Исследование основных влияющих факторов и комплексной технологии поддержки дорог с динамическими нагрузками и большими деформациями.

Научные отчеты, том 13, Номер статьи: 4136 (2023) Цитировать эту статью

343 доступа

Подробности о метриках

Для определения основных факторов, влияющих на динамическое давление и большие деформации дорог, был разработан целевой комплекс технологий крепления. В качестве примера была взята воздухозаборная дорога 2603 угольной шахты Чжанцунь в Луане, провинция Шаньси. Теоретически проанализировано влияние Южного сброса Вэньваншань и поля внутренних напряжений на выработку динамического давления и определены основные факторы, влияющие на выработку динамического давления и больших деформаций в естественных геологических условиях. Эффект существующей схемы крепления проезжей части оценивался с помощью методов полевых испытаний, таких как неразрушающий контроль болтов. Влияние отработки двух забоев на динамическое давление и большую деформацию выработки исследовано методом численного моделирования FLAC3D. На этой основе разработан новый тампонажный материал, предложен полный комплект технических схем полносекционного комплексного совместного крепления дорог динамического давления и больших деформаций, а также проверен эффект от их применения на местах. Результаты показали, что в естественных геологических условиях воздухозаборная дорога 2603 находилась в зоне влияния Южного сброса Вэньваншань, который находился под значительным влиянием и контролем разлома. Суммарный угол между направлением продолжения проезжей части и максимальным главным напряжением составил 74°, что не способствовало устойчивости проезжей части. Диапазон рыхлой зоны проезжей части был большим. В существующих условиях крепи окружающая порода не могла образовать относительно устойчивую структуру, что было одной из основных причин больших деформаций окружающей породы в выработке динамического давления. Воздухозаборная выработка 2603 пострадала от разработки как прилегающего забоя, так и забоя 2603. Напряжения наложились, и дорожное полотно было сильно деформировано и повреждено. Разработан новый тампонажный материал. К существующему полиуретановому материалу был добавлен сшивающий агент, приготовленный из толуолдиизоцианата и полиэфирполиола, для образования нового тампонажа, и была предложена полная вспомогательная техническая схема. Результаты полевого применения показали, что смещение и подъем пола с обеих сторон дорожного полотна были уменьшены примерно на 87%, деформация и разрушение угольной и горной массы дорожного полотна эффективно контролировались, а деформация дорожного полотна динамического давления была снижена. значительно снижается.

Угольные ресурсы Китая формировались в разные периоды, со сложными условиями зрелости и распределения. Более 90% добычи угля приходится на шахтную добычу1; таким образом, дороги играют жизненно важную роль в добыче угля в Китае. Общая длина шахтных выработок в Китае достигает 50 000 км, причем большинство подготовительных и восстановительных выработок расположены в угольных пластах, из которых длина восстановительных выработок составляет более 60% от общей длины выработок2. Шоссе угольных пластов образует выработки динамического давления под воздействием горных работ или других динамических воздействий; деформация дорог динамического давления часто бывает большой, а работы по переработке часты, что значительно увеличивает затраты на поддержку, серьезно влияет на безопасную и эффективную работу шахт и ограничивает интенсивную добычу угольных шахт. Поэтому ключом к снижению деформации дорог динамического давления и стоимости поддержки является выяснение основных факторов, влияющих на большую деформацию дорог динамического давления, а также целенаправленный выбор и совершенствование мер поддержки.

Что касается основных факторов, влияющих на большую деформацию, создаваемую дорогами динамического давления, Ли3 полагал, что увеличение площади сечения дороги является одним из основных факторов большой деформации, создаваемой дорогами динамического давления. По данным Ляна4, степень смещения поверхности дороги увеличивается быстрее на ранней стадии движения по дороге. По мере увеличения расстояния от проезжей части степень деформации проезжей части постепенно имеет тенденцию к стабилизации. Чжан5 и Лю6 считали, что когда выемка для извлечения угольного пласта расположена на большой глубине залегания, механические свойства верхних и нижних плит выработки изменятся, что является одним из основных факторов большой деформации выработки динамического давления. . Ли7 считал, что основной причиной большой деформации дорог динамического давления являются напряжения, которые испытывает верхняя пластина дороги, и две группы высвобождаются через неподдерживаемую нижнюю пластину дороги. Лю8 считал, что слабая литология верхних и нижних плит дорожного полотна является основным фактором, влияющим на большие деформации и повреждения дорожного полотна. Sun9 считает, что диапазон управления опорной конструкцией анкерных стержней меньше глубины повреждения группы проезжей части, а выход из строя некоторых анкерных стержней и анкерных тросов в группе проезжей части является основной причиной большой деформации дорожного полотна динамического давления. . Ван10 проанализировал явление повреждения выработок динамического давления и закон развития напряжений окружающих горных пород и пришел к выводу, что взаимное наложение напряжения, вызванного горными работами, и вертикального напряжения угольных колонн является основным фактором, влияющим на большую деформацию выработок динамического давления. Чжэн11 изучил механизм деформации и повреждения, а также технологию укрепления окружающей породы группы выработок в условиях сильного динамического давления и большой деформации и пришел к выводу, что концентрация напряжений, создаваемая плотными угольными столбами, и втягивание забоя являются двумя основными факторами, контролирующими большую деформацию окружающей породы. в проезжей части. Cai12 пришел к выводу, что основной причиной разрушения окружающей породы в камере выработки является то, что осевое направление выработки перпендикулярно или наклонно к направлению максимального главного напряжения. Юань13, основываясь на упруго-пластической теории, а также полевых исследованиях и анализе, создал механическую модель кольцевой дороги в условиях глубокого динамического давления, вывел неявное уравнение границы пластической зоны и дополнительно раскрыл механизм большой деформации глубокой горная выработка динамического давления. Компания Kuai 14 использовала программное обеспечение численного моделирования, такое как FLAC3D и ANASYS, а также лабораторные испытания для оптимизации параметров опорных материалов в соответствии с напряженными условиями окружающей породы и характеристиками деформации дороги, а также с разрушением опорных материалов дороги на участке разрушения под воздействием динамического давления. . Чен15 изучил механические модели микроструктуры болтов, анкерных тросов и анкерных тросов типа I, а также анкерных тросов и поверхностей скольжения на основе характеристик деформации горных выработок динамического давления в полностью механизированном забое обрушения и распределения двух типов поверхностей скольжения и предложил опору идея «нести верх и низ, контролируя две стороны». Лю16, исходя из напряженного состояния окружающей породы и геологических условий, определил, что транспортная выработка в южном крыле шахты должна следовать принципу «жесткого и гибкого дополнения, сочетания длинных и коротких, своевременной инициативы, координации и контроль". Wu17 под воздействием различных факторов контролировал напряжение анкерного троса и проводил систематический анализ напряжений, чтобы в полной мере раскрыть активную опорную роль анкерного троса и предоставить основные данные для оптимизации схемы поддержки. Wu18 предложил контролировать окружающую породу оставшейся выработки в рабочем забое большой высоты с помощью технологии соединения и выравнивания давления и добился замечательных результатов.