高应力大巷底鼓机理及其稳定性控制方法

针对余吾煤业1号回风大巷在高应力扰动下出现的巷道底鼓严重问题,综合运用理论分析、数值计算和现场试验相结合的方法,系统研究了高应力大巷底鼓机理及其稳定性控制方法。理论计算结果表明,高应力巷道底板破坏深度达1.35 m,底板滑移面受到的滑动力达3.11 MPa,超过了底板砂质泥岩极限抗拉强度,导致巷道底板发生底鼓。从高应力巷道底鼓控制角度出发,提出了高应力巷道顶底板加强锚索与巷道两帮锚杆联合支护的巷道底鼓控制技术,数值模拟结果表明巷道底鼓量可降低67%,有效控制底鼓的同时,也可为巷道整体稳定提供支撑。通过现场试验,研究提出的巷道底鼓控制方法可使回风大巷顶板下沉值降低37%,底鼓值降低72%,两帮变形量降低53%,有效保证了回风大巷的稳定。研究结果对于指导深部矿井高应力环境下巷道底鼓控制具有重要实践意义。

煤层群采动下围岩应力演化规律及协同控制技术研究

针对煤层群开采过程中巷道支护困难问题,以贵州土城矿212回风石门为工程背景。综合采用现场调研、数值模拟、相似模拟及现场试验等手段,揭示了212回风石门应力演化规律,并提出了“卸−转−固”协同控制技术。研究结果表明:212回风石门遭受破坏的主要原因是煤层群采动过程中存在的地质力学问题导致了围岩失稳。巷道底板及两帮在采动过程中产生不同程度的应力集中。当遭受垂直应力挤压时,巷道底部承受的挤压力较大,而顶部围岩承受的拉伸力较大,由于力学不平衡导致围岩的破坏。基于此提出了“卸−转−固”协同控制技术。通过爆破卸压的方式,利用爆破产生的冲击波引起围岩的震动和应力波动,使表层围岩中原本集中的应力分散到更深的围岩区域,降低表层围岩的应力集中程度。同时,利用爆轰和封孔工艺进一步加固卸压孔周围的围岩,形成两个承载结构。即由巷道支护体形成的内承载体和由深部围岩形成的外承载体。两者相互作用有效承受巷道浅部及深部围岩的应力,并转移到支护结构,起到保护和稳定围岩的作用。利用该技术在212回风石门现场试验,结果显示:使用该技术区域应力长期趋于稳定甚至缓慢降低,巷道顶底板及两帮移近速率分别降低了74.49%及47.67%,底鼓量降低了77.2%。而未使用该技术区域应力出现不同程度的上升,表面位移收敛严重。由此可得,围岩控制效果显著。该技术已成功推广到贵州其他不同地质环境的煤矿,均取得了显著效果。

大断面隧道仰拱底鼓破坏模式探析

为了提升隧道的设计水平,分析了大断面隧道仰拱底鼓的影响因素,基于薄板压曲微分方程推导了仰拱底鼓临界平衡公式。随后,依托某高速公路隧道,利用ABAQUS软件建立有限元模型,探讨了大断面隧道底鼓的破坏过程和变形机理,同时提出了大断面隧道在施工和运营期间的仰拱底鼓控制措施。

泥岩隧道仰拱底鼓变形机制试验研究

探讨了泥岩隧道发生底鼓破坏时,衬砌及围岩受力变形规律及破坏特征,基于相似理论,通过配制衬砌、回填层及泥岩相似材料,开展以强制位移为加载方式的底鼓模型试验,同时采用数值模拟进行验证,结果如下:在基底围岩膨胀作用下,回填层中心隆起位移最大,两侧次之,即底鼓现象明显;围岩压力大小依次为仰拱、拱脚、边墙、拱腰、拱顶,其次衬砌破坏后各部位围岩压力增长有所减缓;仰拱中心以及拱脚应力最强,因此仰拱中心及拱脚处为易破坏位置;衬砌破坏后裂缝集中在仰拱中心、拱脚和拱顶,仰拱及回填层在中心位置裂缝密集且发育完全;在破坏过程中,仰拱先于回填层出现拉裂破坏;因此在隧道穿越泥岩地层时,衬砌拱脚、仰拱及回填层处应作针对性设计。

