厚煤层条件下巷道应力冲击显现特征研究

针对厚煤层综放开采条件下煤层巷道围岩受应力冲击破坏严重的问题,基于板壳力学建立了巷道冲击破坏力学模型,分析了应力波传播过程中的巷道顶板冲击破坏主控因素。以斜沟煤矿23110泄水巷为例,采用FLAC^(3D)软件分析了应力波传递过程中的围岩动力响应特征,并选用了多级让压支护体系。结果表明:顶板梁结构发生冲击破坏的强度与围岩所受的应力与梁结构的长度呈正比,而与梁结构的强度、厚度、应力波传播距离呈反比。应力的“水波”传递特征会导致围岩的多级破裂,同时在顶板表现为拉伸破坏,在帮部产生剪切破坏。多级让压支护体系可以通过梯次让压增加锚索抵抗循环应力冲击的能力。经验证,优化支护后的围岩变形量得到有效控制,支护体系处于均匀受力状态,相比于原有支护体系具有更可靠的长期稳定性。

采掘交锋巷道应力分布特征及控制技术研究

基于采掘交锋条件下巷道围岩稳定性的控制问题,通过分析采掘交锋巷道应力分布特征以及现场工程实例,对采掘交锋巷道掘进过程中不同阶段的围岩稳定性进行了研究。结果表明:"合理的煤柱宽度、精准的停掘位置、分区域的动态支护"是有效控制采掘交锋条件下综采工作面与巷道围岩稳定性的关键点。临空掘进巷道在与回采工作面相交前,可在动压掘巷阶段的顶板移动性三角形塑性破坏区出现以前停掘;与回采工作面相交后,可在动压掘巷阶段的顶板移动性三角形塑性破坏区稳定后方可开掘。

地下工程中圆截面巷道应力的光粘弹性研究

利用光粘弹性实验方法模拟了地下工程中圆截面巷道围岩及冻结壁的蠕变过程，给出了巷道围岩和冻结壁的应力分布规律及随时间的变化规律。

软岩巷道应力治理研究与实践

孤岛工作面软岩巷道,由于受空区采动影响,支架受压比原始应力高数倍、数十倍甚至更高,致使巷道破坏和收敛十分严重,对工作面前期的正常掘进以及后期回采影响极大。文章针对软岩巷道掘进期间矿山压力治理以及不同条件下的交岔点支护工艺和支护材料的选择上进行了深入的研究和探索,总结出了一套较好的办法,为类似条件下的软岩巷道掘进提供了技术保障。

野川煤业3号煤层二采区巷道应力观测分析

为分析野川煤业3号煤层二采区巷道的应力变化情况,采用现场实测的方法进行分析。首先对采区内的巷道支护形式和支护参数进行了系统的了解和分析,并设计了现场的观测方案,设计顶板采用1.0、1.8、3.0、8.0 m四基点式,两帮采用1.0、1.8、3.0、4.0 m四基点式。对监测的数据整理分析得到,一次采动影响巷道锚索施工初始锚固力基本都达到要求,二次采动影响巷道锚索施工初始锚固力部分能达到要求,掘进和一次采动锚索初始锚固力大,但最终稳定值一般都较初始锚固力小,一般最终稳定在3～6 t;锚杆施工质量基本都能达标,一次采动、二次采动锚杆受力较大,掘进巷道顶锚杆受力则相对较小,帮锚杆受力不超过2.6t。观测期间,锚索受力基本都能出现稳定,锚杆受力则仍处于变化中,说明锚杆对该矿回采巷道支护作用大,对受力变化适应性强。

深部高应力巷道围岩变形特征及控制技术

以某矿位于121/2煤层底板的2901岩石大巷支护为背景,为有效控制巷道围岩变形,根据大巷围岩力学结构及层位分布特征,以弹塑性区范围、切向径向应力变化、121/2煤距巷道顶板距离及煤层厚度为依据将巷道划分为常规段、较困难段、困难段三区段进行管理。大巷距121/2煤层底板间距6 m以上时为常规段;大巷距121/2煤层底板间距小于6 m区域为较困难段;大巷顶板破碎及煤层厚度变化较大区域为困难段,对三段分别设计合理的支护方式,并进行数值模拟。对支护效果进行十字布点观测,最大顶底板位移量85 mm,最大两帮位移量111 mm,巷道变形得到了很好的控制,满足安全生产的需求。

