孤岛工作面钻孔卸压效果研究及实践

针对孤岛工作面巷道围岩高应力场极易引发局部冲击地压灾害的问题,以陕西煤业龙华煤矿N1206掘进工作面为工程背景,利用FLAC3D建立数值模型,模拟了受动压影响巷道采用钻孔卸压防治冲击地压时,不同钻孔深度和不同钻孔间距下的钻孔周围应力分布情况。根据模拟结果初步确定大直径钻孔卸压技术采用单排眼布置方式,钻孔直径为113 mm,钻孔长度为10 m,孔间距为0.7 m。利用选定钻孔参数进行现场钻孔卸压并监测左右两帮围岩应力随时间变化情况,发现不同深度围岩应力变化规律基本一致,且深处应力值大于浅部应力值,所测应力均在巷道正常围岩应力范围内,证明该钻孔卸压方案的合理性,研究成果为动压巷道冲击地压防治提供一定的指导。

杭来湾煤矿大采高综采面回采巷道围岩变形规律

回采巷道超前段围岩变形规律对于评价和优化巷道支护技术和保证工作面正常生产具有重要意义。以杭来湾煤矿30201大采高工作面为例,采用十字观测法对30201工作面回采巷道超前段表面位移变化规律进行监测,发现胶运平巷在超前工作面约22~38 m处开始发生变形,顶底板、两帮移近速度分别从11~15 m处急剧增大。同时,采用钻孔窥视技术对胶运平巷超前段围岩松动圈分布情况进行了观测,发现工作面前方3 m处巷道围岩处于采动影响剧烈阶段,工作面前方8 m处于超前支承压力峰值影响阶段,工作面前方18 m处处于超前支承压力减弱段。综合分析表面位移变形规律和松动圈测试结果,30201回采巷道采动影响迹象显现范围约为超前18 m。该成果可为类似大采高工作面回采巷道围岩控制及支护参数优化提供借鉴。

基于微震监测的钻爆法施工隧道围岩稳定性综合判断方法研究

为了对深埋钻爆法施工隧道围岩稳定状态或灾害进行综合解译与判断。首先,基于震源参数空间提出了微震事件分类和围岩损伤等级划分方法;其次,构建了多微震参数的时间序列,对比揭示了爆破施工期间围岩稳定、塌方和岩爆3种状态的微震特征;最终,提出了钻爆法施工深埋隧道围岩稳定性的综合判断方法。这套方法适用于深埋隧道爆破施工期间围岩稳定状态、塌方和岩爆灾害的判断,并在此基础上结合地质条件对灾害风险等级进行判定。研究结果表明:钻爆法施工期间围岩稳定、塌方和岩爆3种状态在震源参数空间和微震时间序列趋势中均有独特的特征及规律;围岩稳定阶段仅在爆破后短时间内出现强烈的应力调整;围岩稳定性异常阶段在爆破后微震事件长时间持续活跃且累积能量、累积事件数、累积视体积曲线快速增长,能量指数曲线快速下降。研究结果可为钻爆法施工深埋隧道围岩稳定性判断、灾害预警及防控方案提供重要参考,也可为其他相似的工程提供借鉴。

深井软岩回采巷道围岩松动圈监测分析及支护方案设计

巷道开挖后煤岩体的原有应力平衡状态被打破,深井软岩回采巷道同时受到高水平应力与采动应力的共同作用,应力集中产生的破坏极易形成较大范围的松动圈。以文家坡煤矿4105工作面运输巷为工程背景,采用全景摄像技术进行围岩裂隙发育程度及分布规律监测,并结合现场调研结果得出运输巷围岩松动圈的分布规律。研究表明:在回采过程中,两帮松动圈深度最大达3.5 m,顶板中央松动圈深度最大达1.2 m,巷道肩部松动圈深度最大达6.9 m,巷道底角塌孔现象严重,巷道变形破坏模式为典型的蝶形破坏模式。基于4105工作面运输巷围岩松动圈的分布规律,提出了4105运输巷补强方案,现场工业性试验表明该补强方案取得了预期的支护效果。根据上述研究成果,将自然平衡拱理论与现场松动圈演化规律相结合,对4107工作面运输巷支护方案进行了优化设计,目前方案已取得了良好的效果。

