顶板岩层特性对煤体冲击影响的数值模拟

利用离散元程序UDEC4.0对煤层上覆顶板岩层的物理、几何属性及运动状态对煤体冲击矿压危险性的影响规律进行了模拟研究.结果表明,煤层上方岩层的悬顶长度、岩层厚度和强度对冲击矿压的危险性均有影响.从周期来压步距的一半开始,煤体的冲击危险性显著升高;顶板释放的能量与岩层强度呈对数关系、与顶板厚度呈指数关系,坚硬、厚层顶板岩层相对较软弱、较薄岩层会对煤体产生更为强烈的扰动,致使冲击矿压危险性升高;另外,处于运动态的顶板岩层的诱冲能力远超过处于稳态的顶板岩层.可通过弱化顶板岩层强度、缩短悬顶长度等措施防止或降低冲击危险性,济三煤矿6303工作面通过顶板爆破进行防冲的工程实践证明了研究结果的有效性.

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。

深部侧空条件下顶板岩层分区破裂探测研究

采用YTJ20型岩层探测记录仪,对新汶孙村煤矿埋深1300m、侧临采空的2222东回风巷内顶板破裂分区进行探测研究,结果表明:深部高应力是深部岩层分区破坏的根源;在侧空开采条件下,处于深部高支承压力集中的区域,顶板岩层内分区破裂数量将大于处于卸荷、大变形区域岩层分区破裂数量,但受岩层沉降大变形的影响,沿着卸荷、大变形区域岩层内原宽裂缝或离层的下部,在张裂作用下破裂区将进一步扩展,因此可以通过观测离层来确定深部较大尺度岩层分区破裂的位置;同时,岩性对分区破裂有一定的影响,粉砂岩比砂岩更易出现分区破裂现象。研究结果为进一步研究深部关键层结构及其力学特征,深部岩层分区破裂和深部岩石力学致灾机制之间的关系提供依据。

复合顶板软弱岩层外错式相邻区段巷道联合支护技术研究

为解决传统巷道布置条件下复合顶板软弱岩层沿空巷道存在顶板易变形、易失稳、易冒落,无法长久维持巷道围岩稳定性等一系列难题,本文基于错层位外错式巷道布置方式,利用相邻区段间巷道空间化结构关系,提出综放复合顶板错层位外错式相邻区段巷道联合支护技术,分析该支护技术的围岩控制作用机理。采用FLAC^(3D)数值模拟软件对错层位外错式巷道布置条件下相邻区段巷道联合支护方案进行研究,并与传统巷道布置下常规支护方案进行对比。模拟结果表明:采用错层位外错式巷道布置和相邻区段间巷道联合支护技术为核心的综合围岩控制措施,可加强易离层垮落顶板的支护强度,使围岩应力在联合支护的作用下趋于均衡,从而最大限度地发挥支护体系的支撑作用,达到巷道稳定的目的。

浅部岩层冒顶隐患级别的数值模拟研究

为了找出浅部岩层类型与巷道顶板冒顶隐患级别的关系,采用RFPA软件,模拟不同类型岩层条件下的顶板岩层变形破坏特征。结果表明:浅部岩层的强度指标决定了巷道破坏范围,直接影响到巷道冒顶隐患级别,冒顶风险按照软—韧型、软—脆型、中硬—韧型、中等强度—中等刚度型、硬—韧型、硬—脆型岩层的次序降低;岩层刚度决定了顶板岩层的破坏形态,对冒顶隐患级别的影响权重小于岩石强度;对浅部岩层为硬—韧、硬—脆型顶板采用单一的锚杆支护即可保证巷道不发生冒顶事故。

深部回采巷道施工岩层压力控制分析

文章从山东省兖州市各煤矿的生产实际出发,分析深部回采巷道施工岩层的压力状况并阐述其控制方法,提出了做好巷道支护的具体方案和措施,同时指出在巷道安全防护中应当注重观测和预报工作。

采场顶板失稳机理的分析及控制

采煤工作面顶板状况直接关系煤矿的安全生产和经济效益。本文从影响顶板稳定的因素入手,分析了全部垮落炮采工作面的顶板失稳的机理,同时提出了有效控制措施。

梅花井矿601大采高工作面覆岩关键层及来压步距研究

关键层运动对采场矿压显现、覆岩移动与地表沉陷及采动裂隙场分布有着重要的意义，为了确定梅花井矿关键层位置，文章采用矿压观测、岩石密度试验、单轴压缩及变形试验等方法，确定梅花井矿601大采高工作面覆岩力学性质和周期来压特征，并通过计算机编程计算硬岩和关键层。结果说明C6岩层为主关键层，C8为亚关键层，C6关键层步距为17．88m，与矿压观测结果对比，基本顶来压步距为13～26m，两者结果比较吻合。

人造-天然复合岩层冒落机理数值模拟研究

当下向分层胶结充填法转为无底柱分段崩落法时,需要诱导顶板胶结充填体和上部围岩构成的人造-天然复合岩层冒落形成覆盖层。以某大型有色金属矿山为工程背景,采用非连续变形分析方法对人造-天然复合岩层的冒落机理、模式及过程开展数值模拟研究,结果表明,由于胶结充填体强度较低且顶板围岩富含连续性较好的光滑陡立节理,加之矿区存在较为显著的水平构造应力,导致矿山在崩落法回采过程中顶板复合岩层极易突发直贯地表的大规模冒落,需要严格防控大规模冒落带来的气浪冲击危害和冲击振动危害,在实际生产中建议采用均匀扩展采空区和预留散体矿石等预防措施。

