底板承压水上底抽巷布置层位及围岩控制技术研究

针对古汉山矿高应力、底板承压水条件下底抽巷存在围岩控制困难且易发生突水事故的问题,通过运用理论分析、数值模拟及现场试验的综合方法,研究底抽巷底板突水发生机制及其围岩破坏特征,提出底抽巷围岩综合治理技术。研究结果表明,底抽巷围岩存在的非对称塑性区使其底板隔水层厚度变小后突水风险增加;底抽巷合理的布置层位为与煤层底板垂距12 m、距回采巷道水平内错8 m;采用提高支护强度并配合注浆的手段对底抽巷协同治理;试验期间,底抽巷顶底板变形252 mm、两帮变形219 mm,提高了瓦斯抽采率,确保工作面安全开采,为相似地质条件下底抽巷的治理提供技术参考。

底板承压水上底抽巷破坏特征及控制技术

针对承压水上掘进底抽巷易导致底板突水事故,底抽巷层位选取不合理将造成瓦斯抽采效率低的问题,以古汉山煤矿1508工作面底抽巷为工程背景,通过分析底板突水发生机理及其围岩塑性区分布特征,确定底抽巷合理的布置层位并提出围岩协同控制技术。现场试验表明,底抽巷围岩不均衡的塑性区明显使底板隔水层厚度变小,底板突水危险性高。底抽巷在垂向上距煤层底板12 m,水平方向上内错回采巷道8 m。采用以增强锚网索锚固体系能力、底角岩层稳定性及其护表能力为主,局部区域进行注浆加固为辅的综合方法对底抽巷进行治理。试验期间,底抽巷顶底板变形233 mm、两帮变形量变形209 mm后基本稳定;瓦斯抽放孔采出率得到明显提高,确保了工作面安全开采。

高瓦斯矿放顶煤工作面沿空留巷底板回风岩巷的层位选择

常村煤矿开采3号煤,煤层瓦斯含量高,涌出量大,上隅角瓦斯超限严重,通过采用沿空留巷Y型通风方式解决瓦斯问题。为确保上隅角瓦斯不超限,通过煤层底板岩巷穿层钻孔预抽瓦斯,保证工作面安全生产,实现抽掘采平衡。将2305、2306工作面联合布置,共用一条底板岩巷作为沿空留巷回风巷及抽采巷,通过理论计算、地质条件及实验分析,计算出合理的岩巷位置,确保首次、二次回采时巷道不变形。结果表明,相比煤巷(回风巷),可降低修巷费用,且系统布置简单,具有良好应用前景。

深部软岩巷道底鼓机理与治理技术研究

针对某矿8110工作面运输巷底板破坏严重问题,采用数值模拟巷道底板塑性区分布情况,得到塑性破坏范围与工作面距离呈负相关。通过分析该矿底板岩性和结构状态、水理作用及采动应力对巷道底鼓情况的影响,提出底板超挖锚杆加固回填的支护方案。治理后,巷道最大底鼓量仅为58 mm,较治理前降低了80.67%,支护有效提高了底板围岩强度。

新型注浆加固材料在巷道围岩变形控制中的应用

为解决井底车场砌碹巷道严重变形和渗漏水问题,采取注浆加固控制措施。经过配比试验,硫铝酸盐水泥∶生石灰∶石膏质量比为50∶6.25∶43.75。巷道壁后浅层用水灰质量比0.8∶1的混合浆液进行注浆,深区段采用水灰质量比0.9∶1的比例。注浆加固后,巷道最大顶底移近量为97.1 mm,两帮水平移近量为64.3 mm,巷道围岩变形控制效果较好。

不耦合装药结构下底板岩石松动爆破技术研究

通过刘庄煤矿煤层综采面底板岩石松动爆破现场试验,确定E121105工作面的炮眼均采用水轴向不耦合分段装药结构,反向起爆技术,同时对爆破技术参数(炮眼深度、炮孔装药量、抵抗线、炮眼密集系数和炮孔堵塞等)进行了优化设计,取得了良好的爆破效果。