察哈素煤矿31315工作面停采期间巷道变形原因分析

针对察哈素煤矿31315工作面回采过程中因长时间停采导致31315运输巷围岩变形增大的问题,通过顶板围岩裂隙发育特征实测研究了31315运输巷在停采期间的变形破坏原因,并提出了相应的解决措施。为同类条件下工作面开采时回采巷道围岩控制技术方案选择提供了依据。

液态CO_2致裂技术在冲击地压防治中的应用

为解决冲击地压常规解危措施中的难题,研发了冲击地压防治新技术,即液态CO_2致裂。系统介绍了液态CO_2致裂技术的工作原理,在实验室中通过自主研发设备进行压力转化率测试,测试了不同孔壁和泄能头间距与爆破压力的关系,根据实验室研究成果在现场进行了工业性试验。研究实践表明,液态CO_2致裂无明火、可反复使用,是一种新型安全高效的防冲手段。孔壁和泄能头间距越小,孔壁所受压力越大;间距为10~21 mm时,压力转化率为70%~82%;封孔较不封孔压力增大了52.3%。选用直径为50、65 mm两种规格的钻孔进行现场煤体致裂,通过钻孔窥视和光纤监测发现致裂效果良好,研究成果可在高瓦斯冲击地压矿井进行应用。

综放工作面冲击地压的监测预报技术研究

运用包括微震、钻屑法、围岩变形量、顶板离层、锚杆锚索应力综合监测技术手段,提高了冲击地压预测预报的精度。通过冲击地压多种监测技术的研究分析,得出以下结论:微震事件主要沿着断层的走向分布,其周期性与工作面的来压周期也十分的吻合,且工作面一次"见方"时较易发生大能量微震事件;钻屑量随着钻孔深度的增加,其煤粉量成线性增加;受断层切割及回采速度较慢因素的影响,围岩发生变形充分,围岩变形量较大,不利于顶板的维护;实体煤巷道相对于沿空巷道其微震事件、煤粉钻屑量、顶板离层值、锚杆、锚索测力计值均要大,但围岩移近量要小。

钻孔窥视在围岩支护中的应用

以终南山公路隧道2号通风竖井为背景,介绍了钻孔窥视在围岩支护中的应用,通过监测发现在距离洞壁3.5 m范围内岩体损伤较为严重,岩体破坏较为严重,为围岩稳定性及衬砌支护提供了参考数据。

转龙湾矿强采动巷道围岩破坏影响因素与控制对策

为解决转龙湾煤矿二次强采动巷道围岩大变形与控制难题,以转龙湾矿23203工作面辅助运输巷为工程背景,基于现场调研结果与实测资料,分析转龙湾矿二次强采动巷道围岩变形破坏的主要影响因素。结合现场钻孔探测结果,优化支护方案,提出了针对二次强采动巷道采用大直径钻孔卸压方案来吸收巷道围岩内部大变形,改善围岩应力环境。对后序巷道,提出了通过优化工作面接替顺序以及沿空掘巷对策避免二次强采动对巷道的动压影响。

综合超前地质预报在围岩分级的应用研究

为了使围岩分级与实际施工的围岩相一致,综合运用TST技术、超前水平钻孔、监控量测等地质预报技术,重新确定掌子面前方的地质状况,对围岩再次分级。结论得出设计阶段围岩分级主要对指导设计和招投标具有指导意义,而运用TST技术由于距离短、结果更准确;通过超前水平钻孔过程发生的现象可以判别岩性,监控量测表明了接触压力稳定时间的短长和变化率的大小与围岩等级的高低有关。研究内容对类似工程具有参考意义。

宏岩煤矿巷道支护优化设计

为确保宏岩煤矿回风下山巷道支护的可靠性,采用窥视仪观察巷道围岩结构,确定围岩的稳定范围。通过观察,巷道顶板岩层完整性较好,帮部煤体钻孔中3.0~3.8 m范围纵向裂隙发育,煤体松散破碎,完整性较差。通过巷道围岩强度测试可知,首采工作面煤层强度均值为14.45 MPa,普氏系数为1.4,属于中等偏软煤层,稳定性相对较差。因此,分析采取“锚杆+锚索+W钢带补强”联合支护措施,完善矿压监测体系,保障煤矿生产安全。

深埋隧洞施工期围岩变形与应力分析及稳定性评价

通过现场原位多种监测仪器的预埋对大直径TBM法和钻爆法开挖的洞段进行监测,综合分析围岩变形及应力监测成果,深入剖析深埋脆性大理岩在开挖过程中围岩变形及应力调整的特征,把握TBM法和钻爆法两种不同施工方法在不同围岩类别条件下引起的围岩松弛深度及围岩破坏特性,对进一步了解深埋脆性大理岩的物理特性和洞室开挖围岩响应规律具有重要意义。

