厚硬顶板悬顶致灾机理及切顶控制技术研究

针对侧向厚硬悬顶下临空巷道围岩变形大、失稳风险高的问题,以大同马脊梁煤矿3810工作面运输巷为工程背景,建立了厚硬侧向悬顶力学模型,确定合理切顶位置理论值为内错煤柱3.98 m。建立UDEC数值计算模型,分析了厚硬悬顶长度、断裂位置对煤柱应力分布及3810运输巷围岩变形的控制效果,结果表明:降低悬顶长度、在煤柱上方合理位置断裂,能够有效降低煤柱侧向应力集中程度,减少巷道围岩的破坏范围及变形。根据分析结果,确定煤柱采空区侧厚硬悬顶进行切顶卸压控制,促使厚硬顶板及时垮落,提高采空区顶板垮落带高度,从而降低煤柱承载的载荷并为煤柱提供侧向约束,提高煤柱承载性能。提出了厚硬侧向悬顶水压致裂切顶卸压控制方案并应用于现场,结果表明:3810运输巷采取水力压裂切顶措施后,巷道围岩变形得到显著改善;切顶后巷道两帮最大值移近量为600 mm,顶板最大下沉量为277 mm;相对于未采取切顶方案的区段,巷道变形量分别降低39.6%(两帮)、31.8%(顶板),巷道有效断面能够满足矿井安全高效生产的需要。

托顶煤巷道易片冒顶板变形机理与超前导管预注浆控制技术研究

目的 为探究厚煤层易片冒区域托顶煤巷道顶板变形破坏机理,并对易片冒区托顶煤巷道顶板进行有效控制,方法 以常村煤矿2701工作面皮带运输巷为例,通过等截面梁理论分析托顶煤巷道顶板破断成因,研究托顶煤巷道顶板的稳定性与巷道宽度和顶煤强度的关系。通过极限平衡准则得到巷帮位移的计算公式,证明托顶煤巷道具有帮顶协同变形机制。建立托顶煤巷道数值模型,研究巷道埋深、侧压系数、顶煤厚度和顶煤强度与托顶煤巷道围岩稳定性的关系。结果 结果表明:巷道埋深越大,其对托顶煤巷道两帮稳定性的影响越大;侧压系数的增加对巷道两帮和底鼓量的影响更大,对顶板影响较小;顶板下沉量与顶煤厚度呈正相关,底鼓量则与顶煤厚度呈负相关;顶煤强度的增加使巷道顶板下沉量与两帮移近量均近似呈线性减小趋势,底鼓量基本保持不变。结论 通过幂律型流体柱形渗透注浆扩散理论得到超前导管注浆半径,由此提出托顶煤巷道超前导管预注浆帮顶联合控制技术,成功控制易片冒托顶煤巷道顶板冒落问题,可为类似地质条件的托顶煤巷道顶板控制提供借鉴。

规模化屋顶光伏接入配电网的建设决策

围绕规模化屋顶光伏的选优建设问题,提出一种规模化屋顶光伏建设方案的综合评价方法。基于屋顶光伏建设的相关方分析,从供电影响侧、环保侧、经济侧、市场侧角度构建一套适用于屋顶光伏建设决策的综合评价指标体系,供电影响侧考虑并网运行质量与匹配度,环保侧体现绿色低碳效益,经济侧关注投资建设效益,市场侧反映应用参与度与接受度;采用层次分析-G1结合赋权法、改进的基于指标相关性的指标权重确定法分别求解指标主、客观权重,并通过改进的最小偏差组合赋权模型确定指标综合权重,采用优劣解距离法完成方案的评价与决策。算例仿真结果验证了所提方法的有效性。

