非对称支护技术在多层倾斜岩层巷道中的应用研究

第４４卷　第２期２０２４年３月西安科技大学学报ＪＯＵＲＮＡＬＯＦＸＩ’ＡＮＵＮＩＶＥＲＳＩＴＹＯＦＳＣＩＥＮＣＥＡＮＤＴＥＣＨＮＯＬＯＧＹＶｏｌ．４４　Ｎｏ ２Ｍａｒ．２０２４来兴平，尉迟小骞，单鹏飞，等．非对称载荷作用下倾斜区段煤柱稳定性分析及控制技术［Ｊ］．西安科技大学学报，２０２４，４４（２）：２０３－２１２．ＬＡＩＸｉｎｇｐｉｎｇ，ＹＵＣＨＩＸｉａｏｑｉａｎ，ＳＨＡＮＰｅｎｇｆｅｉ，ｅｔａｌ．Ｓｔａｂｉｌｉｔｙａｎａｌｙｓｉｓａｎｄｃｏｎｔｒｏｌｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙｏｆｔｈｅｉｎｃｌｉｎｅｄｓｅｃｔｉｏｎｃｏａｌｐｉｌｌａｒｕｎ ｄｅｒｔｈｅｉｎｆｌｕｅｎｃｅｏｆａｓｙｍｍｅｔｒｉｃｌｏａｄ［Ｊ］．ＪｏｕｒｎａｌｏｆＸｉ’ａｎＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙｏｆＳｃｉｅｎｃｅａｎｄＴｅｃｈｎｏｌｏｇｙ，２０２４，４４（２）：２０３－２１２．收稿日期：２０２３－１０－１５基金项目：国家自然科学基金项目（５１９０４２２７）通信作者：来兴平，男，宁夏平罗人，教授，博士生导师，Ｅ ｍａｉｌ：ｌａｉｘｐ＠ｘｕｓｔ．ｅｄｕ．ｃｎ非对称载荷作用下倾斜区段煤柱稳定性分析及控制技术来兴平１，２，尉迟小骞１，２，单鹏飞１，２，方贤威１，２（１．西安科技大学能源学院，陕西西安７１００５４；２．西安科技大学西部矿井开采及灾害防治教育部重点实验室，陕西西安７１００５４）摘　要：为解决工作面回采及巷道掘进影响下倾斜区段煤柱稳定性劣化的复杂问题，运用弹性力学半逆解法及摩尔－库伦准则建立力学模型，结合三维有限元数值模拟，深入分析了倾斜区段煤柱一侧受载结构形态特征，明确了倾斜煤柱失稳致灾力源及载荷的分布特性，探究了采掘扰动下倾斜区段煤柱塑性变形－失稳－破坏的动态演化过程，揭示了非对称载荷作用下倾斜区段煤柱临界失稳致灾机理，以此为基础优化了倾斜煤柱及周围巷道稳定性控制技术。

结果表明：区段煤柱因煤层倾角导致的倾斜形态是煤柱所承受载荷呈非对称状的关键诱因，这一特性致使倾斜煤柱最底端区域覆载最大，且当此区域失稳破坏时，呈现由煤柱下端底角塑性区向煤柱上端底角塑性区扩展的运移过程，并因此得出倾斜区段煤柱临界尺寸随煤层倾角增大而增加的演化规律。

