煤炭工程 ›› 2026, Vol. 58 ›› Issue (3): 164-172.doi: 10.11799/ce202603020
切顶卸压自成巷三维物理模型试验系统研发及应用
王忠伟,张燕斌,郭志飚
1. 国能蒙西煤化工股份有限公司 棋盘井矿,内蒙古 鄂尔多斯 016000
2. 中国矿业大学(北京)力学与土木工程学院,北京 100083
收稿日期:2024-11-07
修回日期:2025-05-06
出版日期:2026-03-10
发布日期:2026-04-14
通讯作者:
郭志飚
E-mail:962604241@qq.com
Received:2024-11-07
Revised:2025-05-06
Online:2026-03-10
Published:2026-04-14
摘要:
为深入研究切顶卸压自成巷无煤柱开采全过程的覆岩运动规律、矿压显现规律、自成巷变形破坏机制等,研发了切顶卸压自成巷三维物理模型试验系统,该试验系统由反力式主体框架系统、液压伺服加载系统、协调控制及监测系统等组成。通过该试验系统和自主研发的单元板、单元条和单元块结构,实现巷道的快速开挖和回采;通过预先安装的内部位移、应力、应变等监测设备,可以实时对切顶卸压自成巷全过程的完整工作面矿压规律进行监测。以我国首个超千米深井煤矿———安居矿为工程背景,开展了110工法的大型物理模型试验,揭示了110工法回采的矿压显现规律,明确了自成巷围岩变形控制机制。模型试验结果显示与现场监测数据基本一致,验证了模型试验系统研发与应用的合理性与有效性。
中图分类号:
王忠伟, 张燕斌, 郭志飚.
切顶卸压自成巷三维物理模型试验系统研发及应用 [J]. 煤炭工程, 2026, 58(3): 164-172.
| [1] 何满潮,陈上元,郭志飚,等.切顶卸压沿空留巷围岩结构控制及其工程应用[J].中国矿业大学学报,2017,46(05):959-969.[2] 高玉兵,杨军,王琦,等.无煤柱自成巷预裂切顶机理及其对矿压显现的影响[J].煤炭学报,2019,44(11):3349-3359.[3] 孙晓明,刘鑫,梁广峰,等.薄煤层切顶卸压沿空留巷关键参数研究[J].岩石力学与工程学报,2014,33(07):1449-1456.[4] 张百胜,王朋飞,崔守清,等.大采高小煤柱沿空掘巷切顶卸压围岩控制技术[J].煤炭学报,2021,46(07):2254-2267.[5] 陈旭光,张强勇,刘德军,等.高地应力深部巷道开挖锚固特性的三维地质力学模型试验研究[J].土木工程学报,2011,44(09):107-113.[6] 张强勇,陈旭光,林波,等.深部巷道围岩分区破裂三维地质力学模型试验研究[J].岩石力学与工程学报,2009,28(09):1757-1766.[7] 王琦,高红科,蒋振华,等. 地下工程围岩数字钻探测试系统研发与应用[J]. 岩石力学与工程学报,2020,39(2):301-310.[8] LIN P, ZHOU Y N,LIU H Y. et al. Reinforcement design and stability analysis for large-span tailrace bifurcated tunnels with irregular geometry. Tunnel. Underground Space Technol. 38 (9), 189-204.[9] LIN P,LIU X L,ZHOU W Y. et al. Cracking, stability and slope reinforcement analysis relating to the Jinping dam based on a geomechanical model test. Arabian J. Geosci. 2014.[10] 沈泰. 地质力学模型试验技术的进展[J]. 长江科学院院报,2001,18(5):32-36.[11] 陈安敏,顾金才,沈俊,等. 地质力学模型技术应用研究[J]. 岩石力学与工程学报,2004,23(22):3785-3789.[12] 王炯,朱道勇,宫伟力,等. 切顶卸压自动成巷岩层运动规律物理模拟实验[J]. 岩石力学与工程学报,2018,37(11):2536-2547.[13] 王炯,高韧,于光远,等. 切顶卸压自成巷覆岩运动红外辐射特征试验研究[J]. 煤炭学报,2020,45(S1):119-127.[14] 王琦,江贝,辛忠欣,等. 无煤柱自成巷三维地质力学模型试验系统研制与工程应用[J]. 