深部直墙半圆拱巷道围岩时效损伤劣化特征与动态补强技术

随着煤矿开采向深部逐渐延伸,巷道的大变形和长时间持续流变特性已成为支护中极具挑战的课题之一。为了探究深部巷道围岩损伤劣化的时效特征及动态补强技术,基于实验室试验,并结合理论分析、数值模拟及现场工业试验进行了研究。研究结果表明:(1)基于Laplace逆变换推导出圆形轴对称巷道的变形规律解析解,结合理论分析、非圆形巷道等效变换和现场试验确定塑性区半径为1.5~2.1m,进一步得到直墙半圆拱巷道时效变形解析解;(2)基于弹性与弹塑性巷道模型,采用能量耗散表征了围岩损伤劣化的时效特征与塑性区演化趋势,并提出了一次支护的时机;(3)阐明了围岩在一次支护后的时效性损伤劣化的演化趋势,基于垂直应力峰值比率,提出了二次支护方案与时机,进一步分析围岩剪应力与垂直应力,确定了二次支护锚杆的长度为3.0 m,支护时机为40~70 d。研究结果可为深部煤矿巷道的设计与维护提供理论依据和实践指导。

深部沿空掘巷含软弱夹层顶板离层破坏特征及控制研究

含软弱夹层顶板对深部沿空掘巷稳定性具有重要影响,为有效控制深部高偏应力沿空掘巷含软弱夹层顶板离层破坏,基于含软弱夹层组合体试件力学试验及受采动影响下沿空掘巷数值模拟试验,获得了软弱夹层层厚、层数和层位对顶板的影响以及偏应力条件下含软弱夹层顶板离层演化规律,阐释了含软弱夹层顶板沿空掘巷失稳主要原因,结合顶板支护载荷和煤柱支撑载荷下的悬臂梁力学模型,对含软弱夹层顶板控制要点进行分析,进而提出离层控制方法。结果表明:随着软弱夹层厚度和层数增加,对组合体力学特性劣化影响逐渐变大,软弱夹层位于低位时对组合体试件的劣化影响强于高位,组合体试件破裂均由软弱夹层产生,并随着层厚、层数和层位的不同呈现差异化破裂发育特征。沿空掘巷后主剪切破裂带由顶板左肩角产生并与软弱夹层邻近岩层破裂区相互连接,导致软弱夹层离层严重,主剪切破裂带发育形态和顶板非协调变形程度随主应力偏转角度以及软弱夹层层厚、层数和层位变化,揭示了含软弱夹层顶板沿空掘巷失稳机理。推导了顶板支护载荷和煤柱支撑载荷下的巷道顶板离层解析式,发现软弱夹层在锚固区内的离层量比在锚固区外减少79%,离层大小各主控因素影响程度及其控制优化顺序依次为煤柱支撑载荷—顶板支护载荷—顶板弹性模量。针对深部沿空掘巷含软弱夹层顶板的离层规律和控制要点,提出了“提高煤柱承载能力、减少顶板裂隙发育、增加软弱夹层顶板变形协调性”的离层联合控制方法。现场离层监测显示顶板最大离层量为10 mm,表明该方法能有效控制含软弱夹层顶板离层。

