炭开采方法奠定了理论基础;在试验研究方面,开展了切顶卸压无煤柱自成巷地质力学模型试验,进行了顶板定向预裂切顶设计研究,分析了恒阻吸能锚杆(索)的静力拉伸、动力冲击等性能,探究了护帮挡矸结构的承载能力,为无煤柱自成巷关键技术设计提供了依据;在现场试验方面,针对不同工程地质特征进行了现场试验研究,研发了适用于实际工程的配套核心技术装备。文章对切顶卸压无煤柱自成巷理论和关键技术的研究现状进行梳理与总结,并对未来的发展方向进行展望。

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3. 原位充填覆岩三场时空演化规律及力学机制研究

杨科, 赵新元, 何祥, 周光华, 魏祯, 张继强, 姬健帅

采矿与安全工程学报 2023, 40 (4): 643-655. DOI: 10.13545/j.cnki.jmse.2021.0698

摘要（707）

以宁夏某矿充填试验工作面为背景，采用相似材料模拟实验和理论分析方法，研究了充填开采覆岩应力场、位移场和裂隙场的时空演化规律和覆岩三场时空演化力学机制。结果表明：工作面和煤柱与采充区交界区域应力和位移增加变化大，岩层裂隙发育程度高，三场演化活跃；采充区中部区域，岩层应力和位移增加逐渐稳定，裂隙呈现闭合趋势，覆岩三场演化逐渐稳定。顶板应力和位移经历稳定—活跃—稳定的变化过程，覆岩裂隙则经历发育—离层—闭合的过程。随着工作面推进，三场演化区域由低位岩层向高位岩层扩展，并在厚硬岩层处暂时受到阻碍，采充区中部岩层三场演化稳定区域相应扩大。由力学模型分析覆岩应力、位移、裂隙的相互作用和影响，覆岩三场时空演化与工作面充填开采参数密切相关。最后不同矿井充填工作面的监测结果验证了充填开采覆岩三场时空演化规律，并针对不同采煤顶板条件的三下压煤区域提出原位采空区及时密实充填和中高位岩层空区注充方式的充填控顶对策和措施。研究结果为三下压煤充填开采工程实践提供参考。

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4. 煤炭安全智能精准开采关键技术与应用

袁亮, 吴劲松, 杨科

采矿与安全工程学报 2023, 40 (5): 861-868. DOI: 10.13545/j.cnki.jmse.2023.0240

摘要（702）

针对煤矿数据信息孤岛的问题,介绍了我国矿山综合地质保障技术进展和主要内容,阐述了煤炭设备智能感知与健康监测研究进展,总结了煤矿灾害风险智能判识技术手段,综述了近年来我国在煤炭安全智能精准开采方面的关键技术进展,并对未来的发展方向和挑战进行了思考。煤炭安全智能精准开采的核心在于传感与感知技术的发展、数据处理与分析手段的应用。通过传感与感知技术获取煤矿地质信息和监测信息,实现对设备状态的智能感知、健康分析;利用矿山的实时监测、数据挖掘、智能优化和远程控制,实现矿山的优质高效开采;综合数据清洗、特征提取、模型建立、融合算法等方法,实现对煤层动力灾害的智能监测和决策,提高煤炭开采的效率和安全性。以期建立一个集感知、分析、决策和控制为一体的智能系统,实现矿山生产过程的自动化、智能化、安全化和无人化,提高矿山的资源利用率、生产效率和环境保护水平,同时降低矿山的安全风险和生产成本。

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5. 无煤柱自成巷开采理论与110工法

何满潮

采矿与安全工程学报 2023, 40 (5): 869-881. DOI: 10.13545/j.cnki.jmse.2023.0316

摘要（685）

我国能源资源禀赋的特点决定了煤炭在今后相当长一段时间内仍将是我国的战略支柱能源,在能源强国建设方面具有重要的地位和作用。目前,我国井工煤矿普遍采用长壁留煤柱开采方式,存在资源浪费、巷道掘进量大、灾害频发及环境破坏等问题。在系统总结我国煤炭地下开采发展历程的基础上,基于钱鸣高院士的“砌体梁”理论和宋振骐院士的“传递岩梁”理论,笔者提出了切顶短臂梁力学模型及平衡开采理论,明确了切顶碎胀充填卸压的力学机理,构建了无煤柱自成巷110工法配套工艺及关键技术。在此基础上,系统总结了110工法现场推广应用的效果,探讨了在综采放顶煤、高瓦斯煤层、冲击地压等复杂开采条件下,采用无煤柱自成巷110工法实现灾害源头治理的有效性。

