【能源人都在看，点击右上角加'关注'】
创新点
（1）针对双巷布置工作面留巷受重复采动影响矿压显现剧烈问题，提出重复采动巷道围岩塑性区和应力时空演化规律，阐明重复采动巷道塑性区变化的动-静组合机制，解决各扰动区域不断发展变化的围岩破坏问题，对分析重复采动巷道变形机理及支护方案提出具有重要指导意义。
（2）通过分析巷道围岩应力环境、塑性区及巷道围岩移近量，辨析各扰动阶段及分布区域应力变化情况，揭示重复采动巷道塑性区时空演化规律及非对称扩展力学机制。
（3）从时间效应和空间效应两方面入手全方位模拟分析重复采动过程，结合重复采动巷道时空演化规律各阶段及各区域的破坏特征，提出相应的重复采动巷道稳定性控制对策。
进入点击PDF可下载全文
1
作 者
吴祥业1,2,刘洪涛2,李建伟1,郭晓菲2,吕 坤3,王婧雅1
2
单 位
1. 内蒙古科技大学 矿业研究院；2. 中国矿业大学(北京) 能源与矿业学院；3. 煤炭科学技术研究院有限公司 安全分院
3
研究背景
随着煤炭生产规模日益加大，为满足矿井通风、排水、连续采煤机快速掘进、无轨胶轮车辅助运输和解决接续紧张等需要，神东矿区采用双巷布置工作面，掘进时同时掘出两条回采巷道，这种方式导致部分需要保留的回采巷道受到重复采动影响，矿压显现剧烈，支护体失效严重、冒顶事故时有发生，严重影响了矿井的安全生产，重复采动巷道的围岩稳定控制问题是制约煤矿安全高效回采的重大难题。
巷道受重复采动影响造成塑性区的扩展是一个动态演化过程，其过程从两方面分析：①时间效应，即巷道位置不变，其围岩塑性区随工作面推进发生改变；②空间效应，即工作面推进距离一定，巷道围岩塑性区在不同位置产生分区破坏。因此，根据现场开采顺序，采取控制变量的方法，对重复采动巷道围岩塑性区时空演化规律进行研究是重复采动巷道围岩稳定控制的基础。
4
摘 要
针对双巷布置工作面留巷受重复采动影响围岩变形破坏严重、支护难度大、存在冒顶隐患等问题,以神东布尔台矿22205回风巷道为工程背景,采用理论分析、数值模拟及现场实测方法,分析了重复采动巷道围岩塑性区及应力时空演化规律,获得巷道围岩从掘进稳定到废弃的整个动态破坏过程,以及不同位置围岩破坏状态的静态空间展现,阐明重复采动巷道塑性区变化的动-静组合机制。研究结果表明:
①采动过程中塑性区扩展时间阶段与空间区域存在对应关系并根据现场实测得到空间区域具体范围,是分析巷道变形机理及提出分次支护方案的重要基础。
②获得塑性区非对称扩展机理:其范围由偏应力大小决定,方位则由主应力方向主导,偏应力大小及角度共同作用造成塑性区非对称扩展,进而产生非对称变形,并以此揭示了重复采动巷道塑性区随时空扩展力学机制。
③根据塑性区扩展形态,得出一次采动过程中塑性区深度及范围扩展显著且顶、底板明显大于两帮;2次采动过程中塑性区深度变化较小,而范围明显增加,主要发生在煤壁帮顶角位置及煤柱帮底角位置。
④基于重复采动过程中塑性区扩展时空关系,提出分次补强支护方法,解决重复采动巷道围岩稳定控制;根据塑性区扩展形态及现场实测明确具体补强时间、地点及参数,并进行顶板补强支护,节省工期同时保障了回采期间安全生产。
5
部分图片
重复采动巷道布置平面图
巷道顶底板综合柱状图
重复采动巷道支护参数设计
三维数值模型
22204工作面推进1000m垂直应力分布
重复采动影响巷道围岩塑性区演化时间效应
一次采动巷道围岩塑性区分布
二次采动巷道围岩塑性区分布
一次开采空间效应现场观测移近量曲线
一次非充分采动影响区现场观测移近量曲线
重复采动影响巷道围岩应力及角度演化时间效应
一次采动巷道围岩应力及角度分布
二次采动巷道围岩应力及角度分布
不同时间阶段巷道围岩塑性区演化
钻孔裂隙发育最深处情况
稳定阶段顶板破坏范围形态实测与数值模拟结果对比
顶板补强支护参数平面
顶板补强支护效果
6
作者简介
吴祥业，男，1986年10月生，黑龙江鸡西人，博士，讲师，硕士生导师。长期以来主要从事巷道蝶形破坏理论、巷道围岩稳定性控制方面的研究。巷道蝶形破坏理论将复杂的地壳岩体自然或者工程破坏问题凝练成“处于缓慢或者突变应力场中的原位岩体力学行为”的科学问题，已应用于自然地震、“X”共轭断层、冲击地压、煤与瓦斯突出、巷道冒顶等领域。在国家自然基金及省部级基金支持下，基于巷道蝶形破坏理论对工程破坏普遍规律进行了阐释，研究成果发表在《煤炭学报》、《采矿与安全工程学报》等高水平论文期刊。
来源：
吴祥业,刘洪涛,李建伟,等.重复采动巷道塑性区时空演化规律及稳定控制[J].煤炭学报,2020,45(10):3389-3400.
WU Xiangye,LIU Hongtao,LI Jianwei,et al. Temporal-spatial evolutionary law of plastic zone and stability control in repetitive mining roadway[J]. Journal of China Coal Society,2020,45(10):3389-3400.
责任编辑：常 琛
编辑整理：郭晓炜
审核：常 琛
End
往期精彩
谢和平，吴立新，郑德志：2025年中国能源消费及煤炭需求预测钱鸣高，许家林：煤炭开采与岩层运动袁亮：煤及共伴生资源精准开采科学问题与对策康红普，王国法，姜鹏飞，等：煤矿千米深井围岩控制及智能开采技术构想谢和平：深部岩体力学与开采理论研究进展康红普，尹丙鼎，高富强，等：中国煤矿井下地应力数据库及地应力分布规律
联系我们
联系人：郭晓炜
电话：010-87986411-811
邮箱：guoxiaowei@chinacs.org.cn
网址：www.mtxb.com.cn
版权声明：
本平台刊登的《煤炭学报》所有稿件均按照国家版权局有关规定支付了相应稿酬，《煤炭学报》享有稿件的信息网络传播权。未经授权，不得匿名转载。本平台所使用的图片属于相关权利人所有，因客观原因，部分作品如存在不当使用的情况，请相关权利人随时与我们联系。
免责声明：以上内容转载自煤炭学报，所发内容不代表本平台立场。
全国能源信息平台010-65367702，邮箱：hz@people-energy.com.cn，地址：北京市朝阳区金台西路2号人民日报社
,