基于压裂扁球体的端头悬顶双向拉链式水力压裂控制技术

采煤面端头三角区悬顶垮落不及时,易出现周期性破断而导致隅角瓦斯超限,严重影响矿井安全的问题。为了解决端头悬顶的问题,揭示了采煤面端头三角区悬顶机理,据此提出了沿巷道方向和竖向的双向拉链式压裂方法;提出了沉积岩层水压裂缝扁球体压裂模型,计算出扁球体的长轴和高度,据此计算出压裂半径和压裂层位;顶板压裂过程中,水压力20~30 MPa,水压裂缝水平扩展半径5~7 m,竖向扩展长度2~3 m,水压裂缝呈扁球体扩展形态,验证了水压裂缝模型的准确性;通过双向拉链式水力压裂的现场应用,悬顶距离由压裂前的20 m减小为3~5 m,悬顶长度减小了80%,悬顶问题得到有效改善,证实了双向拉链式水力压裂方法的有效性。

深井岩巷空顶区失稳及安全空顶距研究

为解决深井岩巷掘进过程中空顶区冒顶、片帮的安全问题,以吕家坨矿-950四采区回风道为工程背景,综合采用理论分析与数值模拟相结合的方法开展研究。运用卡斯特纳公式计算了巷道开挖之后塑性区半径为3.19 m,以此为基础建立了一端简支一端固支的空顶区岩梁力学模型,推导出了最大空顶距表达式。研究结果表明,-950四采区回风道的安全空顶距为2.6 m;运用GDEM模拟分析了不同工况下围岩的应力和损伤情况,模拟结果表明前方岩壁的支撑作用要明显高于后路锚杆对顶板的支撑作用,Ⅲ型工况下围岩的应力和损伤情况与Ⅱ型工况相差不大,考虑炮孔深度受限,空顶距为2.4 m时较为合适。

坚硬灰岩顶板破断对煤层底板破坏特征

为研究坚硬灰岩顶板破断对煤层底板变形破坏的影响,以黄河北煤田邱集煤矿111107工作面为背景,基于顶板岩体破断动载应力函数,运用FLAC^(3D)模拟了坚硬灰岩顶板破断对采空区底板的破坏过程,对比了不同动载幅值下采空区底板破坏特征,基于深孔聚能爆破预裂技术,设计了爆破切顶方案,为坚硬灰岩顶板工作面安全开采提供保障。模拟结果表明:动载作用前后底板破坏范围和深度有明显增加,底板最大破坏深度达12 m,动载作用结束以后,残余应力波仍持续影响采场底板,直到灰岩顶板破断150 ms后,采场底板的动力响应才全部结束;随着动载幅值增大,底板破坏范围逐步增大;在持续时间相同的条件下,当幅值小于10 MPa时,动载作用前后底板破坏变化不明显;当幅值大于10 MPa时,动载作用前后底板破坏有明显变化。

复杂目标电磁散射特性分析中的几何建模

利用积分方程方法进行复杂导体目标电磁散射特性分析必须综合考虑电磁问题和几何外形的共同建模 ,几何建模是电磁建模的基础 ,直接关系到电磁计算的精度与复杂度。建立复杂目标的几何外形需按照一定的原则对目标进行网格划分。本文针对复杂导体目标提出了几何建模和网格划分的原则 ,利用ANSYS的APDL语言建立了复杂目标的几何模型 ,以roof top基函数和曲面RWG基函数为例 ,给出了符合电磁计算要求的几何数据。

煤矿爆破切顶卸压沿空留巷开采技术应用

该文以某煤矿的回采工作面为例,探究爆破切顶卸压沿空留巷开采技术的应用策略。采用双向聚能爆破技术进行顶板预裂,通过合理设计切顶高度、切顶角度以及炮孔间距等关键参数,提高爆破预裂效果,保证巷道围岩的稳定性。在完成爆破后进行煤层开采,使用锚索支护和U型钢支护,提高巷内支护效果;使用工字钢和U型钢档矸支护,防止矸石对围岩的侧向冲击,为煤矿安全作业创造有利环境。

