贵州沿空留巷支护技术的分析与改进

针对贵州某煤矿沿空留巷在原有支护条件下,靠上帮一侧顶板以及下帮底角的岩层变形破坏较严重的情况,对巷道支护方式进行改进。利用数值模拟软件,对改进支护后的巷道围岩变形破坏情况进行分析。研究发现:改进支护后的巷道围岩变形破坏情况得到明显改善,改进后的支护方式能够较好地阻滞巷道上帮一侧顶板和下帮底角的岩层严重变形破坏,从而保持巷道围岩的完整性和稳定性,研究可为类似条件矿井沿空留巷的支护方式提供参考。

深部沿空巷道锚固围岩破坏失稳能量驱动机理

深部沿空巷道受侧向顶板断裂所产生的动载影响,锚固围岩易产生大变形,甚至破坏失稳。以山东省孙村煤矿31120工作面上平巷为工程背景,首先采用YTJ20型岩层探测记录仪获得了锚固顶板裂隙发育规律及以脆性张裂破坏为主的破坏方式。然后,通过相似材料模拟试验方法获得了深部沿空巷道侧向顶板前期、过渡期和后期3个运动阶段典型特征,并分析了不同阶段锚固围岩破裂演化及能量释放规律;其中过渡期运动阶段锚固围岩内部应力、变形量急剧增大,裂隙发育明显,能量释放显著,对沿空巷道锚固围岩稳定性影响最大。最后,构建了侧向顶板断裂运动下沿空巷道结构力学模型,给出了锚固围岩输入能量与可抵抗能量定量计算方法,揭示了侧向顶板断裂诱发锚固围岩破坏失稳能量驱动机理,并定义了失稳能量判据,即当作用在沿空巷道锚固围岩上的能量大于锚固围岩可抵抗能量时,将发生破坏失稳。进一步地,提出了锚固围岩失稳风险等级划分方法和相应地控制技术,计算结果表明,31120工作面沿空巷道锚固围岩失稳风险等级为中风险。采取加强支护措施后,沿空巷道顶底板及两帮移近量分别减小35.47%和35.71%,锚索受力减小23.43%,变形速度明显降低,锚固围岩能量积聚程度减小。

深部极松软围岩沿空巷道稳定性控制及应用

针对深部高应力作用下极松软围岩变形量大、破碎程度高、巷道难支护等问题,以丁集煤矿1232(3)沿空巷道为工程背景,采用数值模拟、现场监测和井下试验相结合的方法,对深部高应力极松软围岩沿空巷道破坏特征及阶段性控制原理和技术进行研究。结果表明:随着距巷道迎头距离的不断增大,巷道两帮应力的不对称性逐渐增大,实体煤侧应力峰值为37.18 MPa大于煤柱侧35.21 MPa,1242(3)终采线50 m范围内存在应力集中,最大达33 MPa,巷道围岩塑性区发育程度为煤柱帮大于实体煤帮大于顶底板;从巷道掘进过程中所经历的复杂围岩变化过程,将全巷道划分为5种典型的围岩变化阶段来分析围岩变形破坏特征和破坏机理,揭示了在高应力作用下深部软岩沿空巷道围岩变形量大,在空间上呈现出明显的区域性和非对称性的特征;基于巷道初步设计方案和围岩变形破坏特征,及时有效的调整支护方案,对巷道进行分段式、非对称、区域化综合治理,形成深部软岩巷道围岩控制长效机制,为同类型深部软岩巷道地压治理提供了理论和技术支撑。

厚煤层柔模混凝土墙沿空巷道支护技术研究

柔模混凝土墙沿空留巷技术作为无煤柱开采的一种,现已被应用于我国神东矿区多个煤矿。为解决在留巷复用过程中沿空巷道围岩结构稳定性差、变形剧烈、支护难度大的难题,以大柳塔煤矿52605柔模混凝土墙沿空留巷工作面为工程背景,采用理论分析、数值模拟和现场实测相结合的研究方法,研究了柔模混凝土墙沿空巷道的围岩变形特征,建立柔模混凝土墙沿空巷道围岩结构力学模型,得到从巷道掘进阶段至巷道复用阶段沿空巷道全生命使用周期的应力演化规律,并根据巷道不同的使用阶段提出了对应的支护方案。研究结果表明:上覆岩层作用力直接作用在直接顶与混凝土墙岩层接触位置,有利于侧向支承压力传递,巷道围岩变形较大;二次采动超前支承压力导致留巷段前方顶板发生塑性破坏,塑性破坏与底板塑性区联通,将加剧煤壁侧的破坏;现场工程实践表明对沿空巷道进行合理分时分区支护,可改善应力环境,有效控制围岩变形。