倾斜煤层沿空掘进巷道不对称支护技术摘要:煤矿开采在安装支护前，对于巷道内的环境一定要有充分的了解。

支护可为采矿业提供有力的帮助和支持，目前在此领域中应用极为广泛。

这种方式可以提升工作效率，同时也可以提升开采的安全性。

为了保证采矿可以正常进行，很多企业在使用该技术后，获得了较高的利益。

本文主要针对倾斜煤层沿空掘进巷道不对称支护技术展开分析。

关键词:倾斜煤层；沿空掘进；支护技术引言:煤矿作业以安全为主，目前支护技术已经受到了社会各界的关注，在众多类型的项目中，目前应用较为广泛。

根据相关计算，可为企业带来更多的经济利益，所以在此方面应该不断研究，不断改善，促进采矿业能够稳定的发展。

超前支护技术，简单的讲，就是在破碎岩体上展开支护作业，这种技术是在近几年新兴的技术，在施工实际应用后符合使用要求，同时也可以提高安全性。

矿井开采时，首先要根据当地的地质环境情况展开设计，同时还要考虑整个矿区的情况，需制定较为合理的施工计划，同时在支护安装时也要做到提前预防，要避免安全隐患的出现。

为使采矿技术在采矿行业中能够发挥更大的力度，希望采矿技术在今后可以与科学技术共同发展，支护技术也会逐步的完善以及优化，在国内的采矿行业中，保证安全，稳定发展。

一、倾斜煤层沿空掘进巷道不对称支护技术为了保证采矿的安全，首先应该使用性能较为稳定的掘进设备，在采矿工作中，巷道掘进设备可以确保施工的正常开采。

由于采矿时的环境非常恶劣，所以应该结合多方面因素考虑。

例如井下矿物、巷道煤岩情况等。

首先应该确定掘进设备在施工中的方案，在较合适的位置采用镶嵌式模块组合的形式，及时采用机电一体化设备进行施工，在开采挖掘中，首先应该了解设备的运行状况，对其进行即时监控，可通过远距离的控制，确保在开采中能够平稳运行。

采矿工程环境非常的复杂，所以对于喷层以及支护等要予以重视，尤其是薄弱的区域，要使用支护技术体系，对巷道顶部起到支撑的作用，以求达到最佳的支撑效果。

倾斜厚煤层异形巷道围岩变形特征及非对称支护技术研究杨龙龙;陈凯铭;鞠志勇
【期刊名称】《中国矿业》
【年(卷),期】2024(33)1
【摘要】本文针对倾斜厚煤层中异形巷道围岩变形量大和矿压显现明显的问题,提出了以高帮补强锚索和低帮大直径钻孔卸压为基础的“高补低卸”异形巷道非对称支护技术,并以乌兰木伦煤矿工作面为技术背景,通过对工作面运巷和风巷的异形巷道进行区域划分,分析了不同区域内异形巷道应力场和位移场演化特征,确立了“高补低卸”异形断面非对称支护技术关键参数。

研究结果表明:倾斜厚煤层运巷回采区异形巷道应力场分布最为复杂,高帮附近顶板支承应力大于低帮附近顶板支承应力,且呈现出非对称应力状态。

异形巷道高帮变形主要是因为支承应力导致高帮煤柱强度弱化引起煤体滑移,而低帮和底板变形主要是支承应力较大和围岩应力集中系数高造成的。

巷道高帮及顶板补强长锚索能够有效加固煤岩体。

低帮和底板的大直径卸压钻孔能够将围岩集中应力向远场转移。

现场应用表明倾斜厚煤层“高补低卸”异形断面非对称支护技术大大减小了围岩变形量和顶板离层量,对巷道进行了有效控制,应用效果显著。

【总页数】8页(P155-162)
【作者】杨龙龙;陈凯铭;鞠志勇
【作者单位】国家能源集团神东煤炭集团乌兰木伦煤矿
【正文语种】中文
【中图分类】TD353
【相关文献】
1.厚煤层巷道沿底掘进围岩变形特征与支护技术研究
2.急倾斜煤层巷道围岩变形破坏特征及支护技术研究
3.急倾斜煤层巷道围岩变形破坏特征及支护技术浅议
4.倾斜厚煤层沿空巷道变形破坏特征及支护控制技术研究
5.倾斜煤层矩形巷道围岩非对称破坏特征及控制技术研究
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三心拱非对称支护技术在软岩巷道中的应用作者：刘涛刘清伟吕兆海来源：《中国科技纵横》2020年第12期摘要：随着煤矿资源向深部开采，矿压显现问题突出。

金家渠煤矿针对煤巷双巷掘进、复合松软顶板、层理节理发育、围岩物理力学特性差等条件，从巷道变形特征分析、支护方式比选、压力位移数据采集分析，按照主动支护、关键部位加强原则，采用非对称支护技术解决了复杂应力下的巷道支护难题。

关键词：复合顶板;巷道失稳;应力集中;耦合支护中图分类号：TD350.1 文献标识码：A 文章编号：1671-2064（2020）12-0171-020 引言软岩巷道主要表现为围岩松散、变形量大、变形速度快、持续时间长、易变形破坏乃至冒顶[1-2]。

随着深部煤层资源开采，软岩巷道支护成为制约矿井安全发展的主要瓶颈[3]。

杨晓杰[4]等针对第三系复合型软岩的变形特点提出“锚网索+底脚锚杆+柔层桁架”耦合支护技术，充分发挥支护体的支护能力;王洪闪等针对西部地区煤矿围岩承载力低，锚喷支护难以有效控制围岩变形的问题，基于围岩松动圈理论、关键部位支护原理、基于滑移线理论和塑性极限分析法，确定了巷道支护参数;孙健新等提出软弱煤岩复合顶板巷道顶板不协调变形、片帮严重、支护结构破坏是由高应力导致的围岩流变、地质条件差、水的影响和围岩结构不合理造成的;轩召军等针对深埋大跨度复合顶板煤巷变形失稳特点，通过采用压力拱理论和数值模拟技术对巷道围岩变形规律进行分析，提出“锚杆（索）+金属网+M钢带+单体支柱”的支护方案;孙辉等针对软岩巷道变形破坏特点，提出“常规锚网喷+浅部围岩注浆强化加固+矿用高强锚索束联合中空注浆锚索支护”控制技术;赵增辉等针对西部矿区弱胶结软岩地层极不稳定的特点，基于接触单元法及非线性接触理论，提出“阶跃式”突跳特点，认定围岩产生非稳定破坏的标志。

