高应力厚层松软顶板煤巷围岩锚固失效及控制机理研究

结题报告
项目介绍
AI项目解读

基本信息

  • 批准号：
    51374105
  • 项目类别：
    面上项目
  • 资助金额：
    80.0万
  • 负责人：
    王卫军
  • 依托单位：
    湖南科技大学
  • 学科分类：
    E0405.矿山开采工程
  • 结题年份：
    2017
  • 批准年份：
    2013
  • 项目状态：
    已结题
  • 起止时间：
    2014-01-01 至2017-12-31

项目摘要

With the increase of mining depth, the large area of anchor failure phenomenon often appears in thick soft-weak immediate roof of coal roadway under the effect of dynamic pressure which causes intense deformation of roadway and even local rock burst phenomenon. It brings a serious security risk. Taking the thick soft-weak roof of high-stress coal roadway as background, though theoretical analysis, similar material simulation experiment, mechanics experiment and combining with field test monitoring, the stress field distribution and the formation of load-bearing structures in thick soft-weak immediate roof of high-stress coal roadway are studied and the roof anchor cable failure mode and mechanism are analyzed. The impact of the anchor group preload to anchorage body characteristics and the anchorage body characteristics of broken coal and rock are studied. The Pre-tightening force to prevent the area development of plastic zone and crushing zone and the mechanism of two sides roadway supporting strengthen to prevent roof anchorage failure are analyzed. The principle of anchor cable support in the thick immediate roof of roadway is studied. Through the project, anchorage failure mechanism is revealed in thick soft-weak roof of high-stress coal roadway, of which supporting principle and technology on such roadway is put forward.
随着开采深度的增加，厚层松软直接顶煤层巷道在动压作用下常出现严重的围岩锚固失效，致使巷道剧烈变形甚至发生局部冲击矿压现象，带来严重的安全隐患。本项目以此类巷道为工程背景，通过理论分析、相似材料模拟实验、力学实验等手段，结合现场试验监测，研究高应力作用下厚层松软直接顶煤层巷道围岩应力场分布及承载结构的形成，分析其顶板锚索失效模式与机理；研究锚杆群预紧力对锚固体强度的影响，研究破碎煤岩锚固体力学特性；分析预紧力对阻止围岩塑性区、破碎区发育的作用机理，研究提高两帮支护强度对阻止顶板锚固失效的作用原理，研究厚层直接顶条件下锚索支护新技术。本项目的研究将揭示高应力作用下厚层松软顶板煤巷锚固失效机理，并提出锚固失效的控制原理与技术。

结项摘要

本项目以高应力厚层松软直接顶煤层巷道为工程背景，通过理论分析、实验室试验、数值模拟计算、现场工程应用等手段，研究了厚层松软直接顶板条件下，顶板锚索失效模式与机理；研究了锚杆预紧力对锚固体力学特性的影响分析；研究了预紧力对阻止围岩塑性区、破碎区发育的作用机理；研究了提高两帮强度对阻止顶板锚固失效的作用机理；研究了厚层直接顶条件下锚索支护原理，最后提出了一系列这类巷道的围岩控制技术，取得了以下创新性成果或发现：锚杆支护对围岩的蠕变控制机理概括为两个方面，一是分担围岩承受的载荷，二是等效增大围岩刚度，增强了围岩抵抗变形能力；充分发挥锚杆支护性能、延长锚杆支护时效、维持巷道处于稳定工作状态所需的空间需要同时满足两个条件，一是锚杆受载不超过杆体破断载荷，二是锚固基础位于塑性区之外；端锚锚固基础位于弹性岩体中能够最大程度发挥支护系统的承载能力；高应力软弱厚层直接顶板锚索孔施工过程中的变形和安装过程对锚固剂的破坏是导致锚索支护失效的主要原因；锚杆预应力及支护阻力无法控制深部巷道塑性区的发展，预紧力对抑制破碎区围岩的离层、剪胀等非连续变形作用较大，锚杆施加高预紧力可在围岩中产生较大压应力带，充分发挥锚杆主动支护作用与群锚功能，可有效降低塑性区向深处扩展速率；基于以上研究成果，提出了锚固设计新理念以及新方法，按照新方法设计的锚固支护方案大幅度提高了锚固力，显著改善了巷道的维护效果，取得了明显的社会经济效益，推动了巷道支护理论与技术的发展。

