동압 및 대변형 도로에 대한 주요영향인자 및 완벽한 지원기술 연구

Scientific Reports 13권, 기사 번호: 4136(2023) 이 기사 인용

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측정항목 세부정보

동적 압력과 대규모 변형 도로에 영향을 미치는 주요 요인을 확인하기 위해 목표 지원 기술 세트가 설계되었습니다. Shanxi성 Lu'an에 있는 Zhangcun 탄광의 2603년 공기 유입 도로를 예로 들었습니다. Wenwangshan South 정상 단층과 현장 응력장이 동압 도로에 미치는 영향을 이론적으로 분석하고 자연 지질 조건에서 이 동압과 대변형 도로에 영향을 미치는 주요 요인을 결정했습니다. 비파괴 볼트 테스트 등 현장 테스트 방법을 통해 기존 도로 지원 방식의 효과를 평가했습니다. FLAC3D 수치 시뮬레이션 방법을 사용하여 동적 압력 및 대변형 도로에 대한 두 작업면 채굴의 영향을 연구했습니다. 이를 바탕으로 새로운 그라우팅 재료를 개발하고, 동적 압력 및 대변형 도로에 대한 전체 구간 통합 협력 지원에 대한 완전한 기술 계획을 제안하고 현장 적용 효과를 검증했습니다. 결과에 따르면 자연 지질 조건에서 2603 공기 유입 도로는 Wenwangshan South 정상 단층의 영향 범위 내에 위치하며 단층의 영향을 크게 받고 통제되는 것으로 나타났습니다. 도로 확장 방향과 최대 주응력 사이의 끼인각은 74°로 도로의 안정성에 도움이 되지 않았다. 도로 루즈존의 범위가 넓었습니다. 기존의 지지조건에서는 주변암반이 상대적으로 안정적인 구조를 형성할 수 없었는데, 이는 동압도로에서 주변암반이 크게 변형되는 주요 원인 중 하나였다. 2603 공기 유입 도로는 인접한 작업면과 2603 작업면 모두의 채굴로 인해 영향을 받았습니다. 응력이 중첩되어 도로가 크게 변형되고 손상되었습니다. 새로운 그라우팅 재료가 개발되었습니다. 기존 폴리우레탄 소재에 톨루엔디이소시아네이트와 폴리에테르폴리올로 제조한 가교제를 첨가하여 새로운 그라우팅재를 형성하고, 완전한 보조기술방안을 제안하였다. 현장 적용 결과, 도로 양쪽의 변위 및 바닥 들뜸이 약 87% 감소하고, 도로의 석탄 및 암석 덩어리의 변형 및 파손이 효과적으로 제어되었으며, 동압 도로의 변형이 감소한 것으로 나타났습니다. 크게 감소했습니다.

중국의 석탄자원은 다양한 시기에 형성되었으며, 성숙도와 분포조건도 복잡했다. 탄광 생산량의 90% 이상이 수갱 채굴에서 발생합니다1. 따라서 도로는 중국의 탄광 생산에 중요한 역할을 합니다. 중국의 탄광 도로 총 길이는 50,000km에 이르며, 대부분의 준비 도로와 회수 도로는 탄층에 배열되어 있으며, 그 중 회수 도로 길이는 전체 도로 길이의 60% 이상을 차지합니다2. 석탄층 도로는 채광이나 기타 동적 영향의 영향으로 동적 압력 도로를 형성합니다. 동압 도로의 변형이 크고 재작업이 빈번하여 지원 비용이 크게 증가하고 광산의 안전하고 효율적인 생산에 심각한 영향을 미치며 탄광의 집약적 생산을 제한합니다. 따라서 동압 도로의 변형과 지원 비용을 줄이기 위한 핵심은 동압 도로의 대규모 변형에 영향을 미치는 주요 요인을 명확히 하고 목표한 방식으로 지원 대책을 선택하고 개선하는 것입니다.

