特厚煤层回采巷道底鼓力学特性及控制研究

针对特厚煤层回采巷道底鼓难以治理的难题,以陕西陕煤曹家滩矿业有限公司(以下简称“曹家滩煤矿”)122110回采巷道作为研究背景,通过现场观测得到特厚煤层回采巷道围岩变形特征,采用理论分析的方法研究区段煤柱上覆关键层破断结构及巷道底鼓机理,通过数值模拟的方法得到底鼓控制措施。研究表明,巷道两侧非对称集中应力导致底板产生非对称底鼓,特厚煤层回采覆岩破断形成不同的承载结构。基于关键层破断特征构建了特厚煤层“下位台阶上位铰接”结构力学计算模型,得到区段煤柱上方载荷计算式;根据滑移线理论建立了巷道非对称底鼓的力学模型,得到了底板破坏深度及位置计算式。由理论计算和数值模拟,得出切槽卸压的底鼓治理措施并计算了切槽参数。通过在曹家滩煤矿现场试验表明,采用3 m×0.5 m(深×宽)切槽方案后,底板平均底鼓量为128.4 mm,较未切槽前减小了81.8%,能够满足综放工作面正常回采需求,可为类似地质工况条件提供参考。

深部煤层巷道底鼓注浆加固实践

为解决原相煤矿深部煤层巷道底鼓的问题,以10208工作面轨道顺槽为工程背景,结合现场地质条件对巷道底鼓类型进行分析,依据朗肯土压力理论,对巷道底板受力进行了力学分析,并研究了底鼓的发生机理。采用了巷道顶板、两帮、底板整体考虑的支护理念,确定利用注浆技术对底板进行加固,并对注浆参数进行合理设计。实践表明,10208轨道顺槽进行底板注浆加固后,有效控制了底鼓现象,且保证了顶板和两帮的稳定性,巷道变形量能够满足工作面的安全生产。

厚煤层泥岩底板巷道底鼓控制技术应用分析

山西汾西正旺煤业31103综放工作面运输巷受矿压、底板软岩等多因素影响底鼓问题突出,给巷道使用及采面正常回采带来困难。若采用巷道底板卸压槽、底板注浆以及底板锚索等方式治理底鼓,则面临耗时长、影响巷道正常使用等问题。经分析研判,决定采用降低运输巷围岩应力为主的底鼓控制技术,即通过切顶卸压改善运输巷围岩受力与降低底板受力的方法。结合现场实际,拟定了切顶卸压技术实施方案,实际应用后,巷道底鼓量控制在102 mm以内,底鼓问题得到有效控制。

特厚煤层大断面软岩巷道底鼓治理措施与效果

以斜沟矿特厚煤层大断面软岩巷道反复强底鼓工程实际为背景,综合运用理论计算与现场监测方法,结合巷道底板岩层特性,判断巷道底鼓类型,引用巷道极限平衡理论,计算得出巷道极限平衡区最大深度为11.05 m,设计“双应力壳-梁”控制巷道底鼓措施。现场应用的监测结果表明,采用新的控制措施后,巷道底鼓量最大为17.49 cm,巷道底板围岩控制措施取得较好效果。

煤矿松软破碎围岩巷道底鼓机理分析及支护控制技术

巷道底鼓是软岩巷道的一种常见破坏形式,当底鼓问题严重时会明显改变巷道断面形状,进而危及矿井安全。采取科学的支护控制技术能够有效减小底鼓量,甚至是避免底鼓现象的发生。首先介绍了巷道底鼓的机理,并以挤压流动底鼓为例,对其力学特性展开了分析。随后结合某工程实例,在开展巷道地质勘察的前提下,设计了两套不同的支护方案,并简要概述了支护技术要点。最后在支护结束后开展了长期的移近量观测。结果表明,采取支护措施后巷道宽度收缩和高度收缩都得到有效控制,支护效果理想。

腾晖煤业松软底板巷道底鼓控制技术研究

针对腾晖煤业2-2021巷底鼓变形破坏严重的问题,根据巷道的实际工程地质条件,明确了引起巷道底鼓的影响因素,并提出帮部打斜拉锚索及底板打工字钢桩的3种优化支护方案;通过数值模拟分析了不同支护方案下的巷道围岩应力及变形破坏情况,确定出“帮部打斜拉锚索+底板打工字钢桩”的联合优化支护方案效果最佳。现场应用结果表明,经过优化支护后的巷道围岩变形量大幅度降低,应用效果显著。

