【摘 要】
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实现高初撑力主动临时支护是行业主要技术难题之一,现有临时支护方式严重制约了掘进速度,造成采掘不平衡。目前井下掘进工作面最常见的临时支护方式是前探梁,其本身无法提供主动支护力,控顶区域作业安全无法保证,且人工操作强度大,不能在掘进初期维护顶板围岩,没有实现真正意义上的临时支护。论文以赛尔六矿A4027回风巷为工程背景,运用现场实测、理论分析、数值模拟等方法,对高初撑力主动护顶临时支护技术进行系统研究
【基金项目】
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国家自然科学基金面上项目:深部大跨度钻孔卸压与双微拱减跨支护机理（51874277）；
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实现高初撑力主动临时支护是行业主要技术难题之一,现有临时支护方式严重制约了掘进速度,造成采掘不平衡。目前井下掘进工作面最常见的临时支护方式是前探梁,其本身无法提供主动支护力,控顶区域作业安全无法保证,且人工操作强度大,不能在掘进初期维护顶板围岩,没有实现真正意义上的临时支护。论文以赛尔六矿A4027回风巷为工程背景,运用现场实测、理论分析、数值模拟等方法,对高初撑力主动护顶临时支护技术进行系统研究,取得以下主要成果:（1）采用窥视仪对A4027回风巷顶板进行钻孔窥视,对A4027回风巷围岩进行力学性质测试,得出煤、碳质泥岩、砂质泥岩、粉砂岩等岩样密度、抗压强度、抗剪强度、内聚力等力学参数。分析A4027回风巷临时支护存在的问题,提出高初撑力主动护顶临时支护技术概念,阐述其技术原理,给出了围绕“临时支护强度q和临时支护距离L”为主要研究参数的技术核心点,并研发高初撑力主动护顶临时支护装置。（2）建立临时支护区域叠层顶板力学分析模型,认为板间界面附近应力水平超过材料的承载极限发生破碎而产生。研究了临时支护强度q和临时支护距离L对顶板离层的影响,得到顶板离层的临界条件;同时量化了临时支护强度q和临时支护距离L与离层难易程度参数Q之间关系,推导出计算式:（?）（3）研发出高初撑主动护顶临时支护装置,并进行现场安装测试和完善。对高初撑主动护顶临时支护装置的支护梁部分进行受力分析,支护梁能提供顶板的初撑力达到10.2k N/m~2,通过强度测试,证明整个装置能承受的载荷达到12k N/m~2。（4）通过模拟临时支护强度对锚杆预应力分布的影响和对临时支护区域顶板围岩的影响,综合确定A4027回风巷临时支护强度q为10k N/m~2,临时支护距离L为2m。模拟验证使用高初撑主动护顶临时支护装置,同时将锚杆间排距从0.8×0.8m扩大到1.0×1.0m,巷道能够在4倍动压下保持稳定。（5）A4027回风巷在掘进过程中使用高初撑力主动护顶临时支护装置,临时支护区域作业安全得到保证,且降低整个支护系统强度后,顶板离层控制较好,掘进期间顶板离层最大值仅有16mm。锚杆耗材量大幅减小、掘进机启机、停机频率降低约60%,掘进速度显著提高。该论文有图75幅,表11个,参考文献94篇。
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