동압 도로에 의해 발생하는 대변형에 영향을 미치는 주요 요인과 관련하여 Li3는 도로 단면적의 증가가 동압 도로에서 발생하는 대변형의 주요 요인 중 하나라고 믿었습니다. Liang4에 따르면 도로 표면 변위량은 도로 주행 초기 단계에서 더 빠르게 증가합니다. 차도로부터의 거리가 증가함에 따라 도로변형량은 점차적으로 안정되는 경향을 보인다. Zhang5와 Liu6은 탄층 회수 도로가 큰 매몰 깊이에 위치할 때 도로의 상단 및 하단 플레이트의 기계적 특성이 변할 것이며 이는 동압 도로의 큰 변형의 주요 요인 중 하나라고 생각했습니다. . Li7은 동압 도로의 큰 변형의 주요 원인은 도로의 상단 플레이트가 부담하는 응력이며 두 개의 갱은 지지되지 않는 도로 바닥 플레이트를 통해 방출된다고 생각했습니다. Liu8은 도로의 상부 및 하부 슬래브의 약한 암석학이 도로의 큰 변형 및 손상에 영향을 미치는 주요 요인이라고 생각했습니다. Sun9은 앵커 로드 지지 구조의 제어 범위가 도로 갱의 손상 깊이보다 작으며 도로 갱의 일부 앵커 로드 및 앵커 케이블의 파손이 동압 도로의 큰 변형의 주요 원인이라고 생각했습니다. . Wang10은 동압 도로의 손상 현상과 주변 암석 응력의 진화 법칙을 분석하여 광산으로 인한 응력과 석탄기둥의 수직 응력의 상호 중첩이 동압 도로의 대변형에 영향을 미치는 주요 요인이라는 결론을 내렸습니다. Zheng11은 강한 동적 압력과 큰 변형을 받는 도로군의 변형 및 손상 메커니즘과 주변 암석 보강 기술을 연구했으며, 밀도가 높은 석탄 기둥과 작업면 수축에 의해 생성된 응력 집중이 주변 암석의 큰 변형을 제어하는 ​​두 가지 주요 요인이라는 결론을 내렸습니다. 도로 그룹에서. Cai12는 도로 챔버에서 주변 암석이 파괴되는 주된 이유는 도로의 축 방향이 최대 주응력 방향에 수직이거나 비스듬하기 때문이라고 결론지었습니다. Yuan13은 탄성-소성 이론과 현장 조사 및 분석을 바탕으로 깊은 동압 환경에서 원형 도로의 기계적 모델을 확립하고 소성 영역 경계의 암시적 방정식을 도출했으며 더 나아가 깊은 동압 환경의 대변형 메커니즘을 밝혔습니다. 동적 압력 채굴 도로. Kuai 14는 FLAC3D 및 ANASYS와 같은 수치 시뮬레이션 소프트웨어와 실험실 테스트를 사용하여 주변 암석 응력 환경 및 도로 변형 특성에 따라 지지 재료의 매개변수를 최적화하고 동적 압력에 영향을 받는 파손 구간에서 도로 지지 재료의 파손을 결합했습니다. . Chen15은 완전히 기계화된 동굴 표면의 동압 채굴 도로의 변형 특성과 두 가지 유형의 슬라이딩 표면 분포를 기반으로 볼트, 앵커 케이블 및 유형 I과 앵커 케이블 및 슬라이딩 표면의 미세 구조에 대한 기계 모델을 연구하고 지지대를 제안했습니다. "상단과 하단을 운반하고 양면을 제어한다"는 아이디어. Liu16은 주변 암석의 응력 상태와 지질 조건에 따라 광산 남쪽 날개의 운송 횡단 도로가 "견고하고 유연한 보완, 장단기의 조합, 적시 주도권, 조정 및 제어". Wu17은 다양한 요인의 영향을 받아 앵커 케이블의 응력을 모니터링하고 체계적인 응력 분석을 수행하여 앵커 케이블의 적극적인 지지 역할을 최대한 활용하고 지지 체계 최적화를 위한 기본 데이터를 제공했습니다. Wu18은 커플링 및 압력 균등화 지원 기술을 사용하여 광산 높이가 큰 작업장에서 나머지 도로의 주변 암석에 대한 제어를 제안하고 놀라운 결과를 얻었습니다.