大断面矩形巷道采动条件下过断层组破碎带研究

为了使长平矿4310工作面矩形巷道在动载荷影响下能够安全快速的通过断层组破碎带,以及保持后期回采过程中巷道的稳定,在对断层受力分析的基础上,研究了工作面回采中的矿山压力与正断层上盘正应力之间的关系,并运用岩体超低摩擦效应理论和动载应力波理论研究了动载荷对断层破碎带的影响,并提出了巷道过断层的相应安全措施。研究结果表明:正断层上盘作用于下盘的正应力与回采产生的矿山压力相互作用形成应力集中导致破碎带多次扩展,动载荷使破碎带岩体失稳且造成塑性区损伤破坏;在断层破碎带采用超前预注浆改善岩性后,巷道以挖底的形式穿过正断层破碎带,使较低的应力作用于破碎围岩且使巷道穿过较小破碎带;加强支护以主被动联合支护为核心,在注浆加锚网带支护的基础上,施以合理的金属支架缓冲载荷、提高围岩强度;其底抽三巷3个断层加强支护范围分别为40、40、50 m,回采巷道见破碎发育支护即可。

预应力锚索腐蚀疲劳损伤对冲击地压防治影响研究

为了研究复杂动力环境及化学作用下受腐蚀疲劳损伤预应力锚索的安全可靠性,采用现场取样,选取不同腐蚀程度的预应力锚索观察其腐蚀状态,在实验室进行拉伸破坏试验,测得不同腐蚀程度下的锚索强度、拉伸值,并建立增量理论本构方程,结合腐蚀损伤模型,揭示塑性条件下瞬时应力锚索持续应变与损伤部位应力集中破坏过程。研究结果表明,锚索珠状腐蚀状态下索体周围地质动力作用最为剧烈;当预应力锚索腐蚀程度达到8.21%以上时,锚索脆性现象明显,此时锚索索体延展性极小,在巷道中后期锚索腐蚀使得拉伸能力减弱;深部矿井循环瞬时动力作用会使得锚索周围产生滑移带,增加锚索塑性拉伸值,该种应力状态下索体腐蚀比单一化学腐蚀程度更为剧烈,当腐蚀程度使得索体达到脆性状态时,锚索强度降低15%以上,拉伸值降低86.4%以上,锚索依靠伸缩吸能防冲效果会在支护中后期失效。

褶曲构造内陷落柱形成机理及巷道支护技术

为了确保长平煤矿43211、43212巷安全快速地通过陷落柱,同时保证后期回采过程中工作面通过破碎带巷道围岩的稳定,在分析矿井褶曲构造内陷落柱的形成机理、数值仿真原始应力状态的基础上,提出了前期须锚网带与架棚主被动联合支护、中期须注浆加固围岩、后期巩固围岩强度的支护措施。研究结果表明:溶洞形成后,原岩应力发生变化,由于不同层位的岩层受张力与挤压力作用,背斜构造陷落柱截面呈正楔形,而向斜构造中陷落柱形状则反之;正楔形陷落柱在正常岩层边界产生局部应力集中,柱体内垂直应力整体呈低应力状态,柱体内水平应力小于正常岩层应力;现场初期支护使用主被动联合支护措施作用于应力集中带,中期取合理注浆滞后时间20d,采取深部、浅部混合注浆模式,后期为了防止外载荷的扰动进一步巩固围岩强度,采用架棚支护提高柱体影响带强度,矿压监测围岩状态稳定。

顺和煤矿二2煤层钻屑瓦斯解吸指标研究

为了使钻屑瓦斯解吸指标法更为有效地预测顺和煤矿二2煤层局部工作面煤与瓦斯突出的发生,且得到最为敏感的预测指标,以钻屑瓦斯解吸指标K1与Δh2物理意义为研究基础,结合巴雷尔公式与瓦斯解吸量相等关系推导两钻屑瓦斯解吸指标之间的关系,并提取煤样进行实验室试验,拟合大量数据进一步提高两者的转换精度,并对其K1与Δh2的可靠性进行分析。得出结论:钻屑瓦斯解吸指标K1与Δh2呈线性关系,线性常数为0.001 6;其吸附平衡压力与所测钻屑瓦斯解吸指标值呈正相关;对于破坏类型较高的煤体,Δh2相比K1具有更高的敏感性和预测的准确性,因此顺和煤矿二2煤层工作面煤与瓦斯突出的预测更适合选用钻屑瓦斯解吸指标Δh2。