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6. 原位赋存环境下煤体结构损伤演化机理研究

敬鹏飞, 谢和平, 周宏伟, 贾文豪, 谢森林, 陈波岑, 陆明远

采矿与安全工程学报 2023, 40 (5): 894-904. DOI: 10.13545/j.cnki.jmse.2023.0286

摘要（614）

煤炭资源进入深部开采之后,由于深部原位赋存环境的特殊性,深部煤体的孔隙结构、力学性质和工程响应均与浅部煤体具有较大的差异性。采用微CT扫描三维重构技术对煤体内部细观孔隙结构进行三维定量化分析,研究原位赋存环境下煤体细观孔隙结构的差异性对其宏观力学性质及细观损伤机理的影响。通过数字岩芯数值模拟技术对含有不同孔隙结构的数字化煤体进行单轴压缩损伤破裂数值模拟研究。研究结果表明:孔隙度、分形维数和孔隙等效直径3个参数能够较好地定量化表征三维孔隙结构特征;数字化煤体受压时，内部拉伸损伤滞后于压缩损伤且细观孔隙结构对数字化煤体力学特性和脆延性都具有较大影响;数字化煤体的弹性模量和峰值强度随着孔隙度和分形维数的增大而减小。孔隙结构降低了数字煤体的“损伤应力阈值”,当分形维数较大时,增大了贯穿整体裂纹出现的概率,降低了数字化煤体破坏时的损伤体积占比。

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7. 厚煤层智能绿色高效开采技术与装备研发进展

王国法, 庞义辉, 许永祥, 孟令宇, 韩会军

采矿与安全工程学报 2023, 40 (5): 882-893. DOI: 10.13545/j.cnki.jmse.2023.0278

摘要（603）

厚及特厚煤层是我国西部矿区的主采煤层,超大采高综采(放)开采技术装备的创新实践为我国煤炭资源安全稳定供给奠定了坚实基础。以超大采高综采(放)开采理论、技术与装备的发展为主线,综述了我国厚煤层智能绿色高效开采技术与装备的研发历程和最新进展。基于大量现场实测与模型计算,提出液压支架与围岩的强度、刚度、稳定性耦合模型,并将该理论模型应用于超大采高综采(放)开采实践。针对超大采高开采围岩控制难题,建立了工作面覆岩断裂失稳的“悬臂梁+砌体梁”力学模型,以及煤壁片帮的“拉裂-滑落”力学模型,并提出了超大采高液压支架合理工作阻力确定的“双因素”控制方法,开发了液压支架支护质量监测控制系统及顶板灾害预测平台,研发了6～10 m系列超大采高液压支架及配套装备,并在西部矿区进行了实践,实现了坚硬厚煤层的安全高效开采。针对坚硬特厚煤层综放开采围岩控制难题,分析了大采高综放液压支架与围岩结构耦合系统,提出了综放工作面煤壁片帮呈现板裂化特征及片帮机理,研制了最大机采高度为7.0 m的超大采高综放液压支架,为浅埋深坚硬特厚煤层安全高效高回采率开采提供了理论、技术与装备支撑。