淮南矿区强采动影响下煤巷锚网安全支护与围岩控制技术

淮南矿区近年来逐步进入深部开采,围岩应力高、环境复杂、软弱破碎、稳定性差、变形剧烈等工程技术难题日益突出,传统支护技术的局限性日显露,因此本研究基于淮南矿区潘三矿深井地质条件,采用理论分析、数值模拟、工业性实验、现场实测等方法针对深部强采动影响下煤巷围岩控制难题开展系统深入研究,分析了淮南矿区深部强采动煤巷围岩赋存特征,主要为埋深大、岩性变化大、巷道断面大、复合顶板较多、煤体强度较低等问题,根据淮南矿区煤巷围岩赋存特征分析了深部强采动煤巷控制技术难点;针对淮南矿区深部强采动煤巷围岩控制技术难点,建立了“应力优化-围岩改性-锚固强化”一体化协同控制技术体系,创新了“切顶卸压—注浆加固-厚锚固层强化”一体化围岩控制技术;在2121(3)运输巷道开展了工业试验,巷道回采期间运输巷道两帮最大累积变形量为436.6 mm,底板累积最大相对位移量约为390.1 mm,小于原支护方式下变形量的50%;2121(3)运输巷道顶板浅部岩层1.5~1.8 m范围存在离层和裂隙发育,深部顶板岩层完整性较好,具有较好的承载性能,可以较好的维护巷道稳定性,验证了该技术体系在深部强动压煤巷围岩稳定控制上具有较好的维控效果。

淮南矿区煤层群开采应力场演化规律及巷道合理布置研究

淮南矿区内含多组层煤,不同的开采方式使煤层群的瓦斯抽采、卸压效果有很大不同,因此,如何使巷道布置在合适方位,破坏范围更小,是淮南矿区煤层群开采需要研究的重点。基于潘三煤矿11煤工作面、13煤工作面地质条件,通过理论分析了上行开采工作面合理布置方式,数值模拟分析了淮南矿区近距离煤层群上行开采模式下,工作面采场的覆岩运移特征及采动应力演化分布规律,提出了上行开采模式下13煤工作面回采巷道合理的布置方式。研究结果表明:当前潘三煤矿11煤工作面和13煤工作面按照上下顺序依次开采布局,且上下煤层工作面基本垂直布置下;13煤层工作面无论轨道顺槽还是运输顺槽均受11煤层开采影响;13煤工作面轨道顺槽基本处于11煤开采形成的离层区内,易产生张拉裂隙,不利于巷道的维护。同时给出了岩层内外错距计算准则,将11煤类似开采条件工作面留煤柱沿空轨道顺槽的内错或外错距离增大,从而将上层13煤回采巷道轨道和运输顺槽全部布置于下层煤工作面开采形成的卸压范围内,即保护层工作面上方,最终可实现保护层开采合理的巷道布置方式。

深部煤层沿空掘巷小煤柱合理尺寸留设研究

采用实验室实验、数值模拟、现场实验等方式进行研究,确定深部煤层的沿空掘巷小煤柱合理尺寸。通过物理力学实验,获得了淮南矿区丁集矿1121(3)工作面煤岩的密度、单轴抗拉强度、单轴抗压强度、弹性模量、泊松比、内聚力、内摩擦角等参数。测量了该区域的地应力,为后续的理论计算、数值模拟提供了可靠的数据。采用数值模拟的方法研究,综合考虑沿空留巷煤柱的应力、竖向位移、塑性区分布特征情况,兼顾煤炭采出率及预防冲击现象,初步确定煤柱宽度为5 m较为合适。工业性实验监测数据显示顶板的位移范围最大值为86 mm,两帮最大范围为145 mm。在一定程度上达到了巷道围岩的控制要求,5 m煤柱尺寸具有一定的科学性与合理性。

多炮孔岩体等离子体爆破定向致裂机理研究

为了研究等离子爆破技术结合切缝管和预切槽技术的定向致裂效果,开展等离子体电脉冲定向致裂试验,探究不同切缝管切缝形状和不同预切槽间距下等离子体爆破定向致裂机理和定向断裂效果,对比分析不同定向形式作用下等离子体爆破岩石定向断裂贯通效果.结果表明,与正楔形切缝管和平切形切缝管相比,切缝管岩石试件中倒楔形结构中产生的应力峰值最大,聚能效果最显著,其定向贯通岩石效果更显著.预切槽岩石的电爆聚能致裂效果随着钻孔切槽间距的增加而减小.切槽间距为40 mm时,预切槽岩石试件等离子体电脉冲的聚能效果优异,产生定向裂纹的效果明显优于切槽间距为50 mm和60 mm的预切槽岩石试件.同时,预切槽定向形式的等离子体爆破定向致裂效果相对于切缝管定向致裂效果更为显著.