采空区底板底臌测量技术的研究

将“隐蔽工程中点位高程动态测量装置”应用于采空区内底板岩层底臌测量.结合采区内的环境条件,分析了采空区温度升高造成测量装置内的液态水膨胀,仪器布置中存在的观测管内液体蒸发,连接管路变形等因素产生的测量误差来源,并考虑相应措施进行处理.分析结果表明,测量装置内的水膨胀无法忽略,当采空区遗煤无自燃倾向时,在20 ℃温差影响下,通过调整仪器参数,底板岩层底臌值测量误差可以控制在3～4 mm.经采场实地测量可知,该仪器可以承受采空区内复杂环境的影响,能够测得底板岩层的底臌值.

松软煤层底板比压测试及其控制对策研究

通过对教学三矿11011与11081工作面底板比压实测研究表明,底板平均容许比压为4.668MPa,平均容许刚度为0.035MPa/mm,属于松软底板。在较低应力状态小,底板出现流变状态,呈现蠕变和应力松弛现象,致使工作面支架压力普遍较小,顶板下沉量较大,不能满足工作面安全生产的需要。为了增加支护系统的刚度,底板采用可回收尼龙柱鞋,提高了支架的工作阻力,有效控制了工作面的顶底板移近量,并且降低了支护成本。

巷道底煤厚度对矿震诱发底鼓冲击研究

基于FLAC2D数值模拟软件分析巷道底煤厚度对矿震诱发底鼓冲击的动态响应规律。结果表明:随着底煤厚度的增加,动力扰动下巷道底板水平应力峰值先升高后降低并逐渐向底板深处转移,底板垂直位移峰值、塑性区深度及最大能量密度均呈非线性增加,且增加趋势越来越弱,并趋于稳定;动力扰动下特厚煤层巷道极易发生底鼓冲击动力灾害,动力效应明显;现场矿震演化规律分析验证数值模拟结论的合理性。研究成果可为特厚煤层巷道底冲击矿压防治提供借鉴。

底煤厚度对巷道底板冲击地压的影响机制及其应用分析

为研究底煤厚度对巷道底板冲击地压的影响机制,以厚度为3 m以下的薄及中厚底煤为分析对象,基于掘进巷道底板冲击特征并采用理论分析,建立底板煤岩层叠体梁挠曲破坏力学模型,底板煤岩层挠曲变形曲线具有同步异幅的发展特性。公式计算表明,随着底煤厚度的增加,底煤积聚弹性能逐渐增加,增加梯度逐渐平缓,其与底煤厚度的4次方倒数具有负相关关系。通过FLAC3D数值模拟开展底板煤岩主应力、塑性区及弹性能分析,结果表明,巷道底板岩层是主要的冲击动力能贮存体,而底煤是主要的动力释放显现体;底煤通过影响底板潜在冲击启动区、潜在冲击能量传递区、潜在冲击地压显现区的范围、贮存能量以及3者之间的依存位置,进而影响底板煤岩层之间的能量储存与传递机制,从而影响底板冲击地压的形成过程。底煤相对于底板岩层具有较弱的弹性能储存能力,底煤厚度是影响底煤储存弹性能量的关键因素,底煤厚度通过影响底煤与底板岩层之间的弹性能量传递能力从而影响底板冲击危险性。随着底煤厚度的增加,底板冲击危险性逐渐增加,增加梯度逐渐降低;当底煤厚度增加到2 m时,底煤厚度的再增加对底板冲击危险性无明显叠加影响,呈现出底煤厚度对底板冲击危险性影响的阈值效应。留底煤底板卸压时,应针对底板岩层采取解危措施,阻断应力传递路径,减小底板能量积聚,从而降低底板冲击危险性。研究成果在现场进行了应用分析,通过钻屑法监测显示解危效果良好。