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8. 综放开采冒落顶煤体堆积状态与放出率定量化研究

闫少宏, 申宇鹏

采矿与安全工程学报 2023, 40 (4): 656-667. DOI: 10.13545/j.cnki.jmse.2022.0455

摘要（559）

影响顶煤体冒落后堆积状态与放出率的主要因素有顶煤体厚度、采煤机割煤高度、顶煤体破断角、顶煤体滞后垮落距离、直接顶垮落与堆积特性。通过对比分析得出，顶煤、直接顶不同组合条件下,顶煤体冒落堆积状态的差异性是造成厚硬顶煤放出率低的根本原因。基于中硬、硬煤的顶煤破断角<90°条件下顶煤体的冒落特性,将其运动轨迹简化为圆周运动和自由落体运动,建立顶煤体冒落堆积计算模型,得出冒落顶煤在支架后方形成“四边形堆积”或“三角形堆积”状态。通过理论推导得出两种堆积状态的具体参数公式,并提出顶煤放出率的量化计算公式。研究表明:顶煤体冒落堆积轮廓由影响顶煤体冒落堆积的5个因素决定,顶煤放出率由其冒落堆积轮廓决定。由此可得,影响顶煤冒落堆积的5个因素与顶煤放出率定量关系为顶煤放出率与顶煤体破断角呈对数增大规律、与顶煤体滞后垮落距离呈指数减小规律、与顶煤厚度呈指数减小规律、与采煤机割煤高度呈指数增大规律、与矸石的充填角度呈指数增大规律、与自然安息角呈指数减小规律。这些研究成果不仅可以定量计算出工作面顶煤的放出率,为不同开采条件下厚硬顶煤的放出率研究提供预测模型,也可为厚硬顶煤弱化方案选取及效果评价提供理论指导。

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9. 岩溶区顶板沉降特点及覆岩裂隙分形维数变化研究

王羽扬, 李剑, 李元林, 张勇, 刘勇, 张毅, 韩连昌

采矿与安全工程学报 2023, 40 (4): 679-690. DOI: 10.13545/j.cnki.jmse.2022.0247

摘要（510）

以贵州某矿为工程背景,通过物理试验、理论推导、数值模拟等研究手段,对其岩层运移演化规律进行研究。建立了基于灰岩顶参数的岩梁力学分析模型,推导了其应力分量表达式,运用MATLAB绘制得到应力云图,计算了灰岩顶的初次及周期来压破断步距,并总结了抗拉强度参数对灰岩顶初次及周期破断步距的影响规律。通过构建灰岩地层数值模型,对上覆岩层的垂直应力分布特征、顶板沉降位移特征进行了分析。通过分形维数表征采动覆岩裂隙场空间占位,给出了一种计盒维数程序设计及计算方法,在豪斯多夫空间中,揭示了覆岩裂隙扩展演化规律。分形迭代结果表明:覆岩裂隙分形维数随推进长度的变化可分为4个阶段,研究结论可为进一步明确这种关系提供研究借鉴。

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10. 蒙东草原区大型露天煤矿减损开采与生态修复关键技术

李全生

采矿与安全工程学报 2023, 40 (5): 905-915. DOI: 10.13545/j.cnki.jmse.2021.0407

摘要（510）

基于蒙东草原区生态功能重要、气候酷寒、半干旱、土壤瘠薄的本底生态特征和国家能源安全作用突出、煤炭储量大、开采条件好的资源开发特征,以生态减损为主线,提出了“开采源头减损与系统修复一体化”的大型煤电基地生态修复理念与模式;针对蒙东草原区生态数据采集与监测难题,创建了酷寒草原区“地下地表空天”全空间多尺度煤炭开采生态影响监测技术体系,可实现对酷寒地区(最低-47 ℃)多生态要素实时监测和数据传输;基于监测系统数据采集和分析,从宏观、中观、微观尺度研究了大型露天开采对多生态要素的影响特点,揭示了大型露天煤矿开采对水、土、植被等草原生态要素及系统的影响规律;根据露天开采的特点,结合蒙东草原区生态本底特征,研发了蒙东草原区露天煤矿节地增时减损型开采、大型露天矿生态减损型排弃、露天开采生态多要素系统修复等关键技术。通过技术体系的实施，解决了蒙东草原区露天开采水资源保护和利用问题。

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11. 浅埋近距离煤层工作面过末采煤柱覆岩结构及动载传递规律研究

黄庆享, 高翔宇, 贺雁鹏, 蔚保宁

采矿与安全工程学报 2023, 40 (3): 517-524. DOI: 10.13545/j.cnki.jmse.2021.0666

摘要（495）

为了揭示浅埋近距离煤层工作面过末采两段煤柱的应力传递规律和来压机理,以神东某矿12101工作面为工程背景,采用物理相似模拟、数值计算及理论分析相结合的方法,研究了工作面过回撤通道及两段煤柱的覆岩结构、来压规律和超前支承压力演化规律,揭示了煤柱应力传递规律与支架动载机理。研究表明:过1段煤柱开采的超前支承压力最大,出2段煤柱的支架载荷最大;出各煤柱阶段(过空巷)应力传递最大,煤柱中阶段次之,进煤柱阶段最小。煤柱传递的集中应力由工作面超前煤壁和支架上方顶板结构共同承担,煤柱传递的载荷从进煤柱阶段以超前煤壁承担为主,逐步转换为出煤柱阶段以支架承担为主,煤柱集中应力向工作面顶板结构转移是导致支架动载的主要原因。煤柱向底板传递的垂直应力作用于下煤层顶板关键块,导致顶板结构切落失稳,形成强烈来压显现。研究结果与现场实测结果吻合,可为类似条件下工作面的开采提供借鉴。

