山口水电站钢筋混凝土压力支管道施工技术

新疆哈巴河县山口水电站在4条钢筋混凝土压力支管混凝土施工中采取了新技术、新工艺，很好地克服了因压力支管管径较大，场地限制而带来的施工中的难题，保证了压力支管混凝土工程质量。

侧向-超前支承压力叠加影响下巷道稳定性分析

为了明确采动过程中侧向-超前支承压力叠加影响下巷道应力环境,以东滩煤矿为工程背景,构建了工作面采动模型,分析了工作面超前区域支承压力与回采距离之间的响应关系。结果表明:不同的推进距离下叠加支承压力影响范围不同,最大可使166 m范围内的围岩支承压力发生变化。巷道围岩在距工作面6~18 m的位置极易出现应力集中,距工作面30~40 m的巷道两帮变形量最大,实体煤侧巷道围岩变形量整体大于沿空侧帮部的变形量。研究成果可为回采巷道超前支护范围优化方面提供科学依据。

超前支承压力影响下破碎顶板变形机制与控制

为保证超前支承压力影响下破碎围岩的稳定性与支护系统的可靠性,以葫芦素煤矿21104工作面地质条件为研究背景,综合采用理论计算、数值模拟、现场实测等方法,建立了超前段顶板变形弹性地基梁力学模型,确定了顶板弯曲变形影响因素,提出了破碎围岩超前注浆锚索加固技术。结果表明:顶板弹模仅影响巷道上方顶板挠度,帮部弹模控制顶板整体弯曲变形;超前支承压力及集中系数随工作面推进呈现先快速增大后缓慢增大的趋势,最终趋于平稳;注浆锚索超前支护试验工作面存在35 m高应力区,锚索富裕系数较高、围岩变变形程度较低(<210 mm)、顶板完整性较强,验证了该技术手段的可行性及有效性。

瓦斯压力对采场支承压力的影响及突出-冲击协同防控

随着煤炭开采深度和强度的增大,部分矿井面临煤与瓦斯突出与冲击地压双重灾害威胁,突出-冲击复合灾害成为值得关注的科学与工程难题,含瓦斯煤体采动支承压分布规律对于揭示该类型灾害机理具有重要意义。通过研究瓦斯压力变化对采动支承压力分布的影响,建立了含瓦斯煤体支承压力计算模型,得到了含瓦斯压力变化的切向应力以及塑性区半径计算公式;基于典型突出-冲击矿井工程地质条件,采用数值模拟得到了瓦斯压力对采场支承压力分布的影响特征。结果表明:随着瓦斯压力减小,巷道周边切向应力增加,而塑性区半径减小,即切向应力峰值距离煤壁更近;采场支承压力峰值与瓦斯压力负相关,峰值距煤壁距离与瓦斯压力呈正相关,均表现为二次曲线关系。现场监测数据表明,随着瓦斯抽采的进行,煤体破裂震动频次上升,当出现瓦斯压力持续下降、而震动频次急剧上升趋势时,冲击危险性较高。基于瓦斯压力变化对冲击危险的影响,建立了海石湾煤矿突出-冲击协同防控技术体系,在瓦斯治理过程,利用瓦斯压力-震动频次预警冲击危险,并优化防冲卸压工程的起始位置与强度,实现突出-冲击协同防控。

巨厚坚硬岩层运移对采场超前支承压力影响实验研究

为了揭示采场超前支承压力在受巨厚坚硬岩层运移影响之后的演化规律和变异特征,以杨柳煤矿典型巨厚坚硬岩层赋存条件为模型,运用物理模拟和机械模拟实验方法进行模拟研究,并与无巨厚坚硬岩层的采场模型进行比较。通过研究发现:采场中巨厚坚硬岩层对其支承压力的影响,主要集中在巨厚坚硬岩层发生破断之前,其应力集中程度高、影响范围广、影响程度剧烈;临近巨厚坚硬岩层破断前,覆岩中有巨厚坚硬岩层时的超前支承压力峰值和影响范围分别为无巨厚坚硬岩层时的1.15倍和1.9倍;巨厚坚硬岩层处于稳定状态时或已发生破断后,采场支承压力峰值和影响范围相对无巨厚坚硬岩层采场较小,对采场超前支承压力的影响相对较弱;支承压力峰值的增大势必会使采场前方煤壁的影响范围增大。

