端帮开采煤柱应力分布动态演化过程研究

为了解决目前露天煤矿端帮探入式开采工艺中,留设煤柱应力随时间和空间位置不同,分布特征与规律不明确的问题,以源通长富露天煤矿为研究对象,采用理论研究与FLAC3D数值模拟相结合的研究方法,分析采深与煤柱宽度对临界载荷影响、单侧煤壁与支撑煤柱的应力动态分布、区段内煤柱应力分布特征与永久煤柱的应力分布特征,得出相关规律。研究结果表明:随采深的增加,临界载荷呈类似于幂函数逐步降低,初采50m以内减弱较为迅速;随着煤柱宽度的增加,临界载荷呈类似于指数型函数关系增加;单侧煤壁处于工作面侧向支承压力增高区内;支撑煤柱前方出现应力集中,应力分布呈现"驼峰"型;区段开采结束后,区段间内的煤柱应力随采深的增加,应力呈逐渐减低;永久煤柱在开采过程中应力分布呈现"峰型"趋势,煤柱中部存在弹性核区。

大埋深高应力回采巷道支护技术研究

本文以曙光煤矿1228工作面大埋深高应力回采巷道为研究对象,对巷道围岩地质力学参数进行了评估,分析出巷道原有支护方案存锚杆锚索同排布置、锚杆锚索预紧力小及托盘形状及承载能力不足的问题,因而导致了巷道围岩的大变形,基于此提出了改进支护方案,工业性试验结果表明,该方案可有效控制巷道围岩变形,效果良好。

单孔条件下高能气体冲击增透过程中裂纹扩展规律的研究

采用相似试验与数值试验相结合的研究方法,建立高能气体冲击致裂的空气增压试验装置,同时利用RFPA2D-dynamic有限元软件,研究高能气体冲击增透过程中裂纹扩展规律。结果表明:高能气体冲击增透时,瞬时冲击波对孔壁作用匀称,能量在试件孔周围均匀扩散,随着冲击能量在介质中传播衰减,此时裂纹的发展优先于材料本身较弱的单元处;高能气体冲击增透破碎区的产生主要由于径向压应力超过了煤体的抗压强度,裂纹区主要由于环向拉应力超过了煤体的抗拉强度。

快速掘进工作面围岩分区平行锚固技术

为解决掘锚一体化快速掘进工作面围岩的有效支护问题,以黄陵矿2号井综采面运输巷为工程背景,在现场调研巷道掘进技术现状的基础上,提出分区平行锚固思路;采用数值模拟、工程实践的方法对掘进工作面分区平行锚固技术进行系统研究。数值模拟研究表明,掘进过程中巷道围岩应力重新分布,在工作面前方约3 m处出现应力峰值,成巷初期在工作面附近2 m范围内巷道浅部岩层仍处于三向应力状态,围岩变形及破坏幅度较小,在工作面后方约7 m位置围岩应力趋于相对稳定状态,在工作面后方约8 m位置围岩变形及破坏趋于相对稳定状态,掘进扰动影响后巷道顶板浅部岩体应力状态、主应力大小及方向发生根本变化,帮部浅部岩体主应力大幅度降低。基于此,提出分区平行锚固机制:在掘进工作面附近顶板浅部岩层仍具有一定垂直应力、帮部浅部岩层仍具有一定的水平应力、围岩变形破坏较小的范围内进行及时锚固,形成局部锚固系统,前部锚固的同时在工作面后方围岩趋于相对稳定的区域内安装剩余锚杆及锚索,形成整体锚固系统。结合实际开采技术条件,提出分区平行锚固技术方案,通过数值模拟对分布区平行锚固效果进行论证,确定掘进循环作业工艺及平行锚固工艺。实践表明,分区平行锚固技术保证了掘锚一体化快速掘进的顺利实施,巷道平均月进尺提高124%以上,平行作业时间提高至50%以上,显著提高了掘进效率;掘进期间锚固系统受力合理,巷道围岩整体稳定,为类似条件下掘锚一体化快速掘进巷道围岩的控制提供有效途径。