煤矿巷道底鼓治理技术

随着煤炭资源需求量的增加,多个地区煤矿的开采力度加大,煤炭的开采深度逐渐加大,煤矿巷道围岩受到的应力越来越大,在一定程度上增加了煤矿巷道底鼓发生概率,对煤矿开采作业的安全性造成了极大影响。工作人员要结合具体情况,掌握煤矿巷道底鼓治理技术的应用要点,不断提高煤矿巷道底鼓治理技术应用水平。

大埋深工作面回采巷道底鼓防治技术

针对羊场湾煤矿130208工作面泄水巷巷道底鼓量大、巷道变形严重的问题,采用计算机数值模拟分析,得到回采工作面应力分布特征与巷道围岩塑性区范围,提出巷道支护优化方案并现场监测。结果表明:①通过改变巷道底板岩性或对巷道底板卸压,增加围岩强度、减少巷道的形变量,在大埋深高地应力巷道更有效;②通过采用底板卸压及锚索支护,有效控制巷道底鼓,改善回采期间巷道形变量。

山寨煤矿巷道底鼓裂隙瓦斯溢出危害及防治

针对山寨煤矿25031工作面切眼底板底鼓破坏造成的裂隙引起甲烷有害气体溢出及裂隙水突然释放造成有害气体危害,对甲烷等有害气体和底鼓裂隙的防治方法进行了研究与分析。采用巷道底鼓治理、封闭技术、Y型通风和瓦斯抽采消除瓦斯积聚,加强巷道底鼓治理。在一系列措施下,巷道综合治理后瓦斯浓度稳定在0.1%以下,工作面未发生瓦斯超限事故。

煤矿巷道底鼓的机械化治理及实践应用探讨

煤矿开采工程中时常面临巷道底鼓这一常见问题,这种情况会严重影响煤矿的正常生产。为解决煤矿面临的巷道底鼓问题,保证煤矿开采的生产效率,展开巷道底鼓产生的原因分析及解决方法研究,制定了机械化治理巷道底鼓的工艺流程及技术原则,并进行了机械化治理巷道底鼓的实践应用。

深部开采中巷道底鼓问题的研究

巷道围岩控制是深部资源开采中的关键问题,而要攻克深井软岩巷道支护的难关,就必须首先研究底鼓的机理及其防治措施。在大量现场研究、实验室模拟实验和数值计算的基础上,探讨了巷道底鼓的基本特征,分析了4种类型底鼓的机理及影响因素,综述了我国近年来防治底鼓的有关研究成果,最后介绍了2个防治巷道底鼓的实例。

基于爆破卸压的深部构造应力富水软岩巷道底鼓控制技术研究

底鼓是深部高应力软岩巷道常见的底板破坏形式,也是影响矿井安全高效生产的制约因素,更是目前千米深井亟待解决的关键问题。为解决深部高应力软岩巷道底鼓制约煤矿安全高效开采的现场问题,以平煤某矿-950水平回风大巷为工程背景,采用井下试验、物化分析、室内试验相结合的方法,从岩石强度和应力特征视角分析了围岩结构、矿物成分、水理作用、支护强度、原岩应力对巷道底鼓的影响机制,发现了高构造应力和水理作用是影响巷道严重底鼓的主要因素,揭示了该巷道的挤压流动性底鼓和遇水膨胀性底鼓机理。根据深部高应力软岩巷道底鼓机理分析,提出了基于底板爆破卸压的注浆加固底鼓联合控制技术,利用松动爆破技术阻断底板高应力传播路径,改善巷道围岩应力环境,释放底板压力;同时,利用注浆加固技术强化巷道底板围岩的承载力,提高底板抗变形能力。基于上述研究成果,提出爆破卸压+注浆加固的布置方案与参数,并进行了工业试验和底鼓变形监测。现场工业应用监测结果表明:采用底板松动爆破+注浆加固的联合支护方案后,巷道底板围岩处于稳定状态,底板在300 d内最大位移不超过310 mm,巷道底鼓变形量较无支护状态下减少了36.7%~49.0%,巷道底板未发生明显变形破坏,底鼓控制效果明显。

