采动诱发覆岩失稳破坏及应力演化规律研究

不同推进距离下采空区覆岩破坏过程复杂多变,采动应力与覆岩悬露面积之间的关系不明确。为了对不同推进距离下采空区覆岩移动演化规律及影响因素进行研究,以贵州六盘水某矿为研究对象,运用关键层理论分析了覆岩失稳破裂特征及应力演化规律,揭示了采动过程中产生的扰动对覆岩结构的破坏和位移的影响机制。采用3DEC模拟了不同开采距离下覆岩失稳破坏规律,分析了采动引起的覆岩失稳破坏模式,并研究了覆岩移动的规律。结果表明采煤工作面的覆岩结构在工作过程中会出现动态演化。覆岩散体呈现拉伸-压缩复合失稳和剪切失稳等失稳模式。这些失稳模式是由于覆岩结构受到工作面开采的影响,岩体内部产生应力和应变的不平衡。随着工作面推进距离增加,覆岩破坏高度增加,且应力传递高度随之增加,不同开采扰动下,破坏区域逐渐增加;在弱黏结厚煤层开采过程中,煤层上方的顶板岩层会出现不同程度的顶板垮落与下沉变形特征,从而对矿井安全造成潜在风险。研究结果对于理解采矿工程中的岩体力学问题、制定相应的采动控制措施、保障采矿作业的安全和稳定性具有重要意义。

倾斜煤层直角梯形巷道留巷柱式支护技术研究与应用

为保证沿空留巷工艺在松河煤矿倾斜煤层回采工作面的顺利应用,以120306回风巷留巷为技术背景,综合运用工程类比、数值模拟、现场工业性试验及矿压监测等手段,开展高强柱式巷旁支护沿空留巷技术可行性及合理参数研究。结果表明,混凝土支柱直径需大于1.2 m、布置间距小于3.0 m方可控制留巷围岩失稳破坏,高强混凝土支柱可使采空区侧顶板在其外边界处断裂,减小空巷围岩压力并提高其稳定性,将留巷表面变形量控制在较低水平,取得理想的留巷效果。

松河煤业120306工作面坚硬顶板弱化技术研究

松河煤业3号煤层上方存在均厚12.8 m的粉砂岩,不仅厚度大而且完整性较好,在工作面回采后容易形成大面积悬顶,严重影响现场的安全生产。针对这一问题,本文采用理论分析、数值模拟等方法,提出采用深孔预裂爆破的方式对顶板岩层进行弱化。共设计两种预裂爆破孔,其中预裂爆破孔A与竖直方向夹角为20°,孔深14 m,预裂爆破孔B与竖直方向夹角为60°,孔深26 m,炮孔间距为2 m。在松河煤业120306工作面进行现场试验,对顶板岩层进行深孔预裂爆破后,工作面周期拉压步距为18.5 m,采空区顶板岩层垮落效果良好,保证了工作面安全开采。

近距离煤层重复采动覆岩裂隙带发育特征及模拟研究

煤层重复采动覆岩破坏特征及裂隙带发育特征与煤矿安全、高效开采密切相关。本文以贵州松河煤业发展有限责任公司为研究背景,采用3DEC模拟分析覆岩内部的应力分布和裂隙演化过程,揭示覆岩裂隙带发育机制。研究结果对理解近距离采动下覆岩导水裂隙带形成及其对矿井安全的影响具有重要意义,为煤层开采工程设计和安全预测提供理论依据。