超前支承压力下巷道围岩失稳机理及模拟研究

【目的】研究工作面推进超前支承压力演化规律及巷道围岩失稳机制。【方法】以某采煤工作面为例,采用弹塑性力学理论分析工作面推进过程中超前支承压力变化特征,探讨超前支承压力作用下的关键层理论,在整个失稳过程中起到关键作用,运用3DEC模拟研究超前支承压力影响下巷道围岩失稳破坏特征。【结果】结果表明,巷道围岩呈现非对称变形,尤其是两帮的非对称变形表现最为显著。随着采矿工作的进行,巷道围岩受到叠加应力的扰动影响,超前支承压力对巷道顶板和两帮的影响差异化主要是由于顶板岩层的硬度较高,煤体相对岩层来说较为松软破碎,以及帮部已经提前产生裂隙,能够释放掉部分顶板压力。【结论】研究结果对于提高系统的稳定性和可靠性具有重要的意义,为预防和管理失稳提供了参考。

超长综放工作面超前支承压力显现规律研究

为掌握综放工作面矿山压力显现规律,采用数值模拟计算的方法建立综放工作面物理力学模型进行分析。结果表明,工作面支架所受载荷主要是顶煤和基本顶变形运动产生的变形压力,故提高支架的初撑力和工作阻力对改善工作面顶板的结构状态、维护下位顶煤的稳定性有积极作用。工作面前方支承压力约呈抛物线分布,峰值位于煤壁前方4~8 m处,峰值点应力集中系数为1.3~1.7。

回采巷道爆破切顶钻孔角度对侧向支承压力分布影响浅析

良好的围岩应力环境有利于工作面采动影响下相邻回采工作面回采巷道的安全掘进与维护。通过理论分析与数值模拟方法分析不同切顶高度条件下,切顶钻孔向煤柱侧倾斜15°和向工作面后方倾斜15°对工作面侧向支承压力分布规律的影响。结果表明:距工作面煤壁不同距离处的侧向支承压力峰值随着切顶高度的增加而减小,切顶钻孔角度对侧向支承压力峰值的大小影响较小。切顶钻孔角度对侧向支承压力峰值位置影响显著,切顶钻孔向工作面后方倾斜15°可以消除切顶钻孔向煤柱内倾斜15°时对侧向支承压力峰值位置的影响,有利于相邻回采巷道的围岩控制。

深井膏体充填开采支承压力与采空区应力分布规律研究

随着煤炭开采强度增高,采空区上覆岩层运动导致矿山灾害频发,膏体充填作为阻碍上覆岩层运动的重要措施,研究膏体充填对工作面开采覆岩运动规律的影响对矿山安全生产至关重要。为明确膏体充填效果,通过安装应力计获取超前支承压力、侧向支承压力、膏体应力等相关信息。监测结果表明,超前支承压力的扰动过程可分为初始影响及显著影响2个阶段;超前工作面时,侧向22 m外的煤体基本不受侧向支承压力影响;深入采空区后,侧向支承压力影响范围约为20 m;膏体的应力变化大致分为快速增长及稳定增长2个阶段,采空区顶板与膏体初期接触导致应力快速增加,当顶板运动结束后,膏体应力保持稳定。

余吾煤业N2106工作面超前支承压力影响范围分析

在工作面回采过程中,超前支承压力的变化会对顶板岩层稳定性产生较大影响。为研究超前支承压力对工作面前方岩层的影响范围,以余吾煤业N2106工作面回采为工程背景,现场实测钻孔应力,分析应力与工作面距离之间的变化关系,建立FLAC数值计算模型,分析不同推进距离下工作面顶板岩层破坏规律和工作面前方岩层竖向支承应力变化规律。结果表明,工作面超前支承应力影响范围为56.5 m,距离工作面14.4 m时进入应力快速增长区;距离工作面8 m时应力达到峰值为32.57 MPa,应力增量为27.8 MPa;工作面往前推进52 m时,导裂带与工作面的水平距离约为8 m,与现场实测的距离工作面8 m时应力计数值剧增相对应,导裂带最大高度与工作面的垂直距离约为60 m,与工作面超前支承应力影响范围为56.5 m接近;距工作面前方10 m处应力集中系数达到最大,竖向支承应力也最大达到了31 MPa,与应力计实测峰值32.57 MPa接近。