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12. 深部大变形巷道支护原理与柔性锚索支护技术

马念杰, 马海燕, 王银伟, 吕坤

采矿与安全工程学报 2023, 40 (5): 957-964. DOI: 10.13545/j.cnki.jmse.2023.0339

摘要（494）

针对深部巷道在“高强”或“超高强”支护强度下仍会出现围岩剧烈变形或破坏的问题,采用Kastner公式和Flac3D数值模拟研究支护阻力与围岩塑性破坏之间的关系。结果表明,随着支护阻力的增加,围岩塑性破坏深度总体上呈减小的趋势,但计算工况下只有支护阻力达到2.3 MPa以上,塑性区深度才会明显减小,即在现有的工程技术条件下,支护强度的增大对深部大变形巷道的控制作用有限。据此提出采用高延伸性、可持续提供支护阻力、适应围岩变形而不发生破断的支护材料控制深部大变形巷道的有效途径,研发了适用于深部大变形巷道围岩控制的柔性锚索,该锚索的延伸率超过10％,抗冲击性能是普通锚索的1.25～2倍,现场应用效果良好。

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13. 巷道围岩-锚杆-锚索协同锚固结构研究

龙景奎, 鲜扬, 周金泽, 许俊峰, 田唯标, 张由飞, 刘玉田, 杜恒

采矿与安全工程学报 2023, 40 (3): 498-506. DOI: 10.13545/j.cnki.jmse.2022.0331

摘要（491）

为解决煤矿巷道大变形、常修复等现场问题和难题,通过构建巷道围岩-锚杆-锚索协同锚固结构,采用理论分析、相似模拟和数值模拟等方法,研究锚固结构应力场分布规律与协同特征。结果表明:对锚杆施加预紧力后,在不同方向上的应力分布规律趋于一致,只是应力值大小和衰减情况不同;当锚杆锚固参数合理时,在锚固结构中会产生协同作用和协同效应,其分布范围呈现近椭圆形,且在轴向的分布范围更广;有锚网、钢带的共同作用,锚固结构内所产生的协同效应范围更大;在多条新掘、修复巷道实施该锚固结构后,巷道返修率下降98％以上。巷道围岩-锚杆-锚索协同锚固结构能够显著提高其承载能力和抗变形性能,增强其稳定性、适应性和适用性。

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14. 断高位承压拱卸压技术在孤岛工作面回采中的应用研究

季明, 郭红军, 周舟, 张益东

采矿与安全工程学报 2023, 40 (3): 525-533. DOI: 10.13545/j.cnki.jmse.2022.0162

摘要（490）

以建新煤矿大埋深、强矿压显现的4206孤岛工作面为研究对象,结合力学建模和数值模拟等方法,研究了大范围采空区覆岩承压拱结构演化规律。本工作面、相邻两工作面和相邻3工作面范围内扩展演化的覆岩承压拱拱脚恰好作用于区段煤柱,是孤岛工作面回采期间强矿压频现的主要原因,据此提出了断高位承压拱卸压技术。结合承压拱层位及岩性特征设计了断拱卸压参数,并优化了末采期断拱卸压参数。实践证明:卸压效果显著,有效降低了两巷维护难度,并实现了末采期15 d内装备的快速回撤,取得显著的经济和社会效益。研究成果可为彬黄矿区厚煤层强矿压工作面安全回采提供较好的工程参考。