高潜水位采煤沉陷区资源化、能源化、功能化利用构想与实践

高潜水位矿区井工开采往往造成地表大面积沉陷积水,矿区生态环境发生变化,沉陷区国土资源由以土地资源为主转变为水资源为主、水土资源共存的局面。目前,采煤沉陷区水资源开发利用不充分,可再生能源开发、多能互补利用和废弃矿井抽水蓄能等方面具有得天独厚的条件和巨大发展潜力,采煤沉陷区国土空间功能也需结合现有条件重新定位与建构。在此背景下,提出高潜水位采煤沉陷区资源化、能源化和功能化利用构想。系统阐述了“三化”面临的科学问题,如采煤沉陷水域水资源量和水生态环境演变规律、地表残余变形规律;“三化”涉及的关键技术与模式,包括监测与评价技术,如“天-空-地-水-井”一体化协同监测技术体系、采煤沉陷区水生态环境调查评价方法、采煤沉陷区建设场地地基稳定性评价方法,以及治理利用技术及模式,如采煤沉陷区水生态环境修复技术模式、采煤沉陷区水资源保持与高效利用技术模式、水资源区域协调开发与高效利用技术模式、风光互补模式、制氢-合成氨-掺氨燃烧发电模式、废弃矿井抽水蓄能模式、农业用地功能构建(复垦地土壤重构)技术、建设用地功能构建(采空区注浆地基加固)技术、生态用地功能构建(地表水系重构与生态湿地建设)技术;并从产业融合、资金筹集、科技创新、区域统筹等方面提出了具体的政策建议。

大宗煤基固废膏体充填材料少水化配比优化研究

为解决西部采煤区固废多、处理难的问题,以宁东矿区的脱硫石膏、粉煤灰、水泥为主要原料,对原料的微观形态及少水配比的煤基固废膏体充填材料的成分进行分析,以初期流动性、脱模后7 d和28 d的抗压强度为指标进行充填材料配比优化。设计了3因素3水平17组配比方案,建立响应面回归模型,分析单因素及多因素交互作用对少水充填材料强度和流动性的影响。研究结果表明,粉煤灰与水泥质量比是影响少水充填材料强度的重要因素,料浆质量分数是影响少水充填材料流动性的重要因素。少水配比的煤基固废膏体充填材料的最优配合比:脱硫石膏质量分数53%,粉煤灰与水泥质量比2∶1,料浆质量分数74%。波速与强度的响应关系表明,可以利用充填体的波速来预测其强度。

安徽巢湖凤凰山栖霞组臭灰岩段黄铁矿结核的地球化学

沉积黄铁矿的地球化学是认识重金属汇、矿床金属来源、古海洋化学及环境条件的重要途径。巢湖北郊凤凰山上石炭统黄龙组至下二叠统栖霞组臭灰岩段揭露良好,臭灰岩中黄铁矿结核普遍,集中产出于碳质页岩上2~3 m的沥青质灰岩中,其地球化学特征及成因不清。为查明黄铁矿结核的地球化学特征,分析臭灰岩段的沉积环境,推断早二叠世早期古环境演化,厘清碎屑岩段与臭灰岩的关系,从该剖面采集10个黄铁矿结核和灰岩样品,采用偏光显微镜、X射线荧光光谱仪和电感耦合等离子体质谱仪分析测试其矿物成分和主微量元素组成。结果表明:凤凰山下二叠统栖霞组臭灰岩段下部普遍发育的黄铁矿结核呈块状和微晶粒状,与灰岩界线清晰,并未切割或破坏有机质纹层,为成岩孔隙水交代生物而成。臭灰岩中SO_(3)和Fe_(2)O_(3)显著富集,分别与高含量有机质和与下伏碎屑岩段一致的陆源供应有关。与上陆壳相比,臭灰岩中Se、Mo和Cd富集,黄铁矿结核中Cr、Ni、As、Se、Mo、Cd、Sb和Hg富集。碎屑岩-臭灰岩的岩性组合、黄铁矿结核的分布范围及其主微量元素地球化学特征均表明臭灰岩和黄铁矿结核沉积于受部分陆源物质影响的稳定大陆边缘缺氧强还原海相环境。