“复合”顶板的有效控制

通过生产实践 ,在复合顶板的管理方面提出了行之有效的几点做法。

软岩地段双线隧道挑顶施工技术

隧道施工软岩地段的斜井挑顶是一项关键技术。针对贵广铁路天平山隧道炭质页岩地段双车道斜井挑顶施工,从施工方案、技术要点、施工组织、施工注意事项等方面进行了详细阐述,就软岩变形、喇叭口结构复杂,提出了确保工程质量、施工安全的措施。

LBY-Ⅲ型顶板离层指示仪在五沟煤矿中的应用

分析了LBY-Ⅲ型顶板离层指示仪的机构特点和仪器的技术指标,结合该仪器在五沟煤矿中的应用,详细地介绍了LBY-Ⅲ型顶板离层指示仪的安装应用过程,指出了该仪器能为岩层的分离提供渐进式的早期预报,具有显著的经济效益和社会效益。

孤岛工作面岩层地应力分布及顶板垮落规律分析

为了孤岛工作面的安全回采和支护方案的设计,以许厂煤矿4303孤岛工作面为研究对象,在孤岛工作面工程地质条件的基础上,对孤岛工作面岩层力学特性及渗透性进行了测定,并通过应力解除法获得岩层地应力大小。研究结果得到了孤岛工作面地层最大最小主应力的分布规律以及地层应力场的屈服状态,并最终确定了孤岛工作面顶板的垮落规律。

坚硬顶板条件下防治冲击地压的措施

煤层上覆岩层中的坚硬厚层砂岩顶板是引起冲击地压发生的主要因素之一。以砚北煤矿250205工作面开采为例说明采用顶板注水软化、钻孔卸压、顶板预裂爆破和强制放顶等手段可使坚硬顶板集聚的弹性能释放或转移,降低煤岩体应力集中程度和冲击倾向性,治理效果良好,从而消除诱发冲击地压的根源。

倾斜软硬交互岩层双基本顶切顶留巷围岩控制技术研究

对倾斜软硬交互岩层双基本顶切顶留巷围岩控制难题,阐明了该地质条件下采空侧-顶板-实体煤帮综合护巷机理,针对性地提出了采空区侧“U型钢插顶插底+高强锚索补强+金属网挡矸护帮”、留巷顶板“槽钢桁架锚索+切顶锚索+单体柱撑顶”、实体煤帮“槽钢桁架锚索强力锚固”的综合控制技术;提出了布孔形式、布孔间距及角度、布孔深度、装药参数及封泥长度等爆破切顶参数。现场结果表明:9.5 m深度的切顶孔利于倾斜软硬交互岩层切顶留巷围岩控制,切缝侧顶板与实体煤帮稳定后的最终变形量约为192 mm与119 mm,保证了下工作面安全回采。

切顶卸压沿空留巷支护方法研究

为了研究哈拉沟煤矿切顶卸压沿空留巷支护问题,采用数值模拟与实验方法对切顶卸压沿空留巷矿压特征与支护方法进行了系统分析。结果表明:切顶卸压沿空留巷方法可以切断巷道与采空区顶板覆岩的应力传导路径,使顶板一定范围出现应力卸压区,有效控制巷道变形发展;巷帮采用U29型钢结合钢筋网支护,巷内超前区采用排距为1m的单体液压支架,滞后区采用液压支柱联合U型钢,稳定区采用“一梁三柱”支护方法,可取得较好的支护效果,保障了哈拉沟煤矿切顶卸压沿空留巷巷道围岩的稳定性。

巷道顶板岩层冒顶隐患分级技术研究

为了对巷道层状顶板岩层失稳破坏机理进行深入分析,确定巷道顶板岩层冒顶隐患分级,分析了冒顶机理,主要包括稳定岩层厚度变化、锚杆锚索的锚固段位于软弱夹层内、顶板存在小断层、岩层内生节理发育、构造引起巷道应力集中等因素,然后确定了破裂高度分级指标,研究了冒顶隐患分级方法,并以某煤矿为例,分析了该煤矿顶板冒顶隐患分级。研究对发现巷道内高冒顶风险区域以及控制和预防巷道冒顶事故的发生具有重要的意义。

李雅庄矿复合顶板巷道锚索破断原因分析

李雅庄矿6122巷为复合顶板巷道,在掘进过程中出现了大面积的锚索破断现象,针对该情况进行了锚索力学性能测试、巷道顶板岩层窥视,同时结合巷道支护情况,最终确定该巷道锚索破断的原因为:锚索力学性能不稳定,部分锚索力学性能指标不符合行业标准要求;巷道顶板2.0 m位置有一处明显的离层,而顶锚杆长度为2 m,导致锚索在该位置受拉伸和剪切复合应力影响易破断。把锚杆长度改为2.4 m后,没有出现锚索破断现象,巷道支护效果有了明显改善。

复合顶板回采技术实践

介绍了综采工作面复合顶板回采假顶技术和穿层技术在平煤六矿综采工作面回采中的实践,从设计方案、关键技术、实施效果等方面进行了较为详细的阐述。

单一关键层坚硬顶板沿空留巷可行性研究

针对单一关键层坚硬顶板回采工作面进行科学有效的沿空留巷的问题,以荣泰煤矿10102回风巷沿空留巷作为研究对象,采用理论分析和结合实际的方法,分析了预留巷上覆岩层动静荷载及岩层运动的影响、顶板断裂位置、超前采动对预留巷的支护影响等,建立了反映顶板基本特性的力学模型,对其可行性进行分析研究。结果表明,单一关键层坚硬顶板回采工作面沿空留巷是合理可行的。