特厚煤层沿空掘巷围岩支卸协同控制技术

针对特厚煤层小煤柱沿空掘巷大范围塑性全煤巷道锚网索的支护难题,以塔山煤矿8204-2小煤柱工作面为工程背景,采用现场实测、理论分析等方法,揭示了锚杆、锚索对沿空大范围塑性全煤巷道的支护机理。锚杆支护主要作用于浅部二次破碎区煤体,形成浅部连续承载结构;锚索主要作用于深部处于三向受力状态的稳定煤体,形成更大范围的连续稳定承载结构;进一步明确了锚杆、锚索有效长度的计算方法,形成了以高预紧力、高强“锚-网-索”支护为基础,以坚硬顶板井下磨料水射流切顶卸压、巷帮大直径钻孔卸压、底板卸压槽卸压为辅的“支卸协同”小煤柱沿空巷道围岩控制技术体系。工程应用结果表明,试验巷道围岩最大变形量小于700 mm,能够满足使用要求。

千米深井沿空巷道合理煤柱宽度与支护技术研究

针对千米深井沿空巷道围岩大变形难题,以朱集西矿11502工作面运输巷为工程背景,分析了沿空巷道变形失稳原因与特点,通过理论分析和数值模拟确定了煤柱合理宽度,并结合现场试验研究了巷道围岩控制技术。结果表明:随煤柱宽度增加,掘进期间煤柱中部稳定承载区范围逐渐增大,回采期间巷道顶板下沉及实体煤帮移进量减小,底鼓量逐渐增大,综合考虑得出,8 m煤柱宽度可以保证锚杆可靠锚固;提高锚杆初次预紧力矩并进行二次预紧,能充分发挥锚杆支护性能,超张拉措施则可以使锚索快速实现高阻支护;伞状弹片结构可以提高锚杆锚固可靠性,锚索锚具防滑移自锁装置则能有效降低锚具滑移和破断钢绞线弹射可能性;井下试验表明,合理的煤柱宽度配合高强锚杆索高预应力支护,能有效控制沿空巷道围岩变形,保证巷道正常服务能力。

深部孤岛充填工作面沿空掘巷围岩偏应力演化与控制

目的 为解决深部孤岛充填工作面沿空掘巷围岩控制问题,方法 以邢东矿12216运料巷为背景,采用FLAC3D数值模拟软件,研究孤岛面临侧采空区在不同充填率条件下沿空掘巷围岩偏应力分布规律,模拟分析孤岛工作面充填开采时,工作面超前段围岩受动压影响时的偏应力演化特征。结果 结果表明:(1)孤岛工作面沿空掘巷巷道煤柱帮受临侧采空区充填效应影响较大,临侧采空区充填率增加使煤柱上偏应力峰值区呈椭圆形并逐步向采空区侧转移;(2)孤岛充填工作面沿空掘巷顶底板偏应力场形成一个朝向采空区侧的弧形低值带;(3)孤岛充填动压扰动时期,最大偏应力区位于实体煤一侧,距工作面前方8 m左右,距巷道4.3 m左右,峰值可达34 MPa。结论 结合数值模拟分析结果,提出采用“高强度锚杆+大直径高延伸率锚索”协同支护方式,现场工程实践表明,该支护方式沿空巷道围岩控制效果良好。

Effects of Social and Economic Development of Regions Surrounding Chao Lake on Water Quality Change of Chao Lake

The research analyzed social and economic development around Chao Lake as well as changes of water quality in Chao Lake and explored the relation- ships of local population and GDP with water chemical oxygen demand （COD）, total phosphorus （TP）, total nitrogen （TN）, chlorophyll and eutrophication index. The re- sults showed that population around Chao Lake and GDP kept growing from 2001 to 2013, and water quality was improving. In addition, correlation analysis indicated that except of water eutrophication, GDP and population showed inverse correlation with other indices, demonstrating that water quality has been effectively controlled in Chao Lake recently.