深埋复合顶板煤巷离层失稳机理及控制研究

为探究深埋复合顶板煤巷离层失稳及控制机理,以淮南某矿1692(1)运输顺槽为工程背景,原位观测并分析巷道顶板变形破坏特征及原支护效果,基于材料力学原理建立复合顶板岩层力学模型,解析复合顶板各分层挠度表达式,揭示复合顶板离层失稳机理,并探究全长锚固和锚索对复合顶板离层控制机理,提出全锚改性-长锚索组合联合支护技术。研究结果表明:联合支护利用全长锚固增加复合顶板底层的弹性模量,使复合顶板底层挠度下降,通过锚索将复合顶板各分层组合成整体,形成组合梁结构,使复合顶板整体挠度降低,现场监测表明顶底板移近量下降64%,顶板未发现离层现象,最大裂隙深度由8.1 m降低至3.8 m,降低53.80%,煤巷的稳定性得到显著提升。研究结果可为深埋复合顶板离层垮落失稳控制提供借鉴。

松软煤层底板爆破致裂增透模拟试验研究及应用

针对松软煤层爆破增透钻孔施工困难,爆破增透产生的裂隙不发育且易于重新压实的问题,提出在底板岩层开展爆破作业,达到松软煤层增透进而增加瓦斯有效抽采时间的目的。为了监测跨界面应力波传播规律及煤层损伤状况,在实验室构建了物理模型并开展了煤层底板爆破相似模拟试验。同时使用数值模拟的研究方法对煤层底板爆破过程中煤、岩体内部的损伤及裂隙的演化过程进行补充。结果表明:松软煤层底板爆破裂纹沿爆破孔向四周岩体扩展,爆破孔位置和底板煤岩交界面以及煤层内部的破坏较为严重,产生跨界面损伤裂纹。爆炸应力波从松软煤层底板岩层传播到松软煤层时,岩体和松软煤体的交界面产生透射压缩应力波和反射拉伸应力波,透射波作用于松软煤体,使煤层裂隙增加;反射波反作用于岩体,在煤岩交界面形成交叉裂纹,使底板岩层裂隙和松软煤层裂隙贯通,有利于松软煤层的瓦斯垂向运移流动和卸压瓦斯抽采。潘一东煤矿现场应用表明,煤层底板爆破增透后瓦斯抽采纯量及其浓度快速上升,抽采纯量从0.06 m^(3)/min提高到1.46 m^(3)/min,增加了23.33倍;瓦斯浓度从爆破前的10.46%上升到45.50%左右,增加了3.34倍,并且长时间维持在较高水平。研究成果可为深部松软煤层瓦斯高效抽采提供理论基础和技术支持。

防灭火喷涂材料黏附及封堵性能试验研究

为改善煤矿井下巷道喷涂防灭火材料黏附性差,易开裂、易脱落及封堵效果差等问题,研制了一种以粉煤灰为骨料,普通硅酸盐水泥、硫铝酸盐水泥和石膏为基料,可再分散乳胶粉(VAE)为外加剂的防灭火喷涂材料。通过单轴抗压强度实验、煤岩多相多场真三轴动态渗流实验以及扫描电镜实验等,研究了VAE对喷涂材料的黏附性能、胶结性能、力学性能、封堵性能的影响。结果表明,加入VAE可以促进水化产物中丝状黏结桥的形成,实现黏结桥与水化产物的铆接、桥连,构成一个致密的网络结构。这不仅可以提升喷涂材料的抗开裂能力,同时增强了材料与煤结合后的黏附性能、胶结性能以及封堵性能。加入1%VAE的喷涂材料能够充分包裹住煤体,在煤体表面形成致密的涂层,有效隔绝空气与煤体接触,从而预防煤自燃,研发的材料对防治巷道顶部煤自燃具有一定作用。