弱胶结软岩巷道底鼓控制关键技术研究

针对老公营子煤矿6号煤层西翼工作面运输巷道底鼓,影响煤矿井下运输和安全生产的问题。首先对巷道底板的岩性及结构进行取样和测试,发现其中含有亲水性较高的粘土矿物。其次,从巷道底板的力学机理出发,建立了巷道底板力学模型。通过增加底板锚固层厚度,可以有效控制底板变形,保证巷道围岩的稳定性。通过FLAC3D数值模拟分析现有巷道支护方案下的巷道变形,与现场实测变形结果相吻合,表明现有支护方案和参数不合理。对巷道支护方案进行合理优化,提出了“生石灰底铺层+预应力锚索+混凝土弧形梁+金属网+C20高强混凝土充填”的反底拱结构支护优化方案,并于井下试验段进行工业验证。结果表明,优化后的巷道支护方案对控制顶底板及两帮变形的效果显著,有效保证了矿井的安全高效生产。

深埋大断面巷道底鼓影响因素及治理技术研究

为研究深埋大断面巷道底鼓的影响因素及针对性的综合治理措施,以260303轨道巷为工程背景,对其深埋大断面巷道底鼓影响因素进行深入的理论分析,进一步对分析结果提出了综合性的治理措施。结果表明:260303轨道巷发生底鼓的主要原因是地质应力环境复杂、巷道围岩自身条件差、岩石水化作业明显、原有支护形式不合理等多因素叠加,导致巷道出现多次频发的底鼓现象,进一步地针对影响因素提出了改变原有巷道形状-打卸压孔-长锚索交错短锚杆联合支护-底部可摩擦滑动的全封闭式钢支架支护的综合性治理措施,通过现场监测底板变形量由48 mm减小为15 mm,满足矿山生产需求,大大减小返修、维修工程,能够保障矿山进行安全高效生产。

水平层状泥岩铁路隧道底鼓机理及解析方法研究

西南地区缓倾层状泥岩地层铁路隧道仰拱底鼓病害频发,当列车高速通过时因轨道不平顺导致晃车现象,严重影响列车行车速度及安全。针对缓倾层状泥岩铁路隧道底鼓病害问题,以YD隧道底鼓段为研究对象,通过对隧道底鼓段进行长期变形监测和理论分析,对缓倾层状泥岩铁路隧道底鼓特征及机理开展研究。研究结果表明:隧道左线、中心和右线道床板中心位置处测点底鼓明显,即仰拱中部底鼓量较大,底鼓严重区段6 a持续上鼓约69.75 mm,沿隧道纵向底鼓区段长度约40 m,而隧道两侧边墙墙脚处未发生变形;对于中薄层缓倾层状泥岩地层,在水平构造应力作用下,隧道仰拱底部缓倾层状岩体在弹性阶段向临空面发生一定程度的挠曲变形,隧道边墙围岩沿节理面发生水平剪切滑移变形,隧道拱顶部位围岩发生垂直层理面的弯曲变形,由于衬砌结构作用拱部围岩变形较小。依据隧道平底板受力特征,基于竖向及水平双向荷载作用的简支梁力学模型,建立缓倾层状围岩隧道底板底鼓力学解析模型,分析揭示了隧道仰拱最大底鼓变形量与弹性模量E和底板厚度h成反比,与竖向地应力σz,水平地应力σx和隧道跨度l成正比。研究成果可为类似工程隧道仰拱设计及底鼓治理提供理论依据。