膏体充填开采顶板稳定性影响因素分析

膏体充填开采顶板稳定性控制的效果受上覆岩层载荷、煤体、充填体的力学特性等因素影响。为了研究膏体充填开采条件下顶板稳定性的影响因素,本文以新河煤矿5303充填工作面为工程背景,基于弹性地基梁理论,建立了膏体充填开采煤壁-支架-充填体控顶力学模型,推导了直接顶挠度的解析解,分析得到充填体弹性地基系数和上覆岩层载荷是影响采空区顶板最大挠度的主要因素;煤壁弹性地基系数是影响充填采场顶板最大挠度的主要因素,结合相关参数给出了直接顶挠度随各影响因素的变化规律,并提出了膏体充填开采顶板稳定性控制方法。

凌志达矿坚硬顶板切顶卸压与巷道支护方法研究

针对凌志达矿15218工作面坚硬顶板条件回采过程中导致的巷道变形严重问题,采用理论分析、数值模拟与现场监测相结合方法,系统研究了坚硬顶板切顶卸压及巷道支护方法。结果表明:顶板基本顶K2灰岩为关键层,由于顶板泥岩与K2灰岩总厚度达8.12 m,应保证切顶高度大于8.12 m;对工作面顶板实施切顶卸压后,能够在一定程度上切断高应力传导路线,使应力发展不会朝向煤柱及临近工作面巷道,有利于巷道及煤柱的稳定,对坚硬顶板实施切顶卸压可以取得良好的卸压效果,数值模拟确定合理切顶高度与角度分别为9 m与15°。研究提出了在巷道顶板中部实施超前预裂爆破切顶卸压方法,以及“锚杆+金属网+钢筋梯子梁+锚索”的巷道联合支护技术。通过现场实践,顶板下沉量降低了43.1%,底板底鼓量降低了31.5%,煤柱帮移近量降低了36.1%,回采帮移近量降低了36.2%,巷道变形得到了良好控制。

坚硬顶板气相切顶预裂卸压技术应用研究

坚硬顶板采场存在垮落困难或步距较大的问题,这导致矿压显现剧烈、围岩严重变形以及高成本低效返修等一系列难题。为了解决这些问题,利用气相切顶预裂卸压技术的高安全性和高效能等优势,综合实施“超前实施,联合治理”策略来控制采场围岩。基于对采场采动应力分区分析的研究,系统设计了气相切顶预裂卸压方案的具体参数,并成功地将其运用于现场。在实施过程中,通过使用高压注水和监测围岩变形等手段验证了气相切顶预裂卸压技术的良好效果。该研究成果为类似坚硬顶板条件下的采掘工程提供了宝贵经验。

煤矿井下坚硬顶板作业面初采卸压工艺方案

针对山西乡宁焦煤集团有限责任公司台头煤矿8116综采面顶板硬度大、难以自行垮落、来压强度大、安全性差的不足,建立了硬质顶板的简支梁力学模型,对该模型下的顶板受力情况进行了研究,确定了垮落步距和顶板厚度及顶板抗拉强度有关,针对性地提出了作业面的初采卸压工艺方案,对预裂爆破方法和预裂爆破工艺流程进行了重点分析。根据在井下作业面的实际应用,作业面初采卸压的方案能够显著减少初采时的来压步距和来压强度,极大地提升了井下作业的安全性。

矿井综放工作面安全高效回采技术研究

针对山西某矿13102综放工作面在进行放顶煤作业时,在初采阶段存在悬顶面积大,在回采阶段存在顶煤放煤效果差及在推采作业中易发生推采上窜下移等不足,为有效解决上述问题,基于13102综放工作面工程概况,提出了可通过进行水力压裂切眼顶板,对推采放煤工艺进行改进优化等措施来提升放煤效果,经综合应用这些措施后,13102综放工作面很少再出现大面积悬顶现象,顶煤垮落也更及时、更均匀,放煤头尾安全出口也更畅通,实现了安全高效放煤,取得了较好的放煤效果,可为类似工况下的综放工作面安全高效开采提供参考。