微波辐射深井砂岩升温损伤特征与钻进效果对比研究

为了研究微波辐射深井砂岩升温损伤特征与钻进效果,采用恒源煤业标高-940 m回风辅助石门取芯的深井砂岩为研究对象,分析其深井砂岩在相同输入能量微波辐射后温度、质量、纵波波速及钻进实验后的机械钻平均转速、扭矩随不同路径处理下的变化规律。研究结果表明:在模拟试件单面辐射时,高功率短时间(1.4 kW,214 s)比低功率长时间(1.0 kW,300 s)微波辐射后质量变化、试件前侧后表面最高温度变化更大,且波速差值和损伤因子随试件表面温度升高而增大;微波辐射前后测量试件对应5个标记点位置处的纵波波速,发现波速差值和损伤因子较大的地方主要集中在试件表面升温最高的地方;在对比有无受限变形条件下钻进实验效果分析开展了A组微波未辐射、有受限变形(路径1),B组微波功率为1.0 kW、微波辐射时间为300 s、有受限变形(路径2),C组微波功率为1.0 kW、微波辐射时间为300 s、无受限变形(路径3),D组微波功率为1.4 kW、微波辐射时间为214 s、有受限变形(路径4)4种路径的处理方式,得到钻进效果从优到差的路径依次为:路径3>路径4>路径2>路径1;分析得到在相同输入能量有受限变形条件制约下,功率在1.4 kW微波辐射下钻进效率是功率在1.0 kW微波辐射下的1.3倍左右,而有受限变形条件制约下,微波辅助钻进法的效率是无微波辐射常规法的8.5倍左右,即有受限变形条件制约下机械钻进较为困难。研究成果为较弱吸波能力深井砂岩的损伤路径优化及低能耗高效率破岩提供了借鉴与参考。

铁元素含量及含水状态对砂岩微波辐射升温损伤的影响

为研究砂岩的铁元素含量与含水状态对微波辐射升温损伤的影响规律,开展了砂岩试件微波辐射对比试验,试验分为12组,包含3种铁元素含量和4种含水状态(干燥、自然、浸水24 h与饱和)。试验采用X射线荧光光谱测量(XRF)技术检测试件表面铁元素含量,通过实时红外热成像监测表面升温过程,运用对比方法分析辐射前后P波波速与抗拉强度的关联特征。试验结果表明:(1)干燥状态下,砂岩试件升温过程均呈前期缓慢、中期活跃、后期稳定的趋势;铁元素含量越高,升温速率峰值就越高(2.66,2.40,1.66℃/s)、也就越早达峰(70,100,110 s);(2)干燥、自然、浸水24 h状态下,升温速率峰值平均值分别为:2.26,3.34,3.24℃/s,达峰时间分别为:90,70,20 s;饱和状态下,升温速率峰值为1.3℃/s,达峰时间为80 s;(3)含水状态对砂岩结构损伤的影响最为显著,饱和状态砂岩辐射180 s的损伤大于其他含水状态辐射300 s的损伤;铁元素含量直接影响岩石表面温度分布的均匀程度,铁元素含量越高,岩石表面温差越大;(4)相较于干燥和自然含水状态,浸水24 h和饱和状态下砂岩辐射后巴西劈裂初始压密阶段占比增加,起裂模式由端部起裂向中心起裂转变。研究成果可为类似原生和再生状态下微波辅助破岩效果的研究提供借鉴与参考。