充填体宽度对沿空留巷效果的影响

为了研究巷旁充填体的宽度对沿空留巷效果的影响,基于巷道底板的形变量对巷道变形的重要性,提出以巷道底鼓量的变化作为衡量留巷效果的指标,采用了理论计算和对不同宽度的巷旁充填体数值模拟的研究方法,并结合潘一东矿1252(1)首采工作面的现场实践,验证了在充填体宽度2~3 m时,沿空留巷综合效果最佳。

回坡底煤矿回采巷道非对称底鼓机理及防治措施

以回坡底煤矿为工程背景,通过理论分析、数值模拟及现场实测研究了孤岛煤柱下回采巷道的非对称变形机理,提出了相应的底鼓防治措施。研究结果表明:孤岛煤柱下方岩体存在分区破坏特征且以剪切破坏为主,而采空区下方岩体以拉伸破坏为主,岩体破坏形态呈倒梯形;11-1021巷道位于剪切破坏和拉破坏岩体的交界处,导致巷道两侧围岩的破坏程度和破坏特征不同,从而巷道表现出非对称变形特征,1021巷道靠近煤柱侧围岩内应力较大,变形量较小,而靠近采空侧围岩的应力小,底鼓量大。基于巷道两侧围岩的应力和变形分布特征,提出了一种基于让抗结合的底鼓防治技术并进行现场验证,结果表明:当巷道不受采动影响时,经底鼓防治措施处理的区域底鼓量大幅减小,并且随时间增长底鼓速度趋于稳定;当巷道受采动影响时,经防治措施处理区域底鼓量减小近1/2,满足生产要求。

伊田煤业沿空留巷底鼓特征及控制方案研究

根据伊田煤业1101工作面沿空留巷工程实践情况,利用FLAC^(3D)三维数值模拟软件分析了沿空留巷一次采动阶段底鼓特征,以此提出对底板施加高预紧力锚杆来控制底鼓的控制措施。研究结果表明:底板未施加锚杆时,沿空留巷巷道一次采动期间底板底鼓量达到200 mm左右,施加锚杆后,底鼓量只有80 mm左右,由此可见对巷道底板施加高预紧力锚杆是控制底鼓量的一个重要措施。

浅析巷道底鼓机理及其防治措施

近年来,随着采矿工程向着煤田深处不断延伸,巷道围岩压力逐渐增大,巷道发生底鼓的现象日益增多,严重影响巷道的正常使用和矿井的安全生产。本文简要叙述了巷道底鼓的类型、破坏形式,分析了巷道发生底鼓的原因并提出了针对巷道底鼓的几点防治措施,为维护巷道的正常使用提供了一定的依据。

巷道修复机工作装置设计

针对矿井巷道变形大、底鼓严重等问题,且修复巷道依然靠人工劳动为主的现状,特对巷道修复设备的工作装置进行设计,使其能够适应复杂巷道修复的机械化作业。对该设备工作装置进行优化设计后可以有效修复巷道底鼓、变形,极大提高了工作效率,降低了劳动成本,对矿井的安全生产具有重大意义。

自动底盖机在延迟焦化装置中的应用

简要介绍了自动底盖机的设计、结构特点,根据两年多的工业应用,总结了设备运行状况,分析了自动底盖机的应用对生产造成的影响,并根据检维修存在的问题提出了改进建议。

基于MATLAB的巷道卧底鼓模糊可靠性优化设计

在模糊数学理论和可靠性优化设计技术的基础上,提出巷道卧底鼓的模糊可靠性优化设计方法。建立了巷道卧底鼓模糊可靠性优化设计数学模型,通过把模糊优化设计转化成常规优化设计,运用MATLAB优化工具得出优化结果,其结果证明了模糊可靠性优化是一种更符合工程实际的计算方法。

焦炭塔塔底法兰装置应力分析

在压力容器的设计阶段,必须对结构进行强度校核,以确保其在实际工况下的安全性。文章针对一种新型的焦炭塔塔底法兰装置,采用有限元分析软件ANSYS进行结构分析,计算其在设计条件下的应力,依据JB4732—1995《钢制压力容器—分析设计标准》对其进行强度校核,结果表明强度符合要求,设计合理。