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15. 综掘工作面过硬岩正断层爆破方式优选实验研究

乔国栋, 刘泽功, 高魁, 张树川, 张健玉, 傅师贵

采矿与安全工程学报 2023, 40 (3): 507-516. DOI: 10.13545/j.cnki.jmse.2022.0257

摘要（489）

针对综掘正断层区域爆破弱化硬岩导致煤岩失稳的问题,采用室内模型实验,对比总结聚能爆破和普通爆破的裂纹扩展模式、应力演化规律及煤岩破坏特征,利用实验结果指导工程现场。研究结果表明:普通爆破中爆破孔与正断层上盘煤层连线区域内形成的裂纹密集区是煤与瓦斯突出危险区域,试块模型各检测面超声波平均波速下降26％,煤岩体破坏严重。聚能爆破中聚能方向1＃测点最大压应力峰值是普通爆破的1.72倍,是非聚能方向4＃测点的2.84倍,聚能方向裂纹定向扩展,试块模型各检测面超声波平均波速下降4.12％,聚能爆破在定向破岩的同时可以有效保护正断层构造区域煤岩体不受破坏。优选聚能爆破技术在正断层综掘现场的应用表明,使用聚能爆破技术弱化断层硬岩有效保证了巷道周边煤层及围岩的完整性,避免了构造区域爆破扰动煤岩诱发瓦斯突出灾害的问题,使巷道掘进得以安全高效进行。

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16. 裂隙分布对煤岩体冲击倾向性影响机制试验研究

朱志洁, 姚振华, 王来贵, 韩军, 吴云龙

采矿与安全工程学报 2023, 40 (3): 554-562. DOI: 10.13545/j.cnki.jmse.2022.0360

摘要（488）

对含预制裂隙试件开展单轴压缩试验,采用声发射和数字散斑监测技术探究了不同裂隙分布试件的力学响应特征,分析了不同裂隙对试件变形破坏、冲击倾向性及能量积聚与释放的影响规律。试验结果表明:同种类型预制裂隙试件的破坏形式,随倾角的增加,破坏类型呈拉破坏—拉剪破坏—拉破坏—劈裂拉破坏的变化趋势,破坏剧烈程度呈现强—弱—强的变化趋势。从不同裂隙类型来看,平行双裂隙的试件产生的次生裂隙与预制裂隙形成块体结构,削弱了试件整体的完整性。单轴抗压强度、冲击能量指数等4个指标反映冲击倾向性变化规律为:随倾角增加,呈现先减小、后升高的变化趋势,其中β=30°时冲击倾向性最小。倾角相同情况下,不同类型的裂隙试件其冲击倾向性大小关系为:共面双裂隙试件>单裂隙试件>平行双裂隙试件。应力峰前阶段累计声发射能量和总累计能量之比WE、峰前累计声发射事件与累计总事件之比WN和声发射事件特征参数b值3个指标的变化规律与冲击倾向性的变化规律相一致。声发射信号能量频次特征揭示了冲击倾向性变化规律的内在原因。研究成果对揭示裂隙煤岩体冲击地压发生机制具有重要理论意义。

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17. 基于捷联惯导的采煤机运行姿态感知与误差补偿实验研究

吴刚, 方新秋, 宋扬, 梁敏富, 陈宁宁

采矿与安全工程学报 2023, 40 (4): 668-678. DOI: 10.13545/j.cnki.jmse.2022.0385

摘要（487）

在采煤机运动特征的基础上,建立了基于捷联惯导的采煤机运行姿态感知系统,实时监测采煤机的运行姿态参数,分析了采煤机运行姿态感知系统的误差效应,建立了误差补偿模型。利用高精度陀螺仪、加速度计等惯性导航仪表,进行了采煤机运行姿态感知实验,在惯性仪表零偏补偿、卡尔曼滤波等误差补偿基础之上,对实验结果进行了深入研究。结果表明:与传统采煤机运行姿态监测技术相比,基于捷联惯导的采煤机运行姿态感知技术能够准确描述采煤机在工作面的运动特征与进刀特征,还可以实现对采煤机更高精度的运行姿态感知。研究成果满足了矿井采煤机运行姿态感知的实时性、精确性和可靠性要求,为我国煤矿智能化建设提供研究基础与技术补充。