软岩巷道的底角锚杆作用机理分析

对围岩和锚杆的应力之间的相互作用关系进行了详尽的分析,并通过大型有限元软件ABAQUS模拟并验证了底角锚杆的作用机理,指出加设底角锚杆可控制底板受力,减轻压力,抑制底臌的产生。

水力冲孔作用下煤层底抽巷围岩损伤机理及位置优化方法研究

底抽巷作为瓦斯抽采的辅助巷道,有时还要兼顾煤层回采期间的通风等作用,服务期间需经历2次掘进扰动和煤层采动等影响,因此底抽巷合理布置对瓦斯抽采效果、岩巷支护稳定性具有极其重要的作用。基于理论分析、现场工程类似、数值模拟等方法对梁北煤矿大埋深底抽巷布置方案展开研究。在综合考虑应力环境、瓦斯抽采与底板突水等综合因素的影响后,最终确定梁北煤矿21071底抽巷层位选择为沿L8灰岩进行掘进,割灰岩厚度1~1.5m,距煤层实际距离约21m。

反底拱在软弱破碎围岩巷道底板控制中的应用

针对软弱破碎围岩巷道易发生底鼓的问题,分析认为软弱破碎围岩巷道由于围岩强度低,裂隙发育且可能受水的影响,不易在浅部形成承载结构,在"强顶强帮弱底"支护条件下,易发生底鼓。提出此类巷道支护应该把底板支护上升到和帮顶支护同等重要的位置,且要尽可能地使底板支护和帮顶支护协调统一起来,形成一个完整的承载体,从弥补巷道围岩承载力短板的角度出发,把反底拱应用到软弱破碎围岩巷道底板控制中,并通过工程实例,详细说明了反底拱的构建过程。

某水库溢洪闸底板开裂原因分析勘察与研究

修建于六七十年代水库大都存在不同的病险,对其原因分析时不仅仅考虑其上部结构,而且要考虑地基岩土的影响。本文通过专项勘察与试验,对地基岩土进行分析,研究底板开裂机理,特别在膨胀岩土地区,尤其重要。

船底肋板在尖锐礁石搁浅场景下的受力分析

以船底肋板为研究对象,运用塑性力学理论及数值仿真技术,分析了船底肋板在尖锐礁石搁浅场景下的变形损伤机理。研究中首先应用LS_DYNA进行数值仿真模拟,得到船底肋板的变形模态,在此基础上建立起肋板塑性变形的几何数学模型。然后运用塑性力学理论,获得船底肋板在变形过程中变形阻力的解析计算公式,并通过数值仿真结果进行验证。研究得到的船底肋板变形损伤的解析计算公式,对船底耐撞性结构设计和耐撞性能评估具有较好的指导意义。

WPZ-55/50L型巷道修复机在禾草沟煤矿底板治理中的应用

由于缺乏专用设备,国内煤矿巷道起底主要依靠人工完成,机械化水平较低。WPZ-55/50L型多功能煤矿巷道修复机是一种集凿、挖、运、装于一体的煤矿巷道起底专用设备,由工作机构、驾驶室、刮板运输装置、履带机身、液压泵站、附件6大部分组成。介绍了WPZ-55/50L型多功能煤矿巷道修复机在延安市禾草沟煤矿的应用,总结了一套机械化起底工艺方法,为同类煤矿底鼓治理及巷道修复提供借鉴及指导。

复杂围岩巷道底臌治理与监测

大佛寺煤矿主采煤层4#煤底板以铝质泥岩为主的软弱岩体,巷道采掘过程中受多种因素引发巷道底臌。通过分析40110工作面巷道底臌机理、底板物化成分、围岩受力情况,从而确定巷道的底臌类型为复合性底臌。在原支护方案基础上,增强断面顶帮、底角支护强度,底板以泄压槽+底角锚杆联合支护形式进行处理。多种手段动态监测分析可知,支护效果良好,巷道底臌控件在容许范围内。