应用Wilson铰接岩块理论进行巷旁支护设计

讨论了沿空留巷的巷旁支护问题，并用Ｗｉｌｓｏｎ理论建立了力学模型。论述了支架变形和围岩移近量之间的关系，并分析了巷旁支护的工作状态和支架载荷的构成，同时进行了巷旁支护的参数设计。

窄煤柱沿空掘巷非对称支护力学特征与支护参数研究

为了研究窄煤柱沿空掘巷非对称支护下围岩变形与应力分布特征,采用理论分析方法,研究窄煤柱沿空巷道对称支护与非对称支护力学机理;基于马道头煤矿现场工程实践,采用数值模拟与工程效验方法,研究非对称支护下巷道围岩力学特征与稳定性。理论分析结果表明,非对称支护可有效降低巷道顶板弯矩,减小巷道顶底板与两帮变形量。模拟结果表明,煤柱内部压应力增高区与弹性核区保障了煤柱承载性能。现场实测结果表明,采用“锚索+槽型钢”非对称支护,巷道顶板、窄煤柱侧巷帮与实体煤侧巷帮最大变形量分别为100、79、62 mm,巷道松动圈与裂隙发育处于中等水平。

托顶煤切顶留巷围岩控制技术研究

为了解决托顶煤巷道围岩变形难以控制的问题,运用理论分析、离散元数值模拟及现场工业试验相结合的方法对义棠煤业100602工作面切顶成巷围岩控制技术进行研究,分析了不同切顶高度、采高对留巷围岩变形影响规律。研究发现,适当增加切顶高度并降低采高有利于巷道围岩稳定,并确定开采技术参数为切顶高度24 m、采高6 m。现场监测结果显示,在合理的支护策略及开采工艺参数下,托顶煤切顶留巷围岩变形控制效果良好。

深部大采高工作面沿空留巷围岩控制技术

综采工作面沿空留巷经历多次采动影响,矿压显现较为强烈,围岩变形量大,极易造成巷道围岩失稳。为了研究大采高工作面沿空留巷围岩控制问题,以某矿1313工作面留巷为研究背景,通过理论分析、数值模拟、现场实践等方法,分析沿空留巷围岩运动特征,提出“支-卸平衡”巷道围岩协同控制技术;加强了巷道围岩支护强度,改善了巷道围岩的应力环境。通过现场工程实践验证,1313工作面留巷的巷道顶底板变形量为246 mm,两帮变形量为442 mm,巷道表面没有明显的鼓出现象,巷道围岩变形量满足作业规程的相关规定。

动压影响孤岛工作面巷道围岩“卸-支平衡”协同控制技术

煤矿深部工作面回采过程中,经常受到强开采动压作用影响,矿压显现强烈,巷道围岩变形破坏程度大,尤其对于孤岛工作面,动压影响更加显著,围岩控制难度成倍增加。为了解决深部孤岛工作面强动压影响回采巷道围岩控制问题,以2308工作面为研究背景,采用理论分析、数值模拟、现场验证等方法,首先对巷道围岩结构模型进行分析,确定影响工作面围岩稳定的主要因素;进一步对煤柱宽度和钻孔卸压2种方案进行研究,并根据巷道围岩的实际变形情况,确定巷道围岩的非对称支护参数,实现受强动压影响回采巷道的“卸-支平衡”协同控制方案。经过现场实践验证,2308工作面巷道顶底板移近量为260 mm,两帮移近量为471 mm,巷道围岩的整体性得到增强,变形得到有效控制;采用“卸-支平衡”方案对受动压影响巷道围岩的控制效果显著。

煤矿综采工作面沿空掘巷支护及智能预警技术研究

针对深井综采工作面传统留设宽煤柱方法护巷困难、巷道围岩失稳等问题,以彬县煤炭有限责任公司蒋家河煤矿为工程背景,通过理论分析、数值计算和现场试验的方法研究了原巷道围岩环境以及应力、变形时空演变规律以及巷道应力响应特征,针对性地提出了留设小煤柱沿空掘巷护巷方法,同时对护巷煤柱尺寸进行了适应性分析。现场实践表明,通过对采煤工作面建立监测断面,实现了巷道围岩应力以及支护体的实时监测;通过在地面建立数据分析站对井下各项监测数据进行处理和分析,对超过阈值的数据进行整合评估预警,最终实现沿空巷道围岩智能预警。

基于SBAS-InSAR的滇池周边地面形变监测

研究基于SBAS-InSAR技术,选取时间跨度2018年1月1日至2022年8月31日共46景Sentinel-1A的降轨SLC数据,采用VV+VH的极化方式对昆明市滇池周边进行地面形变监测。结果表明:1)研究区内地表形变速率较大。2)滇池东南部村落群、黄栗山两侧沉降程度远大于其他地区,这主要与工业园区建设和地表径流现象有关。3)整体抬升形变多集中于西北角及北部道路通达性较高的地区。4)公路的修建与地面重力的增加,导致地表抬升现象严重。本研究对昆明市滇池周边形变进行了有效的监测,为政府决策提供了数据支撑。