高水平应力巷道宽高比对围岩变形影响研究

为研究高水平应力巷道宽高比对围岩变形的影响,以某矿42103工作面为研究背景,利用FLAC~(3D)软件,模拟巷道宽高比对围岩应力状态、剪切破坏程度和位移量变化的作用。模拟结果表明,高水平应力作用下,巷道宽高比越大,围岩应力集中程度越小且不容易出现拉应力,分布更为合理,顶板剪切应变集中范围更小;剪切应变较高区域主要集中于两顶角位置,相对孤立,对顶板的剪切效应较低;顶板位移随宽高比变化不敏感,而两帮的位移随着宽高比的增加而逐渐减小,减小的幅度比较大。现场应用后,巷道围岩没有发生明显变形和离层,稳定性程度大大增强。

高应力破碎围岩巷道锚注支护技术

为解决东曲煤矿28204工作面顺槽在掘进过程中围岩变形严重问题,分析了巷道围岩及顶板变形、裂缝时空演化规律,根据围岩的阶段变形特征确定了最佳注浆时间,提出了新型巷道锚注支护技术并进行了效果评价。结果表明,28204轨道顺槽570~670 m试验段顶板最大下沉量为35 mm;轨道顺槽670~1150 m和皮带顺槽1030~1150 m正常推进阶段工作面采空区平均垮落距离为3.6 m;超前5 m范围内最大顶板下沉量为100 mm,实现了高应力破碎围岩巷道的有效控制。

高应力软岩巷道差异化协同支护技术研究

为解决高应力软岩巷道的支护与底鼓治理技术难题,保证巷道安全使用,对杨河煤业31151回风巷底抽巷复杂采动影响下巷道支护失稳及破坏机理进行分析,采用数值模拟技术进行围岩稳定性分析,研究高应力软岩巷道底鼓机理围岩控制技术,并提出针对性的锚网索强化支护方案及底板锚网索+注浆支护技术方案。经现场实践,两段巷道受采动影响后,巷道最大离层深度1.8 m,最大位移量为210 mm,最大底鼓量为230 mm,所有最大变形量均在设计允许变形范围内,支护强度满足巷道支护要求。

长城三矿高应力回采巷道围岩控制技术研究

为解决长城三矿13_(上)09工作面回采巷道煤壁片帮问题,从防冲卸压和支护设计两方面入手,提出采用大直径钻孔+卸压槽的防冲卸压技术改善巷道围岩应力环境,采用锚网索联合支护技术提升支护体系防冲能力,最后进行现场应用。现场观测结果显示:巷道围岩变形较小,锚固支护构件未出现破坏失效情况;同时根据围岩变形情况得出,实施底板大直径钻孔卸压以及底板开槽卸压对巷道围岩支护系统影响较小。表明提出的围岩控制技术可有效控制深井高应力回采巷道围岩变形破坏。

应力区巷道“注浆锚杆+大应力锚索”协同支护技术应用

基于惠阳煤矿15111运输顺槽掘进期间受采空区、断层等集中应用影响,巷道出现顶板破碎、垮落以及支护失效的问题,通过技术研究对原顶板永久支护进行优化,提出了“注浆锚杆+大应力锚索”协同支护技术。通过实际应用效果来看,采取协同支护技术后,提高了应力区顶板稳定性,控制了顶板变形现象,取得了显著应用成效。

深部高应力巷道注锚喷支联合控制技术研究

针对深部高应力巷道围岩大变形控制难题,选择水峪煤业十采区运输大巷为研究对象,综合采用现场调研、理论分析和现场试验等方法,分析了深部高应力巷道围岩、支护结构破坏特征和围岩强度特征,研究了巷道围岩大变形的主要影响因素,在此基础上提出了以约束混凝土支架与注浆锚索为核心的注锚喷支联合控制技术,并在现场进行了工业性试验,有效保障了深部高应力巷道围岩的稳定,对类似条件的巷道围岩控制具有一定的参考价值。

采动下深部高应力巷道围岩变形特征分析及支护技术研究

深部高应力巷道由于受到周围采空区、煤柱以及回采工作面的影响,往往处于极复杂的应力状态,呈现出各种变形破坏特征。以曲江煤矿-850 m西大巷为研究对象,通过现场调研、锚杆锚索受力监测、围岩变形监测等分析回采期间巷道的变形破坏形态,将采动下深部高应力巷道围岩变形破坏分为后方持续高压变形区和前方扰动动压变形区;依据采动下不同区的破坏形态,提出在后方持续高压变形区实施“三锚”联合支护技术,前方扰动动压变形区实施抗让结合的支护理念。通过对修复段的观察分析表明所确定的分区联合支护方案是合理、有效的能确保采动下深部高应力巷道长期稳定。

