多煤层开采煤矸互层顶板动压巷道围岩稳定性研究与控制

为了解决多煤层开采煤矸互层顶板动压巷道围岩稳定性问题,以东荣一矿为工程背景,分析18层煤回采对20煤层巷道掘进的影响。对20煤层地应力环境、顶板强度及结构进行测试,建立数值模型进行分析并得出围岩控制方案,并结合现场矿压监测数据进行方案验证。研究结果表明:上层煤回采工作面与下层煤掘进工作面的水平错距是影响多煤层开采中下层煤巷道围岩稳定性的关键因素;数值模拟结果表明,当水平错距为40 m时,20煤层掘进工作面已进入增压区,应力集中系数达到2.5,现场矿压监测显示,当回采工作面距离测站40 m,锚杆锚索受力开始明显增加;通过实施高预应力强力锚杆锚索组合支护方案,20煤层右三片下料道未发生锚杆锚索破断现象,顶板最大下沉量为182 mm,两帮最大变形量为120 mm,巷道变形量大幅度减小,围岩稳定性得到较大提高。

氮磷添加对呼伦贝尔草甸草原药用植物群落学特征的影响

草甸草原是我国药用植物重要的资源库,但药用植物多样性易受人为活动和全球变化影响。本文基于呼伦贝尔草甸草原氮磷添加控制试验,研究了连续氮磷添加对药用植物群落学特征的影响。结果表明:(1)氮添加显著降低而磷添加显著增加豆科药用植物的盖度和重要值;(2)氮添加显著降低了豆科和其他科药用植物的多样性,磷添加显著提高豆科药用植物的多样性,氮、磷添加与年份对各类群药用植物的物种多样性没有显著的交互作用;(3)3年的养分添加对菊科药用植物类群多样性无显著影响;(4)氮磷共同添加显著降低其他科药用植物的重要值和多样性。综上,不同药用植物类群的群落学特征对氮、磷添加的响应具有相对独立性,施加磷肥有利于保护草甸草原豆科药用植物,氮磷同施会降低其他科药用植物多样性。

斜井巷道锚注加固技术研究

以某矿风井巷道围岩松散破坏的维护技术为例,从提高围岩整体结构强度的角度出发,提出了在原支护条件下对被保护巷道进行注浆加固的方案。对锚注工艺的流程、材料设备、施工措施作了详尽的论述,并用数值模拟软件UDEC模拟分析注浆技术的关键因数。研究水泥浆液比例与注浆压力对浆液扩散范围的影响。从现场实践的效果来看,注浆技术的采用提高了浅部岩体的围岩强度,改善了力学性能,从而使巷道在采用锚索支护时,能够显著提高锚索的锚固力,形成有效的承载结构。验证了锚注支护理论。

煤矿巷道维修中注浆对初次支护的作用分析

针对目前煤矿生产中有一些使用年限较长的巷道由于初期支护强度、方式不合理,或者受采掘影响,导致巷道变形破坏严重,其浅部围岩已经完全破坏,裂隙也逐步向围岩深部扩展,常规的支护手段已经没有支护基础等问题,通过数值模拟软件UDEC模拟分析注浆对变形破坏巷道的原锚索支护的影响,以及对改善破碎围岩状态的作用。得出通过注浆可改善原有锚杆(索)支护的作用、改变围岩的状态,为后期的扩巷、加固提供可靠的基础。在此基础上提出对破坏巷道采取注浆后打设锚索的加固方案来解决五阳煤矿76架空人车巷的修复加固问题,修复后围岩收敛变形率不大于5%。

巷道交叉点三角煤柱应力及加固技术研究

针对三角煤柱至少处于2条巷道的应力影响范围之内、受力十分复杂、传统的单一加固方式无法解决的问题,采用FLAC^(3D)数值计算分析其应力环境,提出采用注浆配合对穿锚索耦合的加固方案,注浆能够一定程度上恢复破碎煤体的强度和结构,在此基础上架设对穿锚索,使三角煤柱处于三向约束的受力状态,有效地提高三角煤柱自身的承载能力。在余吾煤业掘进巷道所形成的三角煤柱进行试验,支护效果良好。

