煤矿巷道再造高强度承载结构快速支护技术及工程应用

• Published in: 煤炭科学技术 Vol. 52; no. 2; pp. 34 - 48
• Main Authors: 徐佑林, 吴旭坤, 周波, 郑伟, 吴少康, 周泽, 陈志松, 张际涛
• Format: Journal Article
• Language: Chinese
• Published: 南京工业大学安全科学与工程学院,江苏南京 211800%安徽理工大学矿业学院,安徽淮南 232002%贵州理工学院矿业工程学院,贵州贵阳 550003%中国矿业大学(北京) 能源与矿业学院,北京 100083%贵州理工学院矿业工程学院,贵州贵阳 550003 2024; 贵州大学矿业学院,贵州贵阳 550025; 贵州理工学院矿业工程学院,贵州贵阳 550003
• Subjects: 承载强度; 难支护巷道; difficult supporting roadway; 飞蛾火焰优化算法; 高强度承载结构; high-strength load-bearing structure; 破碎围岩; load-bearing strength; moth flame optimization algorithm; crushed surrounding rock
• ISSN: 0253-2336
• DOI: 10.12438/cst.2023-1831

TD315; 针对松软、破碎围岩巷道可锚性差、受强动压和强构造应力影响等问题,开展了大量现场调研并归纳分析了 3种典型煤矿巷道围岩大变形和围岩控制难题;在分析现有支护技术和理论基础上,提出再造高强度承载结构快速支护技术思路和再造方法.以贵州龙宝煤矿 11205运输下山为工程背景,分析其变形破坏原因,结合实际设计出对破碎围岩进行置换加卸压的联合支护方法,理论上建立巷旁充填墙承载力学模型,分析了巷旁充填墙的承载强度,确定了巷旁充填墙的强度与巷道围岩的可适性及有效性.结合FLAC3D数值模拟与Python脚本编程语言,实现飞蛾火焰优化算法,确定最优的破碎围岩巷道的置换参数(墙体厚度和卸压区宽度).研发了高强度高韧性充填支护新材料.通过对软弱墙体进行置换再造,让巷道顶板、充填体和底板重新构成一个整体承载结构.井下工业性试验结果表明,对巷道软弱岩体进行置换再造后,巷道顶板、充填体和底板所构成的新结构可实现整体承载,充分发挥了围岩自身承载能力和抵抗变形能力,围岩变形趋于平稳,收敛速率基本都小于 0.2 mm/d,无明显变形,且数值模拟计算结果与工程实践监测较为吻合,表明巷旁充填置换支护方案对松软破碎围岩巷道控制有较好的效果.最后,对深入研究再造承载结构快速支护技术进行了展望.