多因素权重下底鼓巷道切槽深度分级研究

为解决在深部回采巷道底鼓现象频发的大环境下,采用切槽卸压法难以确定合适的切槽尺寸的问题。提出了一种用于确定多因素影响下的巷道底板切槽深度的预测模型,以南关煤业3210工作面材料顺槽为研究背景,通过对比预测模型方案与数值模拟方案的结果,验证预测合理性。将回采巷道实际地质条件代入预测模型,判定巷道类型为严重底鼓型,确定合理的切槽深度为巷道宽度的0.7~0.9倍;数值模拟通过正交实验设组,最终确定切槽宽度×深度=0.3 m×4 m为最优方案,其底鼓量降低了49.1%,围岩控制效果明显,模拟结果与模型预测结果吻合,研究结果表明该预测方法具有可借鉴性。该方法同样适用于其他类似井工工程,为底板切槽参数的确定提供了一种新的途径。

焦炭塔自动顶盖机与底盖机故障类型及故障频率分析

通过调研,搜集了两家大型石化公司12家企业的43台法兰密封型顶盖机、22台法兰密封型底盖机、7台平板式阀门底盖机的180起故障,并进行了统计分析,比较和分析了法兰密封型自动顶盖机和底盖机的故障情况,以及法兰密封技术和阀门密封技术的优缺点,提出了建议措施:建议有关企业加强顶/底盖机设备的维护保养能力,提高维保人员的素质,加强监测,有效降低故障频率;在关键设备的设计、制造、采购和安装全过程,实施严格的质量保证措施,做到全面质量管理,确保产品生产的全过程质量处于受控状态;加强技术人员和操作人员在顶/底盖机设备结构、运行原理、操作技能方面的培训,正确处理生产中出现的问题;建议在顶盖机锁环部位设置开关位回讯信号,接入DCS系统联锁,将此信号与四通阀进行联锁,同时加机械确认装置,确保锁环到位,防止出现类似事故;加强平板闸阀结构的自动顶/底盖机的研发,加快国产化速度,加强设备可靠性、安全性分析。

断层影响下深部巷道交叉点围岩破坏特征及支护

为了研究断层对巷道交叉点围岩破坏及位移的影响,根据巷道塑性区半径及周边位移公式得出深部巷道围岩变形破坏的影响因素,如高地应力、围岩强度、断层破碎带等,运用FLAC 3D模拟巷道交叉点周边应力场分布,发现应力场在巷道穿越断层时受到破碎围岩的影响而产生不连续现象,同时断层构造导致围岩破碎,使底板岩层强度变弱,底鼓问题更加突出.设计了4种不同的支护方案,结合巷道塑性区半径对不同长度的锚杆及有无U型棚架的支护效果进行比较分析.研究分析及模拟结果表明:巷道穿越断层时底板变形量大于顶板变形量;锚杆长度大于塑性区半径时锚固效果较好;锚网索喷+36U型棚支护方案能有效改善巷道变形.

软岩巷道底鼓治理机理分析

近年来,随着矿井深度的不断增加,底鼓现象已成为软岩巷道与弱结构巷道围岩变形和破坏的主要特征与形式之一,为了控制软岩巷道底鼓,本文分析了动压及软岩巷道底鼓的成因,依据工程实例,来阐述巷道底鼓的变化规律及顶板和两帮对巷道底鼓的作用,并提出了针对锚网索支护对巷道底鼓变形的影响。文章为巷道的支护和底鼓的治理提供了依据。

煤与瓦斯突出矿井巷道底鼓治理

针对孟津煤矿主井临时绕道底鼓及喷孔现象,通过采用注浆技术及底板加固技术,实现了双突矿井巷道底鼓及喷孔的成功治理,提供了特定地质条件下双突矿井巷道底鼓治理的经验。