回采巷道

为研究巷道顶板离层变化规律，基于离层的时间序列理论和弹性梁的弯曲理论，利用Maple符号运算和SAS统计分析功能，建立了考虑锚杆锚固因素和水平地应力因素的顶板力学模型。提出了确定离层临界值的方法，包括弹性临界值ωmax和失稳临界值δmax。通过分析离层预测值Xt与ωmax、δmax之间的关系，可确定巷道的合理支护时间以及判断顶板失稳。探讨了围岩失稳机制及其离层临界值的力学意义。以东滩矿1305运输巷道作为算例，得出：该巷道的ωmax和δmax值分别为16mm、35mm。在离层值达到16mm之前进行合理的加强支护可维持围岩稳定；当离层值达到35mm时，巷道即将失稳，需要采取防冲和冒顶预防措施。

引入随机森林算法构建回采工作面瓦斯涌出预测模型，研究表明该模型预测效果较好。

采用锚杆+锚索复合支护形式，对大松动圈地质条件下巷道的掘进和使用中巷道变形问题进行优化。通过监测设备对回风巷围岩变形数据分析，发现巷道围岩变形量较小，且主要影响范围在距工作面40 m以内，满足巷道使用要求。

针对王楼煤矿二采区胶带下山软岩巷道多次修复仍难以维护的问题，通过收集巷道断裂锚杆，基于统计学原理对锚杆断裂位置及断口特征进行统计分析，结合巷道钻孔窥视结果，通过极限平衡方程计算得出巷道围岩塑性区范围，据此进一步分析了巷道围岩运动规律。研究结果显示，顶煤与顶板分界面附近的煤体破裂严重，失效锚杆主要以剪切裂纹发生在拱部，约占74.4%。因此，提升顶板处锚杆的抗剪能力是关键。巷道表面向内57~1329 mm为主要相对运动区域，693 mm处围岩相对运动最为剧烈，为支护参数研究提供了依据，并制定现场支护方案。现场应用表明，巷道变形量均控制在50 mm以内，该方法能有效保证巷道围岩长期稳定。

高压劈裂注浆改性技术通过新型注浆方法有效提升围岩自承能力，是巷道围岩综合控制技术的关键组成部分。针对口孜东矿121302运输巷锚杆支护效果不佳和常规注浆难以渗透围岩等难题，进行了千米深井巷道高压劈裂注浆改性技术的研究和实践。研发了高压劈裂注浆工艺和装备，试制的矿用气动注浆泵最大工作压力超过30 MPa，并采用了微纳米无机有机复合改性材料。在121302运输巷掘进工作面进行了高压注浆改性试验，通过对注浆压力、流量和浆液扩散半径等参数的统计分析，评估了注浆改性后的效果。实验结果显示，注浆压力和流量是劈裂注浆的主要控制因素，超前和滞后掘进工作面的注浆策略也取得了显著效果。高压劈裂注浆改性技术有效解决了高应力低渗透软岩的注浆难题，提高了锚杆索锚固质量，优化了新掘巷道的形成，对巷道围岩的改性效果显著。现场SEM扫描电镜细观形貌分析显示，新型微纳米有机无机复合改性材料成功渗入最小约2 μm宽度的裂隙，验证了高压劈裂注浆工艺的优越性。

为了准确预测回采工作面瓦斯涌出量，该研究结合主成分回归分析和BP神经网络原理，利用现场实测数据，通过多元统计分析软件SPSS分析影响瓦斯涌出量的因素之间的相关性，并提取主成分作为BP神经网络的输入参数，构建预测模型。研究结果显示，PCA-BP神经网络模型预测值与实际值的相对误差最大为2.820%，最小为2.036%，平均为2.357%，精度高于其他预测模型。该模型可为降低事故发生率和矿井延深水平提供有效的指导。