岩石力学与工程学报,2020,39(08):1582-1594.[15] 李利平,李术才,赵勇,等. 超大断面隧道软弱破碎围岩渐进破坏过程三维地质力学模型试验研究[J]. 岩石力学与工程学报,2012,31(03):550-560.[16] 史新帅,靖洪文,赵振龙,等. 大尺度三维巷道冲击地压灾变演化与失稳模拟试验系统研制与应用[J]. 岩石力学与工程学报,2021,40(03):556-565.[17] Lin P,ZHOU W Y ,LIU H Y. Experimental study on cracking, reinforcement, and overall stability of the Xiaowan super-high arch dam. Rock mechanics and rock engineering 48.2 (2015): 819-841.[18] 郭志飚,王琼,王昊昊,等.切顶成巷碎石帮泥岩碎胀特性及侧压力分析[J].中国矿业大学学报,2018,47(05):987-994. |
| [1] | 陈云民, 缪小冬, 苏士杰, 孙如达, 夏永学. 深部高应力矿井坚硬顶板磨砂射流轴向切顶防冲技术[J]. 煤炭工程, 2026, 58(8): 53-59. |
| [2] | 马利军, 苏广宁, 王宇鹏, 吴晓军, 沈恒祥, 向 鹏, 牛乐耕. 新疆条湖矿区弱胶结围岩力学特性与支护研究[J]. 煤炭工程, 2026, 58(8): 60-69. |
| [3] | 张 烨, 周文剑, 马宏伟, 王 鹏, 古文哲, 李 明, 马柯翔. 自适应多特征ECO-FCC的动态煤矸石精准跟踪方法研究[J]. 煤炭工程, 2026, 58(8): 116-124. |
| [4] | 李先峰, 杜兆文, 靳贤鹏, 吕健华, 孙立虎, 张林冲, 刘 坤. 大倾角煤层煤岩采动应力及覆岩力学行为研究[J]. 煤炭工程, 2026, 58(8): 125-133. |
| [5] | 张惟昭, 崔 恒, 董近兴, 张 坤, 方 海, 王青振, 汪林志. 巨厚砂岩顶板运动诱发冲击地压机制研究[J]. 煤炭工程, 2026, 58(8): 134-141. |
| [6] | 王 明, 李春元, 王育轩, 谢生荣, 孙 建, 张 楠. 深部L型采场直角转向期间回撤通道充填-留巷关键技术研究#br#[J]. 煤炭工程, 2026, 58(7): 1-9. |
| [7] | 马 冰, 赵 明. 巨厚硬关键层破断致灾机理与离层注浆调控防冲技术研究#br#[J]. 煤炭工程, 2026, 58(7): 75-82. |
| [8] | 陈永光, 于 水, 王 辉, 牛 云, 孔繁杰. 坚硬顶板定向长钻孔水力压裂卸压技术开发及应用[J]. 煤炭工程, 2026, 58(7): 83-89. |
| [9] | 杨光宇, 梁士昌, 陆 闯, 白 林, 陈学慧, 魏 伟, 魏宏斌, 林 鹏. 井下定向长钻孔水力压裂防冲机理及效果分析[J]. 煤炭工程, 2026, 58(7): 90-96. |
| [10] | 黄振飞, 张永将. 冲击地压煤层超高压水射流割缝卸压技术研究[J]. 煤炭工程, 2026, 58(7): 97-105. |
| [11] | 杨永强, 朱 伟, 周迎春, 兰天龙, 孙兴宇, 李 悦, 李 星. 弱胶结-坚硬组合覆岩结构松散层冒落溃砂动力机制分析#br#[J]. 煤炭工程, 2026, 58(7): 115-125. |
| [12] | 罗天敏, 王 琪, 王永杰, 许石磊, 阴浩亮. 基于TextRank-Protégé的冲击地压知识建模方法及工程应用#br#[J]. 煤炭工程, 2026, 58(7): 126-134. |
| [13] | 王 鹏. 煤层厚硬顶板可压性定量评价模型构建及应用[J]. 煤炭工程, 2026, 58(7): 167-175. |
| [14] | 杨 帅, 陈 超, 王相业. 坚硬岩层作用下孤岛工作面煤岩力学响应规律及弱化特征研究 [J]. 煤炭工程, 2026, 58(6): 77-85. |
| [15] | 兰天龙, 朱 伟, 李 慧, 孙兴宇, 李 星, 李 悦. 特厚煤层综放开采“ 井下强矿压-地表塌陷抽冒”时空特性研究 [J]. 煤炭工程, 2026, 58(6): 86-94. |
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