近距离煤层沿空掘巷围岩稳定性分析

合理的煤柱留设宽度及巷道布置错距不仅能保证煤炭的安全生产,还能提高煤炭资源的产出率,降低巷道支护的难度。以色连二矿近距离煤层群12409工作面为研究背景,采用理论分析得出沿空掘巷煤柱留设宽度,通过数值模拟研究了留设8 m小煤柱时回采巷道的稳定性,并进行现场工业性试验,监测回采期间巷道矿压显现规律。研究结果表明:①基于极限平衡理论及工程经验设计留设8 m小煤柱;②留设8 m小煤柱,测点超前工作面17 m时,煤柱内3.5~5.9 m分布式光纤应变值为-1 470~-7 268,表明煤柱内形成承载区域,利于巷道围岩控制;③回采期间,巷道顶底板及两帮的最大移近量分别为250、123 mm,在可控范围内,保证了矿井安全高效生产。

强风背景下环湖建筑街区的热湿模拟分析

为分析强风背景下水体对环湖建筑街区热湿环境的影响,运用了CFD(计算流体力学)的方法对低层型、高层型、环湖上升型、环湖下降型等4种建筑街区形态进行了数值模拟。结果显示:强风背景下,水体对上游建筑街区的温湿度影响不明显,对中下游建筑街区的温湿度影响较大,且增湿降温效应主要集中于下游中央区域。建筑街区的高度变化和高度差对街区内的温湿度场均有较大的影响,其中环湖内侧的低建筑物和内外高度差加速气流流动使得低层型、环湖上升型建筑街区的热湿环境较好,环湖内侧高建筑物的阻挡使得高层型、环湖下降型建筑街区热湿环境较差。在4种形态下建筑街区下游(V_(5)街谷)中央区域的热湿环境最好,且低温气体在流经建筑街区之后还会向后延伸100~300 m的扩散距离。研究结果表明:水体取代部分密集建筑,通过合理布局可大范围优化建筑街区的热湿环境。

煤矿井下沿空巷道合理煤柱宽度研究

以山西离柳焦煤集团某矿工作面沿空巷道为工程背景,针对沿空掘巷煤柱稳定性及围岩大变形的问题,利用数值模拟和现场验证相结合的方法,研究了不同煤柱宽度下巷道围岩及煤柱的应力分布和变形规律,揭示了不同煤柱宽度对掘巷期间围岩应力及变形的影响,确定了最优煤柱宽度为6 m。在工作面实验巷道进行工业试验,验证了数值模拟所得合理煤柱宽度的有效性,验证了6 m煤柱宽度在经过支护后对巷道围岩整体稳定性控制效果较好,可保证沿空巷道的长期稳定。

深井软底沿空留巷围岩变形及控制分析

为解决深井软底沿空巷道在高应力环境下变形严重等问题,以杜儿坪矿43209工作面为例,针对围岩变形特征,提出了“超前弱化钻孔+顶板高强锚注+反底拱让压填充+底板注浆+巷旁柔模充填体”的支护方案,通过施工超前工作面弱化钻孔,结合注浆及底板填充让压材料,实现柔性支护。现场试验结果表明,采用优化后的支护方案后,顶板位移量由327 mm减小至108 mm,底板位移量由614 mm减小至149 mm,煤帮位移量由294 mm减小至62 mm,巷道收敛率明显减小,达到了良好的效果。

双临空综放面巷道变形能量时空演化机理及防治技术研究

以塔山矿8204-2特厚煤层综放不规则双临空工作面工程地质条件为背景,基于数值模拟揭示了不同煤柱宽度下采动应力及煤柱应变能密度分布特征。结果表明,双临空工作面回采期间,30~60 m宽的煤柱处于高应力状态,峰值超过25.96 MPa,为原岩应力的2.09倍;当煤柱宽度在30~60 m时,煤柱表现出高应力、高应变能密度的“两高”特点,发生强动压的危险性高。为防止三角变宽煤柱动力失稳,现场成功实践了“超深高密大直径卸压钻孔+补丁锚索加强支护”的强动压治理技术,使得巷道掘进和回采期间均未发生冲击地压及显著动压事故,实现了不规则综放面的安全回采。