膨胀软岩巷道底鼓机理与耦合支护技术研究

巷道底鼓是造成巷道变形破坏的常见形式之一,是制约矿山安全高效生产的重要因素和关键难题,这一问题在深部开采和复杂地质条件下的矿山中尤其严重。针对高地应力破碎膨胀软岩条件下的巷道底鼓进行了研究,分析了巷道底鼓的机理,建立了复杂条件下复合型底鼓的力学模型,根据动压理论推导了巷道底板塑性区范围及底板压力的本构方程。通过矿山实例,提出了锚杆锚索耦合支护设计方案,并利用FLAC-3D软件对巷道支护的稳定性进行了数值计算。研究结果表明,对巷道底板塑性区域内的滑移体进行关键部位加强支护,可以有效控制巷道底鼓的发生和发展。

泥质底板动压巷道底鼓机理及控制技术研究

针对棋盘井煤矿工作面巷道底鼓严重的问题,采用现场地质调研、理论解析、数值模拟的方法分析了巷道底鼓的主要影响因素,得出了软弱、无支护和应力集中是巷道底鼓的根本原因,发现了原支护条件下巷道围岩呈不均匀收缩状态,揭示了巷道底板是巷道围岩破坏的危险位置,提出了承压支护系统。结果表明:承压支护系统体现了支护结构与底板围岩的协同作用,巷道底鼓量由支护前的800 mm减小到400 mm,承压支护系统有效控制了巷道底鼓。

深部开采条件下巷道底鼓机理的研究

随着开采深度的不断增加,巷道底鼓问题日趋严重。分析了采深对巷道底鼓的影响,以及自重应力、构造应力、围岩强度、地温、水随开采深度变化的规律。在此基础上,研究深部开采条件下巷道底鼓发生的机理,并对自重应力、构造应力、围岩强度、地温、水对底鼓的影响进行了分析。

三软煤层复采沿空巷道底鼓机理及支护技术

为解决新庄煤矿三软煤层复采煤柱时沿空巷道底鼓问题,对现工字钢梯形棚式支护下的巷道顶底板移动变形及支架受力情况进行了观测。根据巷道变形实际情况,分析了该沿空巷道围岩应力分布特点、底鼓类型、影响因素,预测了底鼓量及构成,以此对底板加固采取了锚网支护技术,现场应用试验表明该巷道支护技术取得较好的效果。

深埋高侧压巷道底鼓机理分析及控制

通过理论分析、数值计算、力学推导、现场试验等方法,完成深部不同侧压下的巷道底鼓过程模拟,研究高侧压巷道的底板变形规律,进行巷道底板与钢管梁共同作用的机理分析及模型转换计算,实现多梁联合控制底鼓设计方案的验证。研究结果表明:底板两侧受高水平应力的作用向裸露面发生弯曲,其过程分为加速形变、匀速形变、过渡形变和最终稳定4个阶段;随侧压系数λ增大,底鼓现象加重,当0.5<λ<1.5时,变化尤为明显,当λ>2.0时,变化速率减缓,但仍呈增加趋势;采用钢管梁横撑底板两帮,可减弱两帮向内收敛挤压底板的趋势,能提供横向支护反力以抵抗底板变形;沿巷道走向布置钢管梁,构成多梁联合控制体系,使单梁的控制范围实现区域重叠,可以增强底板整体抗弯曲变形能力。

南阳坡矿沿空巷道底鼓成因分析及支护技术

针对南阳坡矿沿空巷道底板变形控制困难的问题,分析了其工程地质条件,并通过建立沿空巷道底板力学模型推导出巷道底板应力、应变公式,计算并总结了巷道底鼓成因。在研究底角锚杆支护原理的同时,采用数值模拟的方法,对比分析了无底板支护和加强底板支护条件下围岩位移和塑性区的分布情况,验证了通过提高底板围岩强度抑制底板变形的可行性。以南阳坡矿5800沿空巷道为研究背景,设计出该沿空巷道的底板支护方案为:底板锚杆、底角锚杆以及注浆加固,并通过现场观测,进一步证明了该支护方案的现场实际应用效果。应用结果表明,该支护方案能够有效提高底板围岩强度,改善底板变形,控制底鼓。

软岩回采巷道底鼓的机理和防治

从分析巷道底鼓的机理和类型,影响巷道底鼓的主要因素入手,采用滑移线场的理论,提出回采巷道底鼓的防治措施,得出了一些有益的结论。

察哈素煤矿巷道底鼓测试及治理技术研究

通过在察哈素煤矿东翼胶运大巷实施的底鼓测试试验,全程监测了底鼓的累计变化规律和底鼓波及岩层深度,并结合实际情况分析查明了引起察哈素煤矿巷道底鼓的原因,确定了该底鼓属于挤压流动性底鼓,制定了"混凝土反拱永久支护+底脚锚杆加固"的底鼓治理方案。