软弱围岩锚网索支护数值模拟分析与应用

文章结合缸沟煤矿轨道下山工程地质实际条件,提出了具体的锚网索支护技术方案,运用FLAC2D数值模拟软件,深入分析了锚网索对围岩整体结构的加强效果,验证了锚网索在不同支护时期的支护理论。强调锚网索在支护体系中的重要作用。对今后煤矿运用该支护技术提供了指导作用。

大采高孤岛工作面顶板裂隙破碎带超前深孔复合预注浆控制技术研究

为了解决寺家庄矿15106大采高孤岛工作面顶板裂隙破碎带煤壁片帮及架前顶板冒矸的问题,在分析原因的基础上,提出采用在回风顺槽超前深孔后退式分段复合预注浆进行加固。通过数值模拟软件UDEC计算了顺槽超前预注浆的注浆参数,得出水泥浆水灰比0.7∶1、注浆压力为15 MPa以及马丽散注浆压力为10 MPa时,注浆效果最好。15106工作面推进通过顶板裂隙带时支架压力由5 MPa提高到25 MPa左右,受力稳定;顶板裂隙带破碎煤岩体胶结较好,不再出现冒矸、滚矸现象,减少了工作面加固的损耗时间,保证了工作面的安全高效推进。

冲击能量下锚固围岩的损伤及控制研究

以发生冲击能量事件的耿村煤矿13230下巷为例,通过现场测试冲击后围岩的强度、结构、锚杆锚索锚固力等指标,对冲击载荷作用下围岩及锚固系统损伤失效机理进行了研究。结果显示,在冲击载荷作用下,巷道围岩节理、裂隙进一步发展,强度和完整性极大降低,冲击后直接顶泥岩强度下降了73.3%,两帮煤体强度下降了63.6%,导致锚固系统锚固第二界面强度较低,在高预紧力作用下极易拉脱,导致整个锚固系统失效。提出采用全长锚固高预应力强力锚杆、配合鸟笼锚索联合支护,增加锚固剂与钻孔孔壁之间的粘结面积,可以有效提高锚固系统薄弱环节抵抗冲击载荷的能力,现场实施效果显著。

动压影响二次复用巷道耦合加固研究

采用钻孔窥视仪器和数值模拟等手段对二次复用巷道围岩破碎状态进行直观的调查,以及对二次复用巷道加固之后开采与不进行加固就进行开采2种情况进行模拟,通过对锚杆(索)的受力、巷道围岩的状态以及巷道围岩的变形量进行对比,得出在开采之前对巷道围岩进行加固,完全能够抵抗开采的动压影响。现场实践表明,其效果良好,且利于矿井的安全生产。

围岩结构面对巷道稳定性的影响分析

巷道围岩结构面与主应力方向的夹角以及结构面的倾角是巷道开挖以后围岩破坏模式的关键影响因素。为了掌握结构面对围岩强度的影响规律,根据现场实际地质条件,采用数值模拟软件PFC2D对巷道围岩的结构面进行预设,从结构面与主应力的方向关系、层理的倾角等因素对巷道围岩的破坏模式的影响进行分析。结果表明垂直主应力占主导作用时,层理倾角达到30°时是巷道围岩发生整体失稳的临界点,得出了层理倾角达到巷道破坏的起始部位、转移路线以及重点破坏区域,以此为依据,现场施工取得良好效果。

不稳定松软煤层托顶煤回采巷道围岩控制研究

新安矿松软煤层托顶煤巷道顶煤抗压强度7.64 MPa,顶煤厚度不稳定,在0～9.5m之间,极易发生离层、冒落,从而影响巷道的整体稳定性。通过研究不同顶煤厚度对围岩稳定性的影响,揭示不稳定松软煤层托顶煤巷道围岩稳定机理,提出3种支护方案进行模拟比较,选择最优方案进行现场实施,矿压监测结果表明支护效果显著,为新安矿回采巷道托顶煤支护提供理论依据,同时创造了显著的经济效益。