以上学者针对巷道围岩变形破坏特点及支护灯进行了研究，笔者针对金家渠煤矿地质情况分析了不同断面条件下巷道的变形特点及锚杆受力，提出了相应的支护方案，从而有效解决了软岩巷道的变形失稳。

倾斜煤层沿空掘进巷道不对称支护技术王鹏举;周钢;邹长磊;王浩;王超【摘要】鉴于现阶段绝大多数巷道采用对称支护方法这一现状,通过理论分析、数值模拟以及物理相似模拟技术揭示巷道围岩的受力状态及变形破坏特征.研究表明倾斜煤层沿空掘进巷道围岩呈明显不对称受力状态及变形破坏特征,巷道断面与岩层倾斜方向成钝角的部位首先产生变形破坏,随后产生连锁反应,巷道的其他部位破坏,最后造成整个巷道的破坏失效.因此常规的对称支护技术不能保证巷道围岩的稳定,针对这一研究结果提出采用非对称的支护技术,在对称支护的基础上对薄弱(关键)位置补充加强支护,防止薄弱(关键)部位的破坏而导致的整个巷道的连锁式破坏,使巷道整个断面的变形趋于协调.在巷道掘进过程中和工作面回采过程中通过现场矿压及围岩变形量的检测分析,锚杆的受力均匀,巷道变形能够满足安全生产要求,表明支护效果较好,对类似条件巷道的支护有借鉴意义.【期刊名称】《金属矿山》【年(卷),期】2014(000)004【总页数】4页(P70-73)【关键词】倾斜煤层;沿空掘进巷道;关键部位;不对称支护【作者】王鹏举;周钢;邹长磊;王浩;王超【作者单位】中国矿业大学力学与建筑工程学院,江苏徐州221116;深部岩土力学与地下工程国家重点实验室,江苏徐州221116;中国矿业大学力学与建筑工程学院,江苏徐州221116;深部岩土力学与地下工程国家重点实验室,江苏徐州221116;中国矿业大学力学与建筑工程学院,江苏徐州221116;深部岩土力学与地下工程国家重点实验室,江苏徐州221116;中国矿业大学力学与建筑工程学院,江苏徐州221116;深部岩土力学与地下工程国家重点实验室,江苏徐州221116;中国矿业大学力学与建筑工程学院,江苏徐州221116;深部岩土力学与地下工程国家重点实验室,江苏徐州221116【正文语种】中文【中图分类】TD353随着煤炭需求量的日益增加，浅层煤炭资源日趋枯竭，开采深度逐年加大，巷道在深部围岩中的受力状态和浅部时差异很大，巷道围岩的地质力学环境更加复杂，围岩的结构呈现非对称性，加之高地应力的作用，使得巷道围岩大多数处于非对称的受力状态，围岩出现非对称变形破坏，此时常规的对称支护理念已经不能满足要求。

基于非对称变形围岩的锚杆支护策略研究高亚伟【摘要】深部穿层巷道的高地应力引起了巷道围岩的非对称变形,结合FLAC3D数值模拟结果,针对这种非对称变形做了深入的破坏机理分析,提出了相应的非对称变形控制对策—锚网索+底角锚杆的非对称耦合支护,对非对称变形发生的关键部位实施了相应的加强支护方案.从监测结果来看,实施改进的支护方案后巷道围岩变形协调均匀,有效地控制了深部巷道围岩的非对称变形.【期刊名称】《江西煤炭科技》【年(卷),期】2017(000)002【总页数】4页(P1-4)【关键词】深部穿层巷道;非对称变形;数值模拟;破坏机理;控制对策【作者】高亚伟【作者单位】同煤浙能麻家梁煤业有限责任公司,山西朔州036000【正文语种】中文【中图分类】TD353+.6深部岩石所涉及的“三高一扰动”（高地应力、高温、高渗透水压以及开采扰动）问题威胁着深部巷道的稳定性，增大了深部开采的难度[1-2]。

深部巷道不同岩性的围岩的物理力学性质差异较大，如抗压强度、变形模量、水理性质等，若所提出的掘进支护方案在某一种岩性的围岩中失效时，则整个巷道都面临着失稳破坏的风险。

