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項目成果/簡介:一種巷道底鼓實時監(jiān)測存儲裝置通過將拉繩式位移傳感器的拉繩終端固定于一定深度處的巷道底板鉆孔內(nèi)，拉繩出口端采用剛性寬墊片墊高固定于巷道底板，傳感器引出線通過導(dǎo)線連接到編譯好相關(guān)程序的單片機(jī)，再通過單片機(jī)連接到防爆或非防爆的電腦主機(jī)串口，主機(jī)通過懸掛銷釘懸掛于巷道一側(cè)幫，當(dāng)巷道底鼓時，其值就及時傳遞到單片機(jī)，最后存儲到電腦主機(jī)。本發(fā)明解決了現(xiàn)有巷道底鼓監(jiān)測多依靠機(jī)械刻度測量人工勞動強(qiáng)度大、測量誤差大等困難問題，實現(xiàn)巷 道 底 鼓 的 連 續(xù) 準(zhǔn) 確 監(jiān) 測 與 實 時 存 儲

本成果獲教育部高等學(xué)校科學(xué)研究優(yōu)秀成果獎（科學(xué)技術(shù)進(jìn)步獎）。采用實驗力學(xué)方法研究和掌握了在高應(yīng)力、強(qiáng)流變、強(qiáng)采動影響等復(fù)雜條件下巷道破碎圍巖巖體峰后軟化、峰后剪脹擴(kuò)容及流變等特性和規(guī)律；建立了圍巖體力學(xué)特征和圍巖支護(hù)結(jié)構(gòu)體的相互關(guān)系。基于復(fù)雜條件下巷道破碎圍巖的峰后強(qiáng)度軟化和剪脹擴(kuò)容效應(yīng)，考慮巷道開挖后巖體強(qiáng)度、變形和應(yīng)力分布特征，建立了復(fù)雜條件下軟弱破碎巷道圍巖的深淺支撐層結(jié)構(gòu)理論；綜合考慮圍巖強(qiáng)度、應(yīng)力和變形破壞的區(qū)域分布特征，將圍巖劃分為深淺支撐層結(jié)構(gòu)，分析了深淺支撐層與圍巖穩(wěn)定的關(guān)系及深淺支撐層的演化特征和巷道變形破壞特征；掌握了巷道圍巖宏觀力學(xué)結(jié)構(gòu)，確立巷道支護(hù)須控制的范圍和支護(hù)方式確定。自主研發(fā)了錨固體流變拉拔試驗系統(tǒng)，獲得了錨固體流變失穩(wěn)機(jī)理、破壞特征及類型，提出了破碎圍巖巷道深淺支撐層流變破壞分析方法、結(jié)構(gòu)特征及支護(hù)設(shè)計，為錨固支護(hù)結(jié)構(gòu)失效診斷、有效控制深淺雙支撐線層結(jié)構(gòu)內(nèi)巷道流變變形及防止失穩(wěn)提供了依據(jù)。形成了基于深淺雙支撐層理論的巷道支護(hù)設(shè)計方法和技術(shù)，提出了復(fù)雜條件下的巷道變形特征和圍巖結(jié)構(gòu)的預(yù)測方法、控制措施及巷道需求支護(hù)力的計算方法。對于破碎圍巖巷道支護(hù)時，必須首先確立巷道的圍巖賦存狀態(tài)及圍巖結(jié)構(gòu)，分析計算深淺雙支撐層結(jié)構(gòu)的存在范圍、力學(xué)特征和規(guī)律，進(jìn)而確立淺支撐層的位置和所需支護(hù)力，一般可以形成以“錨網(wǎng)噴＋高預(yù)應(yīng)力 U 型鋼桁架錨索＋注漿”為核心的復(fù)合支護(hù)形式。錨桿對淺支撐層補(bǔ)強(qiáng)后，淺支撐層巖體與錨桿形成組合拱式的承載結(jié)構(gòu)，錨索將淺支撐層與深支撐層聯(lián)合起來共同形成圍巖整體承載結(jié)構(gòu)，而錨注再次對圍巖進(jìn)行加固，提高圍巖整體強(qiáng)度，改善圍巖應(yīng)力分布狀況，使圍巖變形協(xié)調(diào)化、荷載均勻化，對深淺支撐層發(fā)揮整體承載能力具有重要作用。

一種巷道底鼓實時監(jiān)測存儲裝置通過將拉繩式位移傳感器的拉 繩終端固定于一定深度處的巷道底板鉆孔內(nèi)，拉繩出口端采用剛性寬 墊片墊高固定于巷道底板，傳感器引出線通過導(dǎo)線連接到編譯好相關(guān) 程序的單片機(jī)，再通過單片機(jī)連接到防爆或非防爆的電腦主機(jī)串口， 主機(jī)通過懸掛銷釘懸掛于巷道一側(cè)幫，當(dāng)巷道底鼓時，其值就及時傳 遞到單片機(jī)，最后存儲到電腦主機(jī)。本發(fā)明解決了現(xiàn)有巷道底鼓監(jiān)測 多依靠機(jī)械刻度測量人工勞動強(qiáng)度大、測量誤差大等困難問題，實現(xiàn) 巷 道 底 鼓 的 連 續(xù) 準(zhǔn) 確 監(jiān) 測 與 實 時 存 儲