高应力底鼓巷道卸压爆破技术研究

针对某矿E2305综放工作面运输巷底鼓严重、多次拉底效果不佳的问题,分析了高应力巷道底鼓原因,确定采用钻孔卸压爆破治理底鼓的对策。采用理论计算和现场爆破试验,设计了钻孔长度、爆破区域、钻孔间排距、装药量等参数,提出了底板钻孔卸压爆破实施方案。现场实践表明,采用底板卸压爆破后,巷道围岩变形量较小,巷道底鼓量由爆破卸压前的1 223 mm降至119 mm,高应力巷道严重底鼓得到了有效控制,保障了巷道在回采期间的安全使用。

高应力软岩巷道全断面支护方案设计及优选

为解决高应力软岩巷道支护难题,以赵固二矿14040工作面底抽巷为研究重点,提出了“锚网索喷+注浆+底板非对称锚注”的支护方法,并针对顶、底板不同支护形式,利用数值模拟软件进行了模拟和优选,研究不同支护形式中巷道位移场演化、塑性区和应力分布,优化了底抽巷道支护方案。结果表明:对于顶板支护,采用全长锚固方案要优于端部锚固1.5 m;对于底板支护,采用无钢梁非对称锚固形式更为经济有效。通过现场位移监测结果表明,该支护方案能够满足安全生产需求。

高应力巷道底板卸压及围岩锚注支护技术

针对平煤八矿高应力回风上山巷道围岩软弱易破碎、巷道底鼓严重的问题,采用底板卸压和围岩锚注的支护思路,提出了“混凝土+锚网+注浆+卸压槽”的多层次联合支护方案。结合UDEC数值软件确定了卸压槽的宽度为1.2 m,深度为2.0 m。钻孔窥视表明,深孔、浅孔交替注浆后,浆液扩散半径达到3.0 m,巷道围岩整体性较好,巷道变形得到了有效控制。该技术解决了巷道在支护过程中遇到的问题,保证了矿井的安全开采,可为类似矿井提供借鉴。

深部高应力破碎巷道钢管尾砂支架支护技术研究

为解决深部高应力破碎巷道难支护、矿山尾砂污染环境、利用渠道匮乏等问题,以锦丰金矿30中段水仓作为工程背景,在分析巷道变形特征基础上,提出以尾砂为主要填充材料的钢管尾砂支架。通过数值试验分析钢管尾砂支架、钢管混凝土支架和U型钢支架的承载性能,试验表明:同一侧压力系数条件下,钢管尾砂支架受力大致与U型钢支架相同,约为钢管混凝土支架的两倍,变形量相比于U型钢支架降低了10%~30%。在工程实践中,基于3种类型支架的支护方案,在支护完成45天后,围岩逐渐稳定,变形量没有明显地增加,巷道围岩稳定性得到有效控制。

高应力软岩巷道底鼓机理及控制技术研究

以山西某矿机电房为工程背景,通过现场调研分析了高应力软岩巷道底鼓变形特征,并揭示了底鼓变形机理;通过建立巷道底板力学模型,求解了底板最大屈服破坏深度,得出了影响底板破坏深度的主要因素;利用FLAC3D模拟了不同底板支护方案下的巷道围岩应力、应变、塑性区分布规律;确定了“底板加强支护+帮顶协调支护”为原则的巷道整体修复原则,提出了以“浅部回填+中部锚固+深部注浆”为核心的底板控制技术。试验结果表明,巷道在30 d后达到稳定,底鼓最大变形量30 mm,两帮和顶板最大变形量均保持在100 mm以内,有效解决了高应力软岩条件下巷道底鼓灾变问题。

高应力巷道围岩弱结构吸能防冲机理

针对高应力动载巷道围岩变形量大,返修次数多,常规支护手段控制巷道围岩变形收效甚微现状,以霍州煤电辛置煤矿高应力动载冲击巷道为工程背景,分析高应力动载冲击巷道围岩变形破坏特征及规律。基于围岩弱结构吸能原理,建立不同颗粒围岩弱结构数值计算模型,分析围岩弱结构不同颗粒吸能效果,揭示弱结构吸能防冲与巷道支护结构协同作用机理。结合现场实际工况,提出内置钢管支撑护壁及反复钻孔致裂弱结构防冲技术并进行工业性试验。试验结果表明,弱结构吸能防冲与巷道支护结构协同支护,有效达到巷道围岩弱结构吸能防冲不破坏支护结构的目的,发挥“弱中有强”的协同支护作用,试验巷道顶板未发生离层现象,最大变形量为32 mm,巷道两帮最大位移量为203 mm,有效控制巷道围岩变形,为类似高应力动载巷道围岩控制提供借鉴。