特厚煤层巷道冲击破坏机理及全锚索支护技术

• Published in: 煤炭学报 Vol. 48; no. 5; pp. 1943 - 1956
• Main Authors: 高明仕, 徐东, 王海川, 俞鑫, 刘荣发
• Format: Journal Article
• Language: Chinese
• Published: 中国矿业大学冲击岩爆巷道支护研究中心,江苏徐州 221116 01.05.2023; 中国矿业大学矿业工程学院,江苏徐州 221116; 中国矿业大学冲击岩爆巷道支护研究中心,江苏徐州 221116%中国矿业大学矿业工程学院,江苏徐州 221116; 东京大学地震研究所,东京 1130032%陕西彬长胡家河矿业有限公司,陕西咸阳713600; 中国矿业大学煤炭资源与安全开采国家重点实验室,江苏徐州 221116
• Subjects: shock intensity; shock wave; rock burst; 冲击地压; 应力波; 全锚索支护; 冲击强度; full anchor cable support; extra thick coal seam; 特厚煤层
• ISSN: 0253-9993
• DOI: 10.13225/j.cnki.jccs.2023.0065

TD324%TD353; 针对特厚煤层巷道围岩冲击破坏严重等问题,基于弹性力学与冲击动力学,研究了特厚煤层巷道冲击破坏机理,揭示了顶煤破坏主控影响因素,分析了动载应力波传播过程及巷道围岩支护体系动力响应特征,确定了特厚煤层巷道围岩抗冲支护技术.研究发现:巷道顶煤岩梁冲击破坏程度与围岩静载集中应力、冲击震源强度和岩梁长度成正比,与应力波传播距离、岩梁厚度及强度成反比;冲击动载应力波传播过程分为应力起始振动期、应力波动期和应力调整期;应力起始振动期巷道围岩表面质点开始振动,锚杆索出现预卸压,应力波动期巷道围岩破坏加剧,锚杆索产生一定损伤,应力调整期巷道围岩趋向于稳定,锚杆索轴力也趋向于稳定值;随着冲击动载强度增大,巷道围岩质点振动速度、位移增量和加速度呈指数关系增长;巷道围岩临界冲击能量为105J,大于临界冲击能量,巷道围岩动力破坏加剧,锚杆索损伤增大;采用全锚索梯次让压支护技术,巷道可形成浅表深锚高预应力层与深部梯次让压协同支护层,增强巷道顶煤岩梁强度及厚度,降低锚索冲击动载损伤值,提升巷道围岩抗冲性能.工程应用表明,采用全锚索梯次让压支护技术,巷道围岩裂隙发育深度降低50.47％～55.42％,变形量降低52.89％～68.78％,锚杆索损伤降低,巷道围岩稳定性显著提升.