项目成果

期刊论文数量（33）
专著数量（0）
科研奖励数量（1）
会议论文数量（2）
专利数量（24）
平水铜矿井下工程岩体稳定性分析
  • DOI：
    --
  • 发表时间：
    2016
  • 期刊：
    矿业研究与开发
  • 影响因子：
    --
  • 作者：
    张访问;李伟明;赖伟
  • 通讯作者：
    赖伟
高应力软岩近距离巷道工程的掘进扰动与稳定性
  • DOI：
    --
  • 发表时间：
    2013
  • 期刊：
    岩土工程学报
  • 影响因子：
    --
  • 作者：
    余伟健;杜少华;王卫军;朱永建
  • 通讯作者：
    朱永建
Field investigations of high stress soft surrounding rocks and deformation control
高应力软围岩现场调查及变形控制
  • DOI：
    10.1016/j.jrmge.2015.03.014
  • 发表时间：
    2015-08-01
  • 期刊：
    JOURNAL OF ROCK MECHANICS AND GEOTECHNICAL ENGINEERING
  • 影响因子：
    7.3
  • 作者：
    Yu, Weijian;Wang, Weijun;Du, Shaohua
  • 通讯作者：
    Du, Shaohua
固体密实充填破碎岩体分数阶流变模型研究
  • DOI：
    --
  • 发表时间：
    2016
  • 期刊：
    煤炭技术
  • 影响因子：
    --
  • 作者：
    彭刚;陈占清;陈家瑞
  • 通讯作者：
    陈家瑞
高刚度大强度支护方式控制采空区巷道围岩的机理及实践
  • DOI：
    --
  • 发表时间：
    2015
  • 期刊：
    煤矿安全
  • 影响因子：
    --
  • 作者：
    凌涛;王卫军;彭刚;姚广;郭罡业
  • 通讯作者：
    郭罡业

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其他文献

Study of dynamic pressure roadway supporting scheme under the condition of thickness composite roof
厚复合顶板条件下动压巷道支护方案研究
  • DOI：
    --
  • 发表时间：
    2013
  • 期刊：
    Journal of Coal Science & Engineering(China)
  • 影响因子：
    --
  • 作者：
    王卫军;罗立强;余伟健;吴海;屈延嗣
  • 通讯作者：
    屈延嗣
深井沿空留巷大变形锚注一体控制技术
  • DOI：
    --
  • 发表时间：
    2017
  • 期刊：
    矿业工程研究
  • 影响因子：
    --
  • 作者：
    于宪阳;王卫军;张自政
  • 通讯作者：
    张自政
充填开采的协作支撑系统及其力学特征
  • DOI：
    --
  • 发表时间：
    2012
  • 期刊：
    岩石力学与工程学报
  • 影响因子：
    --
  • 作者：
    余伟健;冯涛;王卫军;李石林;YU Weijian1,2,FENG Tao1,2,WANG Weijun1,2,LI Shilin;2.School of Energy;Safety Engineering,Hunan Un
  • 通讯作者：
    Safety Engineering,Hunan Un
长牡蛎生长性状遗传力、遗传相关和表型相关分析
  • DOI：
    --
  • 发表时间：
    2017
  • 期刊：
    水产学报
  • 影响因子：
    --
  • 作者：
    李焕军;徐涛;王卫军;李彬;陈建强;孙国华;刘兆存;杨建敏
  • 通讯作者：
    杨建敏
基于隔水关键层原理的断层突水机理分析
  • DOI：
    --
  • 发表时间：
    --
  • 期刊：
    采矿与安全工程学报
  • 影响因子：
    --
  • 作者：
    李青锋;朱川曲;彭文庆;王卫军
  • 通讯作者：
    王卫军

其他文献

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王卫军的其他基金

基于塑性区形态演化的动压巷道围岩统一破坏机理研究
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  • 项目类别：
    面上项目
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深部厚层复合顶板下突出煤层动压巷道围岩控制机理研究
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  • 资助金额：
    29.0 万元
  • 项目类别：
    面上项目

相似国自然基金

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  • 项目类别：
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相似海外基金

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AI项目解读示例

课题项目：调控A型流感病毒诱导IFN-β表达的机制研究

AI项目摘要：

本研究聚焦于TRIM2蛋白在A型流感病毒诱导的IFN-β表达中的调控机制。A型流感病毒是全球性健康问题，其感染可导致严重的呼吸道疾病。IFN-β作为关键的抗病毒因子，其表达水平对抗病毒防御至关重要。然而，TRIM2如何调控IFN-β的表达尚未明确。本研究假设TRIM2通过与病毒RNA或宿主因子相互作用，影响IFN-β的产生。我们将采用分子生物学、细胞生物学和免疫学方法，探索TRIM2与A型流感病毒诱导IFN-β表达的关系。预期结果将揭示TRIM2在抗病毒免疫反应中的作用，为开发新的抗病毒策略提供理论基础。该研究对理解宿主抗病毒机制具有重要科学意义，并可能对临床治疗流感病毒感染提供新的视角。

AI项目思路：

科学问题：TRIM2如何调控A型流感病毒诱导的IFN-β表达？
前期研究：已有研究表明TRIM2参与抗病毒反应，但其具体机制尚不明确。
研究创新点：本研究将深入探讨TRIM2在IFN-β表达中的直接作用机制。
技术路线：包括病毒学、分子生物学、细胞培养和免疫检测技术。
关键技术：TRIM2与病毒RNA的相互作用分析，IFN-β启动子活性检测。
实验模型：使用A型流感病毒感染的细胞模型进行研究。

AI技术路线图

        graph TD
          A[研究起始] --> B[文献回顾与假设提出]
          B --> C[实验设计与方法学准备]
          C --> D[A型流感病毒感染模型建立]
          D --> E[TRIM2与病毒RNA相互作用分析]
          E --> F[TRIM2对IFN-β启动子活性的影响]
          F --> G[IFN-β表达水平测定]
          G --> H[TRIM2功能丧失与获得研究]
          H --> I[数据收集与分析]
          I --> J[结果解释与科学验证]
          J --> K[研究结论与未来方向]
          K --> L[研究结束]
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