大断面煤巷支护技术试验研究及新型锚杆机研发应用
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摘要
掘进速度慢、支护理论不完善、支护费用高、效果差、作业连续性和安全性难以保证等成为复合顶板大断面巷道快速掘进的难题,缺乏安全高效的锚杆(索)钻装设备是制约巷道快速掘进的瓶颈。进行了大断面巷道支护试验研究与快速掘进配套装备技术研发。以经济、高效、安全为原则,应用理论计算、FLAC3D数值模拟分析、大尺度三维相似模拟试验、井下现场监测等手段,提出了复合顶板大断面巷道锚杆-锚索一体化承载的支护机理,开发了支护参数设计计算程序,获得了大断面煤巷在掘进影响期及回采期围岩应力应变分布、塑性区范围、围岩变形破坏规律。自主研发了新型锚杆机等钻锚系列设备及配套工艺,获得了20余项国家授权专利；研究成果在晋城煤业集团寺河矿、赵庄矿、成庄矿、古书院矿、曲堤矿、长平公司王台井区等煤矿井下现场实际应用,提高了掘进速度、降低了成本、实现了作业安全,取得了显著经济效益和社会效益。为大断面煤巷快速掘进的支护方案设计、参数优化、材料选择提供了科学依据,并为煤矿巷道快速掘进提供了性能优越的配套装备及工艺。
There are many key problems needs further investigation for large section roadway excavation, such as low speed of roadway digging, high supporting cost, poor effect, continuity and security of working are difficult to guarantee and so on. The lack of safe and effective bolt and cable drilling and installing equipment was the main restriction for quickly digging of large section roadway. This dissertation mainly focuses on the researching for the support mechanism and matching equipment developing of high speed digging technology for Large Section Roadway. According to the economical, safe and effective principles, the integrative carrying supporting mechanism of bolt and cable for large section have been researched by the method of theory calculation, FLAC3D numerical simulation, large dimension similar simulation, in-situ investigation etc., and gained surrounding rock stress and strain distribution, plastic area range, deformation and damaging rule of large section coal roadway in the course of digging and mining. The computer software for roadway design is coded. Self-researched new drilling and installing equipment represented by new bolt and cable machine, i.e., roof bolter, gained more than 20 patents authorised by state. The supporting technology and equipment have applied successfully in Jincheng coal corporation group's Sihe, Zhaozhuang, Chengzhuang, Gushuyuan, Quti Mines and Changping corporation's Wangtai Mine, which improved digging velocity, low the cost, achieve the working safety, and the notable economy and society benefits. The research achievements offered scientific reference for the scheme designing, parameter optimizing, material choosing, and the new set equipments and craftwork for large section coal roadway.
There are many key problems needs further investigation for large section roadway excavation, such as low speed of roadway digging, high supporting cost, poor effect, continuity and security of working are difficult to guarantee and so on. The lack of safe and effective bolt and cable drilling and installing equipment was the main restriction for quickly digging of large section roadway. This dissertation mainly focuses on the researching for the support mechanism and matching equipment developing of high speed digging technology for Large Section Roadway. According to the economical, safe and effective principles, the integrative carrying supporting mechanism of bolt and cable for large section have been researched by the method of theory calculation, FLAC3D numerical simulation, large dimension similar simulation, in-situ investigation etc., and gained surrounding rock stress and strain distribution, plastic area range, deformation and damaging rule of large section coal roadway in the course of digging and mining. The computer software for roadway design is coded. Self-researched new drilling and installing equipment represented by new bolt and cable machine, i.e., roof bolter, gained more than 20 patents authorised by state. The supporting technology and equipment have applied successfully in Jincheng coal corporation group's Sihe, Zhaozhuang, Chengzhuang, Gushuyuan, Quti Mines and Changping corporation's Wangtai Mine, which improved digging velocity, low the cost, achieve the working safety, and the notable economy and society benefits. The research achievements offered scientific reference for the scheme designing, parameter optimizing, material choosing, and the new set equipments and craftwork for large section coal roadway.
引文
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