呼吉尔特矿区大采高工作面采空区侧向支承压力演化过程实测研究

为研究呼吉尔特矿区大采高工作面采空区侧向支承压力演化过程,以门克庆煤矿3102工作面为工程背景,利用3102工作面布置“两进一回”的辅助运输巷,提前在辅助运输巷布置不同深度的煤体应力计测点进行实时监测,通过连续一年的监测分析得出:工作面回采后采空区侧向60m范围内侧向支承压力均出现不同程度的起伏变化,走向侧方向宽煤柱内滞后工作面约1100m、辅运巷实体煤侧滞后工作面880m后应力趋于稳定,得出采空区侧向应力演化时间长达7个月;宽煤柱内及辅助运输巷帮部受力演化在走向上呈现出超前应力未影响(应力平稳)阶段、回采扰动(应力上升)阶段、塑性演化(应力下降)阶段、近场顶板垮落(应力持续上升)阶段以及应力稳定(应力平稳)阶段5个阶段;倾向上呈现煤柱内侧塑性区、煤柱弹性区、煤柱外侧塑性区、辅运巷外侧弹性区4个区间。研究结论为呼吉尔特矿区大采高工作面在临空巷道掘进时机的确定、煤柱宽度的优化、临空巷道矿压控制等关键问题具有重要意义。

深部特厚煤层综放工作面超前支承压力影响范围研究

工作面回采过程中,确定工作面超前支承压力影响范围是回采巷道超前段加强支护方案设计的重要依据。以赵楼煤矿7302工作面运输巷为研究对象,在距采面不同位置布置矿压监测测站,监测了巷道顶帮锚杆锚索受力、顶板下沉量、两帮移近量和煤体应力随工作面推进的变化情况,分析了回采工作面超前支承压力的影响范围;建立数值模型,模拟分析了7302工作面回采超前支承压力分布规律。现场矿压监测和数值模拟结果吻合度较高,赵楼煤矿7302工作面运输巷超前支承压力影响范围最大为80 m,并以此为依据在7302工作面运输巷超前80 m范围内加密单元支架进行加强支护。

采厚与超前支承压力峰值位置关系理论分析研究

为分析综放工作面采厚对超前支承压力峰值位置的影响,以河林煤矿j7401综放工作面为研究对象,通过理论分析就综放工作面采厚与超前支承压力峰值位置的关系进行深入研究。通过理论分析得出,采厚与超前支承压力峰值位置呈现一次线性关系,超前支承压力峰值位置与工作面煤壁的距离随采厚的增加而变大。采用最小二乘拟合的方法建立了采厚与超前支承压力峰值位置的一次线性关系式,验证了理论分析的结论,得到了j7401工作面中采厚与超前支承压力峰值位置的一次线性关系式的斜率是1.311。研究结论可用于预测不同采厚时超前支承压力峰值位置。

不同长度工作面的支承压力规律与超前支护研究

李雅庄煤矿615不规则工作面由110 m块段和210 m块段组成,结合现场实际情况建立数值模型进行分析,得出两工作面超前支承压力均展现出“中间小、两边大”的分布特征,工作面长度增长,超前应力集中区宽度增大且最大应力系数增高。两种工作面顺槽的超前支护距离应为20 m和25 m,且均在前15 m内存在应力高峰区,是重点支护地段。提出单体液压支柱配合金属π梁或超前支架进行超前段加强支护方案,实现了回采期间不同长度工作面超前段围岩的稳定性控制。