注浆加固技术在软岩巷道中的应用

针对寺河煤矿二号井15号煤层巷道维护困难的现状,对巷道围岩结构进行了观测分析,并对巷道围岩强度进行了测试,测试结果显示,15号煤层顶板为巨厚坚硬石灰岩,且完整性好;煤体松散破碎。在此基础上分别提出了顶板和两帮加固的支护方案,经过现场工业性试验,有效控制了巷道的变形与破坏,对类似条件下巷道围岩控制具有一定的借鉴意义。

钻孔窥视法在围岩结构测试中的应用

以寺河二号井坚硬顶板水力压裂工程为背景,为探测顶板围岩结构状况和定位合适的切槽位置,利用GD3Q-GA型4D超高清全智能孔内电视,进行了围岩结构窥视。结果表明：在斜长22~25m之间,垂高11~12.5m之间有一层厚度约为400mm的软弱夹层,适宜作为水力压裂切槽位置。

大倾角煤层巷道围岩破裂结构特征探测

有效进行巷道围岩控制的一个重要前提是要明确支护对象,准确、定量地评价巷道围岩工程地质条件和围岩地质结构特征。为此,本文以山西吕梁庞庞塔煤矿大倾角煤层巷道工程地质条件为背景,提出了采用钻孔窥视仪对巷道围岩结构进行全断面探测,实现了巷道围岩结构与破裂范围的精确空间定位。本文的研究为进行大倾角煤层巷道支护形式与支护参数的选择提供了可靠的工程地质依据。

基于钻孔窥视的煤巷锚杆支护优化技术

随着矿井开采深度的不断增加,高地应力造成的煤矿巷道大面积变形严重制约矿井安全生产。对此,以黄陵一号煤矿809回风顺槽为研究背景,采用井下钻孔窥视与理论分析相结合的方法,确定巷道深部围岩变形破坏特征,利用支护参数经验计算公式设计了长高强度锚网索支护方案。研究结果表明,长高强度锚网索支护方案能够将巷道围岩整体变形控制在35 mm内,满足了煤矿实际生产需求。

含泥岩夹层巷道围岩控制技术

文章以某矿5-2煤含泥岩夹层巷道围岩控制为背景,通过对泥岩矿物成分分析及围岩钻孔窥视分析,发现泥岩夹层中所含高岭石和蒙脱石,遇水后易软化形成滑面,易发生错动,巷道顶板破坏深度为0~8 m,两帮破坏深度为0~2.5 m。根据分析结果确定了“泥岩表面封闭防止软化+深部加固阻滑”的支护优化方案,并在现场得到了成功的应用。

浅埋煤层巷道破坏规律及支护技术研究

针对14206工作面辅助运输顺槽围岩变形严重问题,通过围岩变形观测及钻孔窥视对巷道变形破坏原因进行了相关分析,得知锚杆长度小于围岩松动圈厚度是导致锚杆支护系统失效的主要原因。补强支护方案将锚杆长度由2100mm增加到2600mm,并配合钢带及钢筋网使用,工业性试验结果表明,该支护方案能够有效控制巷道围岩变形。

特长隧道施工阶段围岩分级的应用研究

特长隧道长度大、地质复杂,为了使围岩分级与实际的围岩相一致。运用TST技术、超前水平钻孔、监控量测重新确定掌子面前方的地质状况,对围岩再次分级。结论得出设计阶段围岩分级主要对指导设计和招投标具有指导意义,而运用TST技术由于距离短、结果更准确;通过超前水平钻孔过程发生的现象可以判别岩性,监控量测表明了接触压力稳定时间的短长和变化率的大小与围岩等级的高低有关。研究内容对类似工程具有参考意义。

大倾角综采面巷道围岩钻孔窥视分析

为确定塔山煤矿大倾角1302工作面回采巷道的围岩内部活动规律、离层及破坏范围,对巷道围岩稳定行进行评估,为优化支护方案提供参考,借助YTG20岩层记录仪对巷道围岩进行钻孔窥视监测。由监测结果可知,监测范围内没有出现明显的裂隙和大面积的破碎,锚固区内围岩分布呈现不均匀性。