高应力煤层顶板巷道底鼓治理技术研究

巷道底鼓问题一直是困扰煤矿科技人员的难题。随着采深的加大,地应力以及采动应力显现更加明显,巷道的帮顶支护技术随着材料、机具、工艺的创新已经被有效解决,矿山压力的显现只能在支护比较薄弱、或者说没有支护体的底板进行显现。这就造成很多巷道帮顶基本无变形,而底鼓十分严重。对常村矿煤层顶板运料斜巷底鼓问题进行了地质资料调查,根据底板岩层强度及破坏深度,制订了合理的加固方案及工艺,取得了良好的支护效果。

近距离煤层上层开采对下层巷道的影响分析

近距离煤层分层开采时,上分层的开采势必会影响下分层先期布置的开拓巷道围岩的稳定。然而上分层开采造成的超前支承压力对下分层巷道影响的过程很难监测掌握。运用数值模拟软件FLAC建立模型,对上分层开采过程中工作面距离下分层巷道不同水平距离时下分层巷道围岩的垂直应力场、位移场、塑性区变化过程进行模拟分析,掌握其变化规律及活动频繁区,并对下分层巷道提出具体的补强措施,现场得到良好的应用效果。

冲击载荷作用下锚固围岩损伤破坏机制

为研究冲击地压巷道锚固围岩损伤破坏特征,以实际发生冲击失稳的巷道为例,分析了冲击载荷作用下锚固围岩动载响应特征,现场测试了冲击载荷作用后围岩损伤、锚固界面损伤及锚固性能,对比分析了冲击载荷前后锚杆力学性能。研究结果表明:冲击载荷作用下,巷道锚固围岩和锚杆与锚索受反复压拉压作用,导致锚固系统锚固性能降低与失效;冲击载荷作用后,巷道围岩节理、裂隙发育,完整性差且强度大幅降低,锚固性能劣化或失效;锚杆支护材料性能降低,杆体延伸率降低13. 8%,抗拉强度降低6. 6%,冲击吸收功降低24. 3%,锚杆产生塑性变形,晶粒扭曲、畸变,微观金相组织紊乱。采用锚固注浆、高预应力全长锚固以及高强度、高伸长率、高冲击韧性锚杆与锚索联合支护,可以有效提高冲击载荷作用下巷道围岩的稳定性。

巷道交岔点的数值模拟分析与支护

为了解决巷道交岔点处的围岩松散破碎引起的应力分布复杂难以支护的问题,本文采用FLAC3D数值模拟软件对巷道交岔点处加固补强前后的应力分布状态进行了模拟.通过对比分析,加固补强后重新胶结破碎的围岩强度得到了提高,已能承载部分上覆岩层的重量,能有效的阻止应力集中区向围岩深部转移,防止了塑性区的进一步扩大.据此制定了对巷道交岔点处破碎围岩采取浅孔与深孔超前预注浆进行加固,提高围岩强度,进一步安装顶板三维锚索和帮部预应力桁架补强支护的方案,并给出具体的加固补强的支护参数,实践中取得非常良好的效果,研究结果表明,该支护方式在类似复杂条件下的巷道交岔点应用中具有较大的推广价值.