本發(fā)明涉及一種動壓軟巖巷道用可伸縮恒力讓壓錨桿，由錨桿體、托盤、拉桿、預(yù)緊調(diào)節(jié)螺栓、主彈簧、銷軸、刀形凸輪、輔彈簧、錨固頭框架、滾輪、滾輪架和螺母組成。錨桿體與拉桿通過螺紋相連接；托盤可在外力作用下沿著拉桿移動，且在移動過程中主彈簧和輔彈簧對托盤產(chǎn)生的合成預(yù)緊力基本保持不變，即保持恒力。當(dāng)動壓軟巖巷道的圍巖發(fā)生變形時，托盤通過帶負(fù)荷移動讓壓，釋放應(yīng)力。圍巖卸壓后，托盤回移補(bǔ)強(qiáng)，實現(xiàn)對圍巖的二次加固。當(dāng)圍巖因應(yīng)力擾動反復(fù)發(fā)生變形時，錨桿可形成對圍巖的“讓-支-讓”循環(huán)支護(hù)和柔性支護(hù)，避免巷道被毀壞。本發(fā)明設(shè)計巧妙，結(jié)構(gòu)緊湊，托盤移動行程大，除錨桿體外均可拆卸后循環(huán)使用，節(jié)約成本。

針對深部沿空巷道圍巖變形嚴(yán)重、控制困難問題，在深入揭示實體煤幫變形能驅(qū)動失穩(wěn)力學(xué)機(jī)理基礎(chǔ)上，提出了“巷旁－煤幫－頂板”系統(tǒng)失穩(wěn)的能量判據(jù)，特別是從理論和技術(shù)層面解答了實體煤幫卸壓與加固的矛盾問題，發(fā)明了與三種典型圍巖類型相適應(yīng)的巷旁支護(hù)技術(shù)與支護(hù)設(shè)計方法，形成了深部沿空巷道圍巖“卸讓抗”協(xié)同控制關(guān)鍵技術(shù)。經(jīng)20多個多個煤礦推廣應(yīng)用實踐表明，該項技術(shù)成果具有針對性強(qiáng)、實用性強(qiáng)、安全可靠。中國煤炭工業(yè)協(xié)會組織專家委員會鑒定認(rèn)為，該項成果鑒定達(dá)到國際領(lǐng)先水平。

技術(shù)簡介 煤礦機(jī)械化掘進(jìn)巷道進(jìn)尺快、噴漿量大、產(chǎn)塵量高，是礦工塵肺病主要來源區(qū)域。綜掘機(jī)截割和噴漿作業(yè)是掘進(jìn)巷道核心產(chǎn)塵源，對工人職業(yè)健康構(gòu)成了極為嚴(yán)重的威脅。由于截割煤巖塵潤濕性差異大、擴(kuò)散規(guī)律復(fù)雜、封閉難度大，粉塵在通風(fēng)風(fēng)流作用下快速彌散至巷道作業(yè)區(qū)域，致使傳統(tǒng)除塵技術(shù)無法解決高濃度粉塵污染問題；而干（潮）噴生產(chǎn)工藝則是導(dǎo)致噴漿作業(yè)區(qū)粉塵污染嚴(yán)重的直接原因。該科技成果主要包括以下兩方面： （1）發(fā)明了可快速覆蓋巷道全斷面的多向旋流風(fēng)幕控塵技術(shù)，短距離內(nèi)快速形成風(fēng)流方向均指向工作面、阻隔粉塵擴(kuò)散的風(fēng)幕，提高了抽塵凈化效果；構(gòu)建了由輕質(zhì)三向旋流風(fēng)幕裝置、高效濕式除塵風(fēng)機(jī)、增潤劑定量添加裝置等構(gòu)成的高效小型化風(fēng)霧雙幕協(xié)同增效控除塵成套裝備體系； （2）研究了減阻調(diào)堵技術(shù)，發(fā)明了礦用混凝土噴射機(jī)（組）及強(qiáng)制攪拌機(jī)、噴射輔助機(jī)械臂等裝備；實現(xiàn)了管道堵塞和噴射粉塵的有效預(yù)防和主動調(diào)控，破解了井下施工水泥塵無法源頭上根本控制的難題。 創(chuàng)新點及性能指標(biāo) （1）發(fā)明了由輕質(zhì)三向旋流風(fēng)幕裝置、高效濕式除塵風(fēng)機(jī)、增潤劑定量添加裝置等構(gòu)成的高效小型化風(fēng)霧雙幕協(xié)同增效控除塵成套裝備。 （2）發(fā)明了礦用混凝土噴射機(jī)（組）及強(qiáng)制攪拌機(jī)、噴射輔助機(jī)械臂、速凝劑自動添加裝置等濕式噴射設(shè)備。實現(xiàn)了井下狹小巷道空間低塵化快速高質(zhì)量混凝土噴射。