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18. 跨采底板大巷围岩应力演化特征及压裂卸压控制研究

刘怀东, 刘长友, 刘江伟

采矿与安全工程学报 2023, 40 (3): 488-497. DOI: 10.13545/j.cnki.jmse.2022.0035

摘要（482）

针对跨采底板巷道变形大、难以维护难题,以祁南煤矿跨采东翼底板轨道运输大巷为工程背景,采用FLAC3D数值模拟与现场实测相结合的方法,研究工作面跨采过程中底板巷道围岩应力场分布及煤层底板岩层破坏特征,确定合理的压裂层位与时机,分析不同压裂参数下巷道围岩应力转移规律,提出压裂卸压控制技术方案。研究结果表明:随着底板巷道与回采工作面水平距离的减小,巷道围岩应力集中程度与高应力区范围明显增大,导致巷道围岩变形加剧;压裂工作应在煤壁前方底板高应力区与巷道围岩高应力区贯通前完成;巷道上方粉砂岩作为主要承载和施载层，是压裂的关键层位;压裂卸压后,煤壁前方高应力区由巷道向压裂区转移,随着压裂区宽度增大,巷道两帮垂直应力峰值逐渐降低并趋于稳定;合理的压裂区范围为巷道左侧宽14 m、右侧宽10 m。现场工业性试验表明,岩层压裂卸压对跨采底板巷道围岩稳定性控制效果显著。

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19. 不同煤柱尺寸条件下采动巷道层状底板稳定性分析与控制对策

朱晔, 杨科, 李永亮, 李炜煜, 孙昊

采矿与安全工程学报 2023, 40 (3): 467-479. DOI: 10.13545/j.cnki.jmse.2022.0132

摘要（479）

煤柱尺寸对采动巷道层状底板的应力环境造成显著影响,以梅花井矿辅助运输巷为工程背景,综合采用现场调研、理论分析、数值计算和现场试验等研究方法,分析不同应力环境下层状底板的稳定性,并基于具体的工程实例提出针对性的控制对策。研究表明:在采动应力场的影响下,辅助运输巷两侧底板的应力环境存在差异,应力环境的差异性造成巷道两侧底板变形破坏的差异性。以横观各向同性体表征底板的层状特性,建立巷道底板力学计算模型,推导获得采动影响下底板任一点的应力表达式,得到煤柱的尺寸效应对底板应力环境的影响。基于摩尔-库仑准则构造层状底板破坏判据,获得不同煤柱尺寸条件下底板的破坏形态。窄小煤柱条件下,层状底板赋存于非对称应力环境,其破坏形态呈非对称马鞍形分布。煤柱尺寸增大到一定程度后,底板两侧围岩应力的差异性减小,底板破坏形态逐渐呈对称式分布。为了实现回采巷道围岩的精细化控制,支护方案应能够适应围岩应力环境的变化。根据煤柱尺寸的不同,基于围岩控制对策,提出差异化支护与对称式支护相结合的巷道围岩控制技术。数值计算和现场工程应用的结果表明,支护系统能够很好地适应围岩不同的应力环境,与围岩形成协同承载体系,支护效果良好。

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20. 煤柱群下回采工作面强矿压显现机理研究

吴文达, 柏建彪, 王襄禹, 王天辰, 王共元

采矿与安全工程学报 2023, 40 (3): 563-571. DOI: 10.13545/j.cnki.jmse.2022.0634

摘要（477）

以神东霍洛湾煤矿31106工作面为背景，考虑覆岩载荷的传递效应分析了煤柱群组合承载的稳定性，采用相似材料模拟方法探究工作面出集中煤柱进入房式煤柱过程中的强矿压显现机制。结果表明：下工作面出煤柱期间，层间岩层周期性垮落导致集中煤柱宽度逐渐减小，移动支承压力使得集中煤柱和房式煤柱组合动态承载；当集中煤柱减小到10 m仍未达到临界失稳宽度时，载荷传递导致前方1#房柱载荷初始的5.28 MPa增加到7.58 MPa发生失稳，1#房柱失稳后其上方的载荷转移到相邻的煤柱上，引起2#、3#、4#煤柱相继失稳；上部坚硬岩层失去支撑后在房采区内超前断裂形成58 m的长悬顶，悬顶控制其上部岩层通过集中煤柱向下传递载荷。出集中煤柱5 m后，顶板切落产生剧烈的冲击扰动，应力快速由4 kPa增加到33.6 kPa，增长幅度高达740％，造成下工作面的强矿压显现。31106工作面在煤柱群下回采时，应超前采取爆破断顶或水力压裂切顶措施控制强矿压灾害。

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