沿空掘巷结构力学模型与控制技术研究

"综放沿空掘巷合理位置及控制技术" 本文主要探讨的是在煤炭行业中，特别是在综放（综合机械化放顶煤）工作面进行沿空掘巷的合理设计与控制技术。沿空掘巷是煤矿开采过程中的一种常见方式，即在已经采空区的旁边挖掘新的巷道，以提高资源的回收率并降低开采成本。作者通过理论分析方法，建立了一个沿空掘巷的结构力学模型，这对于理解巷道周围的应力分布和预测巷道稳定性至关重要。 在模型中，作者推导出了"内应力场"的宽度表达式。内应力场是指由于开采活动导致的地下岩石内部应力的重新分布区域。这个表达式可以帮助确定合理的沿空掘巷的位置，以最小化围岩的变形和可能的巷道垮塌风险。通过预测沿空巷道的围岩变形量，可以进一步优化巷道的断面参数，如巷道宽度、高度和形状，以确保其结构稳定性和安全性。 文章提出了一种非对称的综放沿空掘巷围岩控制技术，包括采用高强度、高预应力锚杆对顶板进行支护，以增强顶板的稳定性；同时使用高强度锚索加强支护，以应对更大的应力集中区域；此外，减小窄煤柱帮锚杆的间距，以提供更密集的支撑，防止煤柱两侧的帮部发生变形；以及在实体煤帮实施二次支护，增加额外的支撑，确保巷道的整体稳定性。 为了精确确定锚杆支护参数，作者采用了系统信息设计方法，这是一种结合了数据分析和工程经验的方法，旨在确保支护方案的科学性和有效性。这种方法的应用使得所提出的控制技术在实际工程中得以成功实施，证明了其在提高开采效率和保障工人安全方面的有效性。 关键词涉及的主要概念包括：综放工作面，沿空掘巷，非对称控制技术，二次支护，以及系统信息设计法。这些关键词揭示了研究的核心内容，涵盖了巷道设计、支护策略以及优化方法等多个方面，对煤炭行业的巷道建设与维护具有重要的指导意义。 此研究得到了国家自然科学基金和煤炭资源与安全开采国家重点实验室等多个项目的资助，表明了该领域研究的学术价值和实际应用前景。作者李磊等的研究成果不仅为煤矿安全生产提供了新的理论依据，也为类似工况下的巷道设计提供了参考。