基于机器学习的煤与瓦斯突出预测研究进展及展望

我国煤矿安全生产形势不断好转,但煤与瓦斯突出事故仍时有发生。煤与瓦斯突出预测不仅能指导防突措施科学的运用、减少防突措施工程量,在一定程度上也可以确保煤矿工人的作业安全。机器学习(Machine Learning, ML)是一门涉及概率论、统计学和计算机学等领域的交叉学科,可以挖掘突出事故和指标间的非线性关系。将机器学习用于煤与瓦斯突出预测,已得到相对广泛的关注,并随着人工智能和计算机技术的快速进步,其在突出预测领域将发挥更大作用。因此,对机器学习在煤与瓦斯突出预测中的研究进行了全面的综述,分析其在突出预测中面临的难点并展望其发展方向。首先,简述煤与瓦斯突出假说、发生机理与预测指标选择的研究现状;介绍机器学习在煤与瓦斯突出预测领域的主要研究进展,包括支持向量机(Support Vector Machines,SVM)、人工神经网络(Artificial Neural Network, ANN)、极限学习机(Extreme Learning Machines,ELM)和集成学习(Ensemble Learning, EL)等算法的应用,以及特征选择和缺失数据填补在数据处理等方面的创新,同时也指出了目前基于机器学习的突出预测研究面临的挑战及存在的问题,例如事故与非事故样本的不平衡、数据的指标缺失和机器学习中的小样本等;最后,展望了基于机器学习的煤与瓦斯突出预测的未来发展方向,包括改进算法性能、优化特征工程和增加样本量等。随着计算机性能的提升,有望开发出更为复杂、精准的模型,以提高对突出事故的准确预测能力。

基于CT扫描的重构土壤孔隙结构及其对水盐运移影响

煤矸石是煤矿沉陷区土地充填复垦的关键材料。但煤矸石质地较为粗糙,持水性较差,煤矸石重构土壤的孔隙结构和水盐运移都会与原状土壤产生一定差异。为研究煤矸石充填土壤孔隙结构变化以及对水盐运移的影响,利用CT扫描技术和图像分析方法,分析覆土、泥矸混合、矸石与原状土样品的孔隙结构差异,同时设计一种室内重构土壤水盐运移模拟装置,通过在实验装置不同深度布设传感器,连续记录重构土壤剖面水分与盐分的运移情况。结果表明,在原状土、覆土、泥矸混合与矸石4份样品中,矸石样品孔隙率高于其他样品,达到8.299%,导致其持水能力较差;泥矸混合样品小孔隙占比高,达到58.73%,孔隙连通性较差,缺乏水分运移通道,导致层间障碍带的形成;覆土样品与原状土样品孔隙结构非常接近。在土柱模拟实验中,土壤盐分含量随水分运移而变化,各土壤层含盐量均先升高后降低,入渗结束后,表层土壤完成脱盐,深层土壤呈现积盐状态。在注水6d内,土壤层含盐量均先降低后升高,50cm土壤层变化幅度最大,为38.34%。深层土壤盐分借助毛管力作用向上运移,表层土壤含盐量逐渐回升。由于层间障碍带的存在,矸石层水分与盐分均难以向上运移,其含量逐渐下降。研究结果可为沉陷区土地充填复垦和矿区生态修复提供参考。

丁集矿西三采区首采面煤巷的支护设计

淮南矿区深井巷道围岩合理支护是保证矿井持续安全高效开采的重要保障,如何建立“多、快、好、省”的支护方式至关重要。以丁集矿西三采区首采面为工程背景,采用理论计算、数值模拟、现场监测等方法确定并验证适合该首采面的合理支护策略,可为淮南矿区同等地质条件下的巷道支护提供技术参考。根据综合柱状图可得巷道顶板为复合顶板,依据巷道围岩地质力学评估结果与围岩分类标准,综合评定1632(3)轨顺、运顺围岩为Ⅳ类稳定性较差岩层。通过理论结算得出:轨顺设计顶帮锚杆长度为2.5m,顶板锚杆间排距为0.75m×1m,设计帮部锚杆间排距为0.85m×1m、锚索长度为6.3m、间排距为1.05m×1m时能满足支护要求。由不同支护方案模拟得到巷道应力、位移云图和塑性区分布情况,经综合比较,确定方案一(2.5m锚杆+6.3m)的支护效果最好。现场监测表明:顶帮部锚索载荷最大为78kN,之后基本趋于稳定;巷道底鼓量最大为150mm,帮部最大位移为50mm,顶板离层值最大为42mm,整体变形量较小,支护效果较好。

