千米深井锰矿炭质页岩顶板巷道围岩变形破坏特征

贵州省锰矿埋深普遍较深且巷道顶板以炭质页岩为主,层间节理、裂隙发育,导致该类巷道围岩变形破坏较为严重。为了揭示千米深井锰矿炭质页岩顶板巷道围岩变形破坏特征,以贵州铜仁某千米深井锰矿-75 m中段回风平巷为例,基于围岩力学试验及数值仿真试验方法,对不同炭质页岩厚度下中段回风平巷的变形破坏特征进行分析。结果表明:千米深井锰矿中段回风平巷炭质页岩顶板及锰矿层天然状态下抗压强度分别为70 MPa、60 MPa,炭质页岩坚固性系数为3.4~5.0;随着炭质页岩顶板厚度增加,巷道顶板及两帮位移量逐渐增大,顶板最大垂直位移量为96.7 mm,左、右两帮最大水平变形值分别为117 mm、104 mm,且两帮位移图像整体呈现出“倒V”字形分布,表现出显著差异性变形破坏特征;巷道顶板塑性区范围随着炭质页岩厚度增大而扩大,在炭质页岩厚度为3 m时,塑性区体积达到最大值,且巷道塑性区以剪切破坏为主,剪切破坏体积占塑性区总体积的93.82%。综合分析得出,随着炭质页岩厚度的增加,顶板破坏范围越大,围岩稳定性越差,故加强深井高应力锰矿炭质页岩顶板非对称冒落拱的控制是该类巷道围岩稳定性控制的关键。

上向分段充填开采覆岩移动变形及影响范围预测——以贵州某磷矿为例

为进一步揭示上向分段充填开采覆岩移动变形规律,以贵州A磷矿为例,采用理论计算与数值仿真分析相结合的方法,对上向分段充填开采后地表变形及岩体移动对相邻矿山(B、C、D磷矿)的影响范围进行了分析预测,结果表明:a、b矿层整体开采后的最大地表倾斜、水平变形和曲率值均未达到标准规定的地表变形临界值;各分段依次开采后的地表总体最大位移量约为84 mm、地表最大倾斜变形值为0.12 mm/m、最大水平变形值为0.0193 mm/m,现阶段A磷矿开采后地表整体上不会产生较大的移动变形;随着+900 m、+920 m、+937 m、+951 m分段的逐步上向开采,岩体移动对相邻矿山的影响范围逐渐扩大,对C磷矿影响范围最大、B磷矿次之、D磷矿相对较小。建议矿山在今后开采过程中应重点加强因A磷矿开采岩体移动对C磷矿影响的预测预警及矿山压力管理工作,同时加强A磷矿对矿区范围矿层露头一带高陡边坡的巡查及地表变形监测工作,以确保矿山安全开采。

倾斜煤层半煤岩沿空掘巷合理煤柱宽度留设研究

针对倾斜煤层半煤岩沿空掘巷围岩产生非对称大变形的难题,以贵州土城矿1509回风巷为例,进行了该类巷道合理煤柱宽度留设研究。基于极限平衡理论建立了倾斜煤层半煤岩沿空掘巷合理煤柱宽度计算模型,结合该矿实际生产地质条件计算得出煤柱合理理论宽度为4.68~5.46m;通过数值模拟分析了5种不同宽度煤柱下1509回风巷围岩塑性区分布、应力及位移演化规律,模拟结果表明:当煤柱宽度为5m时,巷道稳定性较好且能保证矿井的回采率。现场试验结果显示,1509回风巷采用留设5m宽煤柱进行掘进护巷后,巷道轮廓相对完整,变形明显减小,围岩完整性较好,有利于提高倾斜煤层半煤岩沿空掘巷的稳定性。

基于拉拔试验的煤岩组合锚固体分时破裂演化规律研究

为揭示煤岩组合锚固体拉拔过程中分时破裂演化规律,基于数值仿真方法验证倾斜煤岩分界面煤岩组合锚固体存在分时破裂现象的基础上,进行了锚杆拉拔试验,研究了不同拉拔速率和煤岩分界面不同倾角条件下煤岩组合锚固体分时破裂演化规律。结果表明:煤岩分界面倾角为0时,拉拔速率的增大虽然会降低煤岩组合锚固体整体破坏脱黏时间,但对煤体与岩体之间分时破裂并无明显影响。相比于拉拔速率,煤岩分界面倾角对煤岩组合锚固体分时破裂影响显著,当煤岩分界面倾角小于45°时,煤岩组合锚固体整体破坏脱黏所需时间较长,使得煤体与岩体之间分时破裂差异更加明显,间隔时间约34 s;当煤岩分界面倾角增大至60°时,煤岩组合锚固体整体破坏脱黏所需时间大幅减小,煤体与岩体之间分时破裂差异性显著减小,间隔时间降低至约24 s。

基于水化学特征分析的近地表井壁涌水来源识别技术

矿井水害严重制约着矿井的生产,确定涌水来源对矿井安全生产具有重要的现实意义。以水银洞金矿斜井近地表井壁为研究对象,在分析涌水机理的基础上,采用模糊综合判别法和灰色关联度理论,结合6项水化学指标进行矿井涌水来源识别。利用判别模型对各水样数据进行分析处理,通过隶属关系及关联度分析判断,得出涌水水源为大气降水。涌水机理分析结果表明,斜井近地表井壁导水通道主要为裂隙带,主要涌水水源为大气降水;水银洞金矿水文地质条件较为复杂,采用常规水化学特征结合判别模型判别涌水来源,有效避免了判断结果不准确甚至误判的情况发生,有利于快速、经济、准确地判别出涌水水源。研究成果可为类似条件下矿井井筒涌水水源判别与矿井水害防治提供理论依据。