陜西彬長大佛寺礦業(yè)有限公司和西安科技大學(xué)合作，針對工作面順槽在回采動壓下巷道破壞嚴(yán)重的難題，運用綜合監(jiān)測手段，揭示了圍巖松動圈范圍分布規(guī)律以及巷道圍巖破壞特征，并據(jù)此提出了巷道耦合支護(hù)技術(shù)，解決了巷道底鼓難題。并根據(jù)有關(guān)國家規(guī)范制定了《大佛寺煤礦順槽錨桿支護(hù)技術(shù)規(guī)范》，以保證錨桿支護(hù)的質(zhì)量。 該成果經(jīng)陜西省煤炭學(xué)會鑒定為國際先進(jìn)水平，申請專利 2 項。該成果在陜西省彬長集團(tuán) 大佛寺煤礦的應(yīng)用，取得了明顯的社會經(jīng)濟(jì)效益。

本發(fā)明公開了一種深部煤層巷道幫部軟弱煤巖支護(hù)方法，該方法主要針對深部煤層矩形或梯形巷道，巷道埋深一般為700.0～1100.0m，煤巖巖性粘結(jié)力為0.6～1.2MPa，內(nèi)摩擦角為18°～28°。該方法主要根據(jù)深部煤層巷道兩幫煤巖位移梯度分布量化確定深部煤層巷道幫部軟弱煤巖合理的錨桿、錨索及金屬支架支護(hù)參數(shù)，保持深部軟弱煤巖變形穩(wěn)定。

靖遠(yuǎn)煤業(yè)集團(tuán)有限責(zé)任公司魏家地煤礦和西安科技大學(xué)合作，針對高應(yīng)力動壓下大巷反復(fù)破壞返修難題，分析巷道反復(fù)破壞的原因，得到高應(yīng)力動壓軟巖巷道破壞機(jī)理，提出合理的維修支護(hù)方案，維修的巷道做到安全可靠、經(jīng)濟(jì)合理，便于操作與施工，不影響施工進(jìn)度，減小巷道服務(wù)期內(nèi)變形量、維修次數(shù)，降低生產(chǎn)成本。 該成果經(jīng)甘肅省科技廳鑒定為國際先進(jìn)水平，申請專利 1 項，發(fā)表科技論文 10 余篇。該成果在 靖遠(yuǎn)煤業(yè)集團(tuán)有限責(zé)任公司魏家地煤礦二號石門返修工程的應(yīng)用，取得了明顯的社會經(jīng)濟(jì)效益。

根據(jù)地面大跨度殼體結(jié)構(gòu)的力學(xué)原理研究設(shè)計地下三維網(wǎng)殼錨噴支護(hù)結(jié)構(gòu)，大幅度提高噴層的抗彎能力,同時使噴層整體具有一定的可縮性,能承受強(qiáng)大變形地壓及采動荷載, 達(dá)到用較少材料又提高噴層支撐能力與讓壓的目標(biāo)。該結(jié)構(gòu)既可在巷道內(nèi)單獨組裝對圍巖進(jìn)行連續(xù)支撐，又可先撐后噴，在圍巖表面形成半剛性鋼筋混凝土薄殼襯砌結(jié)構(gòu)。三維網(wǎng)殼錨噴支護(hù)實質(zhì)上仍是錨網(wǎng)噴支護(hù)，其技術(shù)特色是用一種在地面加工成型的特殊鋼筋網(wǎng)殼支架代替普通的鋼筋網(wǎng)，大幅度提高了錨網(wǎng)噴結(jié)構(gòu)的支撐能力，不需要使用型鋼支架、錨索、圍巖注漿等手段進(jìn)行加固就能對破壞巷道進(jìn)行有效的治理。三維網(wǎng)殼錨噴結(jié)構(gòu)由普通錨桿、三維鋼筋支架和噴層等組成，該結(jié)構(gòu)具有以下特點：（1）三維鋼筋支架在空間內(nèi)形成眾多小網(wǎng)格狀結(jié)構(gòu)，包裹著混凝土，能降低混凝土拉剪應(yīng)力和鋼筋的彎曲變形，提高結(jié)構(gòu)的三向穩(wěn)定性和承載力。（2）支架聯(lián)接處的可縮性墊板和支架自身的柔性讓壓性能，使混凝土噴層也具有可縮性，這樣混凝土噴層的應(yīng)力能得到削弱，因此能夠適用于高地壓環(huán)境中。（3）該支護(hù)結(jié)構(gòu)是連續(xù)支撐體系，架間無薄弱部分，支護(hù)結(jié)構(gòu)受力均勻，提高結(jié)構(gòu)的整體穩(wěn)定性。