裂隙岩体应力渗流耦合规律及对底板隔水性能研究

采用MTS815.02型岩石力学伺服试验系统,对桃园煤矿10煤底板的岩样进行全应力—应变渗透试验,得到岩样裂隙在闭合、萌生、扩展过程中的渗透特性。通过对不同非承压状态下裂隙岩石的渗透性能的研究,为采场底板隔水性能的研究提供重要参数。数值研究表明,在工作面的不断推进过程中,底板将处于压缩—膨胀—压缩的状态,而在压缩与膨胀变形过渡区,底板最容易出现剪切破坏,最终形成导水通道。基于上述研究,对桃园煤矿10煤底板隔水性能进行评价,并提出了防治实践。研究结果对于制定裂隙岩体的防治水措施,防止采动过程中突水事故的发生具有一定的指导意义。

大断面软岩巷道底鼓机理及控制对策研究

针对大断面软岩巷道在开挖支护后所表现出的底鼓现象,对其耦合控制对策进行了数值模拟及工程应用研究。对大断面软岩巷道底鼓变形机理研究表明,大断面软岩巷道底角是支护的关键部位;巷道是一个有机整体,单一的支护效果并不明显,必须进行全断面支护。基于上述研究,提出底鼓耦合控制对策,即在锚网索耦合支护的基础上,利用底角注浆锚杆对关键部位进行加强支护,从而达到控制巷道底鼓变形的目的。数值模拟与工程应用结果表明,采用底鼓耦合支护形式,可以有效地控制围岩底鼓变形,巷道围岩稳定性大大提高。研究结果对于大断面软岩巷道底鼓控制具有一定的指导意义。

薄基岩厚风积沙浅埋煤层导水裂隙带高度预计

神东矿区是我国重要的煤炭产地,矿区覆岩结构具有浅埋深、薄基岩、厚风积沙的特点,且矿区地处干旱半干旱地区,水资源匮乏,因此实行绿色开采(保水采煤)具有重要意义。本文从不同岩性岩层破坏特征出发,结合岩层承载能力、变形能力分析,以及采动过程中覆岩相关物理量变化的分析,给出了一种预计导水裂隙带高度的力学模型,并分析了大柳塔12610工作面导水裂隙带高度。覆岩裂隙动态发育模拟结果和现场观测结果表明,该力学模型是可取的。

俯采采场顶板破断运动特征和矿压显现规律研究

为研究俯采采场顶板破断运动特征和矿压显现规律,对袁店某矿7211俯采工作面进行了矿压监测,分析了工作面液压支架支护阻力的循环变化规律及支架的适应性。建立了俯采采场老顶初次破断和周期破断力学模型,得出了破断准则和破断步距理论计算式。采用UDEC软件模拟了7211工作面推进过程中顶板运动破坏和煤壁稳定性规律。研究表明:俯斜开采时沿层向分力与煤壁压缩变形位移方向相反,煤壁稳定性增强;层向分力使直接顶压裂裂隙受到挤合,其整体性得到加强,俯采有利于顶板管理。研究结果为今后类似条件下开采、巷道布置与支架选型提供了科学、可靠的依据。

不同岩层组合对导水裂隙带发育高度的影响

导水裂隙带发育高度是矿山研究的重要内容,从不同岩性岩层破坏特征出发,结合岩层承载能力及变形能力分析,提出了1种预计导水裂隙带高度的理论分析力学模型,并以此模型进一步分析了不同岩性岩层组合对导水裂隙带发育高度的影响。再结合数值分析软件RFPA模拟了不同岩性岩层组合下覆岩裂隙动态发育,取得与理论分析一致的结论。

大倾角煤层开采覆岩结构分析

相对于缓倾斜和近水平煤层而言,大倾角煤层开采后覆岩结构特征有所不同,研究大倾角煤层开采覆岩结构特征,对现场实践和安全生产具有重要的指导意义。针对霍州矿区庞庞塔5-103工作面,采用数值计算软件FLAC3D、UDEC分别模拟了不同倾角下煤层开采过程中应力场的演化以及覆岩的破坏过程。通过对比分析,总结了随倾角变化应力场、"三带"的演化特征及煤壁、底板的破坏规律。