回采巷道冒顶隐患级别分析

针对回采巷道内高冒顶风险区域无法及时发现、辨别的难题,建立了顶板岩层稳定跨距判别公式,结合现场工程实践,分析在考虑多影响因素的条件下,不同岩性、结构组合的顶板岩层稳定性,得出巷道冒顶隐患级别区划。结果表明,同一巷道不同区域冒顶隐患级别不同,以稳定岩层层位作为划分顶板冒顶隐患级别的指标分成Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ共4级;试验巷道顶板的整体稳定性属中等,以Ⅱ级区域为主,占巷道长度的77.76%,冒顶隐患级别最高Ⅳ级区域位于巷道668—740 m间,占9.47%,该段发生冒顶事故的概率较高,属于需要进行重点监控的区域。

巷道复合顶板变形破坏特征与冒顶隐患分级

煤层顶板岩性复合及分层厚度变化大,稳定性差异显著。针对巷道层状复合顶板条件,采用现场探测、数值模拟、理论分析等方法,研究了顶板岩层结构分类、顶板变形破坏特征与平衡结构及冒顶隐患评价。研究表明:巷道复合顶板岩层结构可分为坚硬岩层、软弱岩层、下软上硬、下硬上软、软硬渐进、硬软相间及软硬相间等7个类型。对于较差的顶板岩层结构,在层面和节理影响下,巷道顶板下位分层形成离层、随动稳定状态的铰接岩块结构及亚稳定状态的裂隙弯曲结构,其范围和承载能力与顶板岩层结构类型有关,顶板变形和锚索延伸量呈现不协调性。采用锚索是否破断失效作为分级指标,建立了冒顶隐患的分级方案,划分了典型顶板岩层结构的隐患等级,对3个级别的冒顶隐患进行了安全评估。

顶板冒顶隐患分区预测模型及应用实践

为解决井下大断面巷道的支护安全问题,参考行业内学者对巷道冒顶机理和顶板稳定性影响因素研究理论,将数学分析和实测考察相结合,通过层次分析法、加权平均法处理不同因素对顶板稳定影响权重;建立指标量化准确、考察简便、层次清晰的顶板稳定性评价体系和冒顶隐患分区预测模型;经过锦界矿开切眼应用实践,该方法预测分级准确,可对薄弱危险区域支护进行针对性的补强完善。

基于巷道顶板岩层强度识别的支护参数优化研究

为了降低由于顶板岩层岩性、结构、组合发生变化而引起的顶板事故发生的概率,采用顶板窥视仪对巷道顶板进行观测,识别巷道顶板岩层强度,对巷道顶板的冒顶隐患区域进行预测,合理优化设计巷道顶板支护参数。通过对试验矿井井下1 000 m巷道的实际观测,优化锚索支护参数改善支护缺陷,减弱支护过剩巷道的支护强度使之达到合理。结果表明:试验巷道的冒顶隐患区域能被及时发现,支护参数得到及时改进,降低了冒顶风险,节余锚索长7 383 m。按照巷道顶板观测数据改进支护参数,能够提高巷道顶板的安全性,避免由于巷道顶板强度不确定而浪费支护材料。

弱粘结复合顶板煤巷锚杆(索)支护设计方法研究

为了实现弱粘结复合顶板矿井巷道差异化定量支护设计,保证巷道安全、降低支护成本,提出了以巷道冒顶隐患分级为基础、以冒顶控制为核心的分区域锚杆(索)理论计算支护方法,给出了各级别冒顶隐患巷道支护参数定量计算公式,形成了弱粘结复合顶板煤巷支护设计参照标准,并应用该标准对李家壕2-2中煤11211运输巷道进行了支护设计,现场监测结果表明,支护设计能够较好地满足工程要求,保证巷道安全。

煤巷复合顶板岩层失稳判别方法与冒顶隐患分级

针对同一巷道不同区域复合顶板垮落问题,建立了巷道复合顶板岩层过梁结构力学模型,获取巷道顶板岩梁破断失稳形态和极限条件,提出了巷道复合顶板岩层失稳判别方法,探讨了巷道复合顶板破坏失稳与岩层定量关系影响因素,建立了巷道复合顶板冒顶隐患级别划分指标体系,给出了隐患分级方法,将巷道冒顶高度作为冒顶隐患的分级指标,开发了巷道复合顶板稳定性判别软件,掌握了石圪台矿2-2煤顶板冒顶隐患级别区划特征,给出了基于巷道冒顶隐患分级的回采巷道顶板支护参数设计方案,实现差异化支护设计的同时,减少支护材料浪费,降低高冒风险巷道的事故发生概率。