基于侧向支承压力分布规律的巷帮支护技术研究

以目标矿9202工作面的地质资料为背景,运用理论分析、现场监测等手段对工作面煤柱帮的应力场分布、基本顶破断特性进行了系统研究,得出结论如下:构建了内外应力场、基本顶断裂位置、钻屑量分布规律相统一的理论模型;通过现场实测钻孔钻进过程中钻屑量的两个低值区分别为1~2 m段、4~7 m段,高值区分别为2~4 m段、7~10 m段,基本顶破断位置位于7 m位置;基于锚杆内外应力场的分布规律,提出了煤帮补强支护设计方案,在整个监测周期内两帮累计移近量为1 200 mm,巷道变形整体可控,新支护体系适应性较强。

地质构造对超前支承压力的影响研究

为探究地质构造对冲击地压的影响,以胡家河矿402102回采工作面为研究背景,逐月统计微震数据并进行处理计算,同时分别通过对断层和褶曲区域微震事件、大能量事件、震源集中区与地质条件较好的区域进行对比,明显发现相比于地质条件较好的区域,褶曲构造和断层构造对超前支承压力的影响十分明显。回采期间微震事件发生于滞后工作面300 m至超前工作面300 m范围,同时超前应力区域基本集中于超前工作面250 m范围,预留50 m安全距离,即超前工作面300 m范围为相对安全范围。

特厚煤层超前支承压力分布面长效应实测研究

韩家洼矿22401工作面在回采设计时为有效避免小窑区影响的同时有效回收煤炭资源,设计工作面分为3个不同阶段,工作面面长分别为240 m、180 m、150 m。通过理论分析、现场实测结果汇总解析的方法,对特厚煤层条件下超前支承压力分布面长效应进行了研究。分析了现有超前支承压力计算公式的不足;现场实测出工作面长度由150 m增加至240 m时,超前支承压力峰值增加4.57 MPa、峰值位置延展5 m,影响范围扩大17 m;采用曲线拟合分析得出了工作面长度与超前支承压力峰值大小、峰值位置以及影响范围的对数函数关系。

注浆锚索在综采工作面超前支护中的应用研究

霍州煤电木瓜矿为提高综采工作面回采巷道围岩有效控制,提出将注浆锚索应用到回采巷道超前支护中,并以该矿10-206工作面辅运顺槽为研究对象,对注浆锚索布置方案及现场应用效果等进行分析。现场应用后,10-206工作面辅运顺槽超前支护段围岩变形量较小、顶板始终保持稳定,同时取消超前单体支柱后,工作人员劳动强度明显降低,巷道运输及通风断面明显增大,为采面煤炭高效开采创造相对良好条件,同时也为矿井地质条件相类似注浆锚索的应用提供参考与借鉴。

厚直接顶支架切顶沿空留巷稳定性分析

针对厚直接顶切顶沿空留巷采空帮大变形问题,通过建立厚直接顶支架切顶沿空留巷矸石自成巷旁承载力学模型和结合现场实测,得到矸石巷旁支护水平侧压及支承压力作用机理,表现为:(1)采空区侧厚直接顶破断为倾斜断面,垮落矸石沿倾斜断面分布并形成矸石巷旁支护;(2)采空区侧厚直接顶破断前,矸石巷旁支护侧向压力主要为矸石自重引起,破断后,主要影响因素增加了上部载荷和断裂基本顶荷载,其最大矸石巷旁支护侧向压力增大41%,最大矸石巷旁支护支承压力增大49%;(3)矸石巷旁支护和巷旁切顶支架联合支护顶板,使其更好地适应巷道采空帮围岩剧烈变形,为相似条件下的留巷提供了理论及技术借鉴。

寺河煤矿二号井无支架锚索强化超前支护设计

针对寺河煤矿二号井一五三盘区回采巷道支护的难题,采取了理论分析、数值模拟及对实测数据分析的手段,通过对不同支护参数的比较,确定了最佳的支护方案。该支护方案能够有效地控制巷道围岩变形,在保证巷道围岩稳定性的条件下提高了巷道掘进速度,可为相似地质条件下的煤矿回采巷道支护设计提供参考。