沿空留巷围岩卸压支护协同控制技术研究

为解决沿空巷道受相邻采空区未断裂基本顶形成的悬臂梁支承压力影响的问题,采用水力压裂顶板卸压的方法,对采空区基本顶提前压裂,尽量减少相邻采空区基本顶形成悬臂梁结构,从而降低和转移沿空巷道顶板所受支撑压力的强度。在此基础上采用柔模袋充填混凝土在沿空巷道和采空区间做人工墙,对充填混凝土进行井下强度测试,同时对沿空巷道顶板以及所做的人工墙进行强力锚网支护,使其最大限度恢复到三向应力状态,提高其抗载能力。通过现场人工墙压应力和顶底板移近量监测对比表明:进行水力压裂卸压后,人工墙承受沿空巷道顶板最大压应力为21 MPa,比未进行水力压裂卸压区域所受压应力降低了36.4%;沿空巷道顶底板移近量为320 mm,降低了46.5%。水力压裂卸压后,极大改善了3109辅助进风巷的应力环境,降低了沿空巷道顶底板移近量,保证了沿空巷道的安全使用,有效的缓解采掘紧张的局面。

综放工作面水力预裂初次放顶技术及应用

针对综放工作面初采期间存在的问题,分析后退式单孔多次压裂技术在综放工作面煤岩体弱化中的作用。通过监测压裂和顶板垮落过程,在潞安五阳煤矿7602综放工作面进行煤岩体水力压裂弱化试验研究。结果表明,针对五阳煤矿7602顶板条件,水压最高可达48.36 MPa,单孔压裂约8次,水力裂缝扩展半径约10 m。压裂后,顶煤冒放性提高、煤层瓦斯得以提前释放、注入水量降低放煤过程中的煤层量。顶板垮落过程未产生冲击,保证初采安全。

卸压钻孔对锚索作用的影响及控制方法研究

钻孔卸压是冲击地压巷道防冲的重要手段,但卸压钻孔会对巷道围岩体产生破坏,进而影响支护环境。为研究卸压钻孔对巷道支护的影响,基于锚索受力在线监测系统对冲击地压巷道锚索在钻孔卸压后的受力进行监测,并通过数值软件3DEC对锚索受力情况进行模拟。结果表明:随掘进工作面推进,锚索受力初期均出现锯齿震荡式增长,并最终呈现缓慢平稳式增长;安装锚索后推进20 m,3根锚索受力均有明显增加,越靠近掘进工作面,锚索载荷增加幅度越大;施工卸压钻孔前后锚索受力变化较小,其中孔口部分略有下降;卸压钻孔对围岩整体塑性区影响不大,仅在孔壁形成部分零散塑性屈服点;在卸压钻孔孔口2 m内采用囊袋式封孔器进行充填,能较好解决卸压钻孔对锚网支护的影响。

采动超前支撑压力下近距离巷道群支护研究

受动压影响的巷道围岩稳定性控制，一直是巷道支护的难题。五阳煤矿7605工作面的开采引起回呆空间周围岩层应力重新分布，不仅在回采空间周围的煤柱上造成应力集中，而且它形成的超前支承压力将影响7605工作面前方巷道围岩的应力分布，造成巷道严重变形失稳。本文就五阳煤矿七六采区具体的地质条件，运用数值模拟软件和现场试验等方法，详细分析了在7605工作面开采影响下，7605工作面前方底板巷道围岩应力分布情况及围岩状态，分析了不同的支护方式，提出了具体的加固方案。

巷道支架围岩关系的颗粒流数值分析

为了分析巷道支架壁后充填的效果,建立了4种不同的数值计算模型进行比较.运用颗粒流PFC2D数值模拟软件,结合临涣矿西二运输大巷工程地质实际条件,深入分析了不同支架-围岩作用关系对支架变形特征、支架受力分布、支架自身承载性能及巷道围岩应变率的影响.计算结果表明,采用壁后充填的模型与其它存在不同壁后空间的模型相比,支架受到的弯矩和剪力对称、均匀,轴力、弯矩、剪力值较小,巷道水平和垂直方向上的切向应变率也明显变小.通过支架壁后充填,改善了支架受力状况和受力分布,实现了支架-充填体-围岩三者共同承载;支架壁后充填首先减小了浅部围岩应变率,抑制了围岩在更大范围内的变形,从而控制了巷道的强烈变形.