淮河能源矿区煤矸石理化性质及资源化利用分析

系统分析了淮河能源矿区煤矸石的物理化学特征,为煤矸石高质量综合利用和矿山环境治理提供技术支撑。通过采集煤矿的煤矸石,测定其化学组成、矿物成分、稀土含量、重金属含量等,分析煤矸石理化特征,结果表明:淮河能源矿区煤矸石为硅铝型煤矸石,矿物组成主要有石英和粘土矿物,G3矿中Fe_(2)O_(3)含量为11.16%,为高铁型煤矸石;CaO、MgO含量较低,在建筑材料具有较高的利用价值;SiO_(2)、Al_(2)O_(3)的含量较高,可用于生产水泥或制备硅系、铝系产品;矸石中速效钾的含量达一级二级标准,可作钾肥;G3、G9有机质含量高,可用于农田改良,提升土壤肥力。矿区煤矸石中稀土元素含量均高于世界煤,其中,G8、G9矸石中镧、铈含量分别为中国煤含量的3.15、2.98倍,具有提取利用价值;煤矸石8种重金属的最大值远低于风险筛选值,对农作物生长和土壤生态环境风险低。

全光纤微震监测技术在底板突水监测中的应用研究

目前国内的光纤微震监测系统多是基于光学光栅传感技术,而光纤光栅波长解调限制了系统检测频率与灵敏度,且长时间、连续不间断的微震监测成功案例较少。针对上述问题,提出了一种新型全光纤微震监测系统。以潘二煤矿11023工作面回采过程中底板突水监测为工程背景,使用全光纤微震监测系统与ESG微震监测系统进行对比,得出全光纤微震监测系统具有以下优势:记录的波形频谱特征更清晰,表现出高信噪比优势;对扰动深度的监测范围更大,远距离监测效果更好;震源定位结果分布更加合理,更符合工作面实际开采情况。在监测工作面回采全周期内,分析了11023工作面断层异常区底板破坏与微震活动性关系:在断层和煤层变薄异常区附近,微震事件的数量增多、强度增大;工作面初采期间应力集中释放,受采动影响,底板破坏较深;相对大能量事件主要分布在断层异常区的底板,底板破坏深度约为27 m,微震事件在3煤底板60 m以下没有成线或成面聚集的情况,说明裂隙并未扩展,未形成导水通道,工作面安全回采。

近距离下伏煤层采动影响巷道围岩稳定性分析

针对近距离下伏煤层采动影响上部轨道大巷变形失稳、围岩稳定性较差的问题,本文以张集煤矿北区14148工作面上方12m左右南翼轨道“Y”型大巷为工程背景,运用“竖三带”经验公式分析得出巷道与工作面之间的层位关系,采用数值模拟与现场实践相结合的方法,研究了近距离下伏煤层回采过程中上覆巷道应力分布特征及位移演化规律,确定了巷道重点支护部位。研究结果表明:上覆巷道位于覆岩裂隙带影响范围,围岩应力受工作面超前支承压力集中影响,呈先增大后急剧减小的趋势;围岩呈非对称性变形,变形速率随工作面推进呈三段式规律;顶板深部离层呈逐渐增大后平稳趋势,浅部离层呈先增大后减小的趋势。在此基础上提出了采前锚杆索预加固+采后U型棚“补强”巷道支护技术,数值模拟对比结果显示,补强支护后巷道两帮应力增大了9MPa,顶板下沉减少了103mm,巷道薄弱点位移量大幅减小,补强支护控制效果显著。实测结果表明,该支护方案能有效地控制巷道围岩变形,保证了矿井安全生产。