深埋巷道拉裂-剪切式片帮力学机理及支护技术

针对深埋巷道开挖后煤帮发生的拉裂-剪切式片帮,根据摩尔-库伦准则和片帮体极限平衡方程,建立了深埋巷道片帮体在支承压力、自重应力、后缘拉力及剪切面上滑移力共同作用下的受力模型,并基于片帮体的极限平衡条件推导了片帮体的前缘高度、后缘拉裂深度及水平坍塌宽度等关键参数的理论计算公式,讨论了帮部岩体的黏聚力、内摩擦角、抗拉强度和水平坍塌宽度对片帮体后缘拉裂深度的影响。结果表明:巷道帮部发生拉裂-剪切式片帮时的后缘拉裂深度与帮部煤体的黏聚力和内摩擦角呈正相关关系,与巷道帮部煤体的抗拉强度和片帮体的水平坍塌宽度呈负相关关系;当巷道帮部煤体黏聚力、内摩擦角及抗拉强度达到一定量值时,煤帮的拉裂-剪切式片帮将发展为单斜面剪切片帮。在确定片帮体破坏参数的基础上,提出了针对片帮区域煤体的锚杆和锚索联合支护方法。当锚杆最佳安装角控制在为30°~90°时,可以与锚索形成有效兜护结构,优化后的支护方式可以有效防止煤帮发生拉裂-剪切式破坏。最后,以某矿401工作面运输巷130~225 m段为工程实例,运用上述成果从理论上分析了片帮煤体的前缘高度、水平坍塌宽度及后缘拉裂高度等关键参数,并优化了该段巷道帮部的初期锚杆支护方案,取得了良好的支护效果。

大断面软岩巷道掘进煤帮片帮防治探究

本文依托霍尔辛赫3308运输顺槽掘进工作面临时支护失效导致多次煤帮片帮的事故发生的工程实际,采用现场调研的方法,确定运输顺槽围岩均为3#煤层,采用实验室岩石力学与SEM的方法确定顺槽围岩为软岩。结合现场实际,确定了顺槽临时支护失效的原因。提出"巷道顶帮联合控制"的掘进工作面临时支护原理,并进行了设计与应用。

防止巷道片帮的几种方法

巷道煤层片帮的危害是巷道复修工作量大，片帮易伤人，浪费坊大，同时由于片帮后造成巷道跨度大，巷道压力大，不利于维护巷道。

井工巷道环境建模与掘进障碍检测方法研究

针对煤矿井下狭长密闭巷道内掘进机难定位、难定向的问题,进行了基于激光雷达的井下巷道环境建模与掘进障碍检测方法研究,用于判断巷道边缘形状,预测掘进机行进方向。建立了井下掘进机运动学模型与激光雷达观测模型,解算掘进机在井巷内部的掘进距离、位置等相关掘进参数,将狭长密闭的巷道环境建模问题转换为数理上的概率统计与数学模型预测问题。同时,对激光SLAM环境建模算法进行分析,将可行性巷道环境建模算法进行优化改进,进一步提高巷道环境建模线条特征提取的精确度。试验结果表明:基于激光雷达的井下巷道环境建模与掘进障碍检测方法,可以有效解决掘进机在井下掘进过程无地图指导的问题,当距离阈值参数为0.05,角度阈值参数为0.06时,HectorSLAM算法可以精确提取片帮巷道边缘形状,对巷道中的障碍做出识别,为预测掘进机行进方向和判断巷道形状提供保障。

破碎围岩巷道变形特征及支护参数优化

巷道帮部破碎围岩在采动应力诱发下的动力灾害问题严重制约现场安全高效掘进。针对破碎围岩巷道帮部突然性断裂垮落致诱动力灾害问题,根据巷道地质条件和布局,考虑顶底板帮部裂隙分布规律和开采扰动影响,采用现场勘察、理论分析、数值计算和微震现场监测等手段和方法,综合分析破碎围岩巷道变形特征及支护参数优化设计。结果表明:受重力作用,岩层顶板在拉伸应力作用下拉伸应力区呈U形破坏分布,巷道经过支护后,顶板运移量大幅度减小,同时减缓覆岩整体性破坏程度;受巷道掘进扰动影响下顶板更易发生结构失稳,巷道支护能够有效阻碍覆岩顶、底板运移,缓解岩体灾变概率,动力灾害得到有效控制,巷道实现安全掘进。

基于“弹性孔理论”的巷道围岩结构失稳研究

开挖扰动作用下巷道围岩失稳与卸荷易诱发掘进工作面岩体大范围垮落,甚至导致围岩动力灾害,严重制约现场安全高效掘进。针对巷道围岩结构失稳问题,基于'弹性孔理论',系统总结了开挖扰动诱发片帮的4种类型,分析顶板结构、巷道围岩失稳机制;采用ABAQUS有限元数值计算软件分析巷道围岩结构失稳机理和灾变特征,巷道经过支护后,顶板运移量大幅度减小,同时减缓覆岩整体性破坏程度。结果表明,受巷道掘进扰动影响,顶板更易发生结构失稳,巷道支护能够有效阻碍覆岩顶、底板运移,缓解岩体灾变概率,动力灾害得到有效控制,巷道实现安全掘进。

应力叠加区域煤巷片帮机理及支护技术应用

虎龙沟煤矿21505巷掘进至820 m处时揭露一条逆断层,受构造应力以及采空区残余应力作用,巷帮出现严重片帮现象,两帮收缩严重,支护难度大。通过对巷帮片帮机理进行分析,并根据实际生产情况,提出采用"桁架锚索+安装迈步式W型钢带+超前管棚注浆"联合支护。巷道采取联合支护方式后,控制了片帮现象,两帮收敛量控制在190 mm以下,取得了显著应用成效。

基于弹性孔理论巷道围岩结构失稳数值计算

针对巷道围岩结构失稳问题,基于弹性孔理论系统总结了开挖扰动诱发片帮的4种类型,分析顶板结构、巷道围岩失稳机制;采用FLAC3D有限元数值计算软件分析巷道围岩结构失稳机理和灾变特征,巷道经过支护后顶板运移量大幅度减小,同时减缓覆岩整体性破坏程度。结果表明,受巷道掘进扰动影响下顶板更易发生结构失稳,巷道支护能够有效阻碍覆岩顶、底板运移,缓解岩体灾变概率,动力灾害得到有效控制,巷道实现安全掘进。

矿井采煤工作面过空巷支护技术应用研究

针对山西某矿8402工作面在过空巷过程中易出现片帮,冒顶等现象,存在严重威胁工作面安全生产的问题。对此,为有效防治该工作面过空巷时易出现的片帮,冒顶现象,基于8402工作面过空巷工程概况,借助数值模拟分析与理论分析相结合的方法,研究了工作面向前推进过程中作用在顶板上的垂直应力分布情况,分析了煤柱的极限失稳尺寸,提出了8402工作面过空巷时的煤柱加固方案与施工技术优化措施,通过综合应用这些加固方案与措施后,使得8402工作面在过空巷过程中巷道顶板下沉量与两帮移近量分别减小了66.4%与61.1%,同时相较于优化前巷道底鼓量也减小了54.7%,取得了较好的应用效果,更好地保障了矿井安全生产。