中厚煤层切顶卸压小煤柱沿空掘巷关键参数研究

为解决青龙煤矿因围岩压力大带来的巷道帮鼓、顶板下沉、围岩变形大的问题,采用切顶卸压双向聚能爆破技术,结合理论分析、数值模拟、现场实测等方法对中厚煤层切顶卸压小煤柱沿空掘巷关键参数进行研究。提出了“切顶卸压预裂爆破技术”+“锚网索联合支护”的小煤柱沿空掘巷技术来应对传统小煤柱沿空掘巷在深部矿井所面临的问题。研究表明,当切断基本顶关键岩块,改变其断裂位置,能够减弱后期基本顶回转下沉对沿空巷道的破坏。切顶角度10°、切顶高度10 m、炮孔间距500 mm、煤柱尺寸5 m时卸压效果最佳。沿空巷道切顶段在掘巷期间顶底板移近量比非切顶段减小了32%;煤柱帮变形量比非切顶段减小39%;实体煤侧变形量比非切顶段减小42%。回采期间切顶段顶底板移近量比非切顶段减小24%;煤柱帮变形量比非切顶段减小30%;实体煤侧变形量比非切顶段减小27%。切顶卸压效果明显,对在深部围岩应力大、巷道变形严重难以控制的沿空掘巷矿井实施切顶卸压小煤柱沿空掘巷有一定借鉴作用。

岩块受震滑动之临界加速度研究

受地形影响及隧道进洞位置限制,隧道洞口常有边坡稳定的问题存在。尤其在地震力之作用下,可能因岩石边坡表面之关键岩块滑移,进而导致坡面后方大规模坡体崩坏而肇灾。如能分析该类岩块受地震作用之运动行为,将可作为判断边坡受地震作用下之稳定性分析之参考依据。根据Newmark(1965)提出的滑动块体法,其说明了影响块体滑动之重要因子为"临界加速度"。因此,在利用此法进行岩石边坡块体受到地震力影响的滑动分析时,需先针对临界加速度进行研究。然而,滑动块体法定义的临界加速度为最大静摩擦角之函数,直接应用于工程上恐有过于保守之虞。本研究旨在利用小型振动台物理模型试验进行临界加速度之量测,进而了解实际滑动面之临界加速度与理论值之差异,并提供后续研究之参考。

综采工作面上隅角瓦斯流动活跃区形成机理研究

为解决综采工作面回采期间上隅角瓦斯超限问题,以山西某高瓦斯矿井主采工作面为原型,基于物理相似模拟试验,采用分形理论从细观角度证实了瓦斯流动活跃区的存在性,通过构建瓦斯流动活跃区的空间模型和力学模型,研究了工作面上隅角瓦斯流动活跃区的形成机理,并结合FLUENT数值模拟软件,对上隅角埋管抽采瓦斯的布置参数进行了优化。结果表明:通过对比局部瓦斯优势通道裂隙网络与整体覆岩裂隙网络的分形特征,认为局部裂隙网络发育更为丰富,进而证实了瓦斯流动活跃区的存在;推导出了瓦斯流动活跃区关键岩块的二次失稳形式及判据,认为关键岩块不会发生二次失稳,保证了关键岩块的存在,从而保证了瓦斯流动活跃区不会消失,为上隅角埋管抽采活跃区瓦斯提供了可稳定参考的位置基础;通过对埋管深度为5、15、25 m时采空区及工作面的瓦斯浓度分布进行数值模拟,认为埋管深度为15 m时的抽排效果最佳。

大采高回采巷道围岩力学机制

对我国大采高回采巷道围岩的结构以及矿压显现特征进行了研究,并深入分析了大采高回采巷道特点及结构特征、大采高回采巷道上覆岩层破断规律及力学特征、关键岩块B的稳定性及其对煤柱的影响。