另一方面，深部巷道受到上覆岩土体及所处的复杂地质力学环境的影响，在变形过程中表现出变形大、不对称等特征，因而，如果将一般的针对浅部巷道的均匀支护方案直接引入到深部巷道中去，则有可能造成巷道失稳，威胁开采安全[3]。

本文通过数值模拟的方法，以麻家梁矿东翼回风大巷支护工程为背景，系统地研究了深部巷道非对称变形的锚杆支护策略问题。

麻家梁煤矿14505综放工作面包括胶带顺槽和辅运顺槽两条巷道，所处的地质构造为一个周边未采掘的巨大向斜，工作面位于五采区东翼，北侧紧邻14101切巷（间1103 m）,西侧为五采区辅运大巷；顺槽和切眼分别沿东西向和南北向布置。

主采4#煤层平均厚度8.5 m，平均倾角6°，煤层伪顶为0～0.5 m厚的炭质泥岩，直接顶为0～14.71 m厚的粉砂岩或高岭质泥岩，老顶为0～14.25 m厚的砂岩；直接底为0.23～4.10 m厚的高岭质泥岩，老底为0～5.37 m厚的粗砂岩。

大断面软岩巷道非对称破坏原因分析及控制对策许绍明;徐颖【摘要】针对深部软岩巷道围岩的非对称变形破坏问题,通过现场调查研究,分析了巷道非对称变形破坏的原因,提出对薄弱部位采用加强支护的非对称耦合控制对策。

巷道围岩变形和锚索承载力监测结果表明,使用50~70 d后围岩的变形趋于稳定,顶板下沉量约为20 mm,两帮移近量小于80 mm。

与全断面高强支护相比,非对称支护大大节约了支护成本,取得了良好的效果。

%To counter the asymmetric deformation damage of surrounding rock in deep soft rock roadway, this paper analyzed the mechanism of asymmetric deformation of the roadway through field investigation and research, and put forward the asymmetric coupling control countermeasures by strengthening support for its weak parts. The monitoring of the surrounding rock deformation and cable anchor. bearing capacity showed that the surrounding rock deformation tended to a stable state after 50 to 70d, its roof convergence was about20mm and the shift amount of its two sides was less than 80mm. The application of the asymmetric support can greatly save the supporting cost as compared to the full-section high-strength support, good effect was thus achieved.【期刊名称】《矿业安全与环保》【年(卷),期】2013(000)003【总页数】4页(P55-57,61)【关键词】软岩巷道;非对称变形;加强支护;控制对策【作者】许绍明;徐颖【作者单位】淮北矿业集团工程建设公司，安徽淮北235029;安徽理工大学土木建筑学院，安徽淮南232001【正文语种】中文【中图分类】TD353随着对煤炭需求量的增大，我国煤矿浅部资源日趋枯竭，开采深度日益增大。

环境工程2019·0281Chenmical Intermediate当代化工研究技术应用与研究基于不对称顶板特性的沿空巷道支护方案设计＊李　毅（山西汾西矿业集团双柳煤矿 山西 033300）摘要：针对20103工作面运输平巷大断面沿空巷道的围岩控制问题，本文充分利用现场调研、矿压观测、统计分析等研究方法，分析了巷道围岩变形破坏特征及支护要点，并依据顶板的不对称特性对原巷道支护方案进行优化设计，并进行了现场试验及后续围岩变形监测，实现了巷道围岩的有效控制，保障了安全生产。

关键词：沿空掘巷；围岩控制；支护方案；不对称顶板中图分类号：T 文献标识码：ASupport Scheme Design of Roadway along Goaf Based on the AsymmetricCharacteristics of the RoofLi Yi(Shuangliu Coal Mine of Shanxi Fenxi Mining Group, Shanxi, 033300)Abstract ：In view of the surrounding rock control problem of the large-section gob-side roadway in 20103 face transportation roadway, thispaper makes full use of field investigation, mine pressure observation, statistical analysis and other research methods to analyze the deformation and failure characteristics of the roadway surrounding rock and support key points, and optimizes the original roadway support scheme according to the asymmetric characteristics of the roof, and carries out field tests and subsequent monitoring of surrounding rock deformation, thus realizing effective control of the roadway surrounding rock and ensuring safe production.Key words ：roadway along goaf ；surrounding rock control ；support scheme ；asymmetric roof沿空留巷或仅留窄煤柱保护巷道的沿空掘巷在我国各大矿区得到广泛应用，这种掘进方式的优势在于将回采巷道布置在已采工作面的侧向支承压力峰值影响区以外，从而减少应力叠加对巷道的影响，有利于巷道支护及围岩稳定。