切顶留巷巷道围岩变形及压力规律研究

依据某煤矿29#层左五采煤工作面切顶留巷巷道顶底板位移、围岩压力实时监测数据,分析研究了留巷巷道顶底板变形及围岩压力变化的时空演化规律。结果表明:工作面推进期间,留巷在滞后工作面20~120 m,围岩变形较为严重;滞后工作面120~200 m,围岩变形速度开始放缓,趋向稳定状态;滞后工作面200 m之后,围岩基本达到稳定状态。在空间分布上可将0~120 m留巷划为压力稳定区,120~240 m划为压力降低区,240~360 m划为压力升高区。研究结果可为相似条件工作面留巷巷道的稳定控制和支护设计提供依据。

南阳煤业综放工作面坚硬顶板控制技术研究

针对南阳煤业3#煤层顶板岩层厚度大、硬度大不易垮落的问题,提出在开切眼和回采巷道同时布置爆破孔,对顶板岩层进行爆破弱化处理。采用理论分析、数值模拟的方法确定了爆破方案及爆破孔参数,并且在南阳煤业3203综放工作面进行了现场试验。结果发现,对顶板进行爆破弱化处理后,顶板岩层垮落效果良好,顶煤冒放性明显提升,顶煤回收率可达86%。

黔东地区锰矿顶板基于LEC法的分类分级管理研究

黔东地区锰矿资源丰富,均为沉积型碳酸锰矿,矿体呈层状、似层状产出,与围岩产状基本一致。通过研究黔东地区锰矿开采揭露的顶板围岩稳固性及组合特征,归纳总结了该地区锰矿顶板围岩特征,即含锰岩系特征。根据含锰岩系特征对锰矿顶板进行分类。考虑到不同类型的巷道或采场在不同类型顶板围岩中的安全要求、时间要求、稳定性要求、允许的空顶跨度及人员密集程度等影响因素,采用作业条件危险性评价法(LEC)对不同巷道或采场的顶板围岩风险等级进行了评估,将其划分为红、橙、黄、蓝4个级别,分别对应重大风险、较大风险、一般风险和低风险。同时,将顶板危险性进行量化分级,分为Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ4个级别。针对不同风险等级的顶板,提出相应的分级管理措施,以实现顶板分级管理,有效地降低顶板事故的发生率,确保安全生产。

坚硬顶板预裂爆破技术在综采工作面的应用

煤矿开采期间,工作面顶板区域一旦发生大面积垮落现象,容易发生瓦斯含量超标、顶板事故等各种事故。事故的发生不仅会影响煤矿开采作业的进行,造成巨大经济损失,而且可能会发生人员伤亡。为了保证煤矿开采顺利进行,减少事故的发生,针对综采工作面,应当加强对坚硬顶板预裂爆破技术应用的探讨。

某山区公路隧道冒顶塌方原因分析及处理措施

文章从山区高速公路隧道塌方研究现状入手,从多个方面分析了造成隧道塌方的原因,重点介绍洞顶地表处理和洞内加固法的应用。该法针对围岩地质条件复杂、洞顶覆盖层厚度较薄的隧道塌方,具有操作方便、经济安全等优点,可为同类隧道塌方处理提供借鉴参考。

施工电梯基础与地下室顶板一体化深化设计思路与施工要点分析

在逆作法施工中,一般以地下室顶板为界面层,向上施工主体结构,向下开挖土方并施工地下室结构,导致施工电梯基础无法像常规项目设置在顶板上并下设回顶支撑。为解决以顶板为界的逆作法项目施工电梯基础无法回顶的问题,需找到一种与地下室顶板相结合的免回顶支撑施工电梯基础。该文以勤诚达云邸项目施工电梯基础深化设计为例,仔细分析施工电梯基础定位位置、原有结构梁板位置及受力要求,通过改变板厚度、调整配筋、增加受力梁和把控施工过程等,详细阐述逆作法项目中施工电梯基础与地下室顶板一体化、免回顶支撑的深化设计思路与施工要点。

迎采小煤柱尺寸优化及切顶卸压技术研究

针对N1105工作面小煤柱尺寸留设不合理导致的巷道变形严重问题,采用理论分析、数值模拟与现场监测相结合的方法,研究了对迎采小煤柱优化及切顶卸压技术。研究确定合理小煤柱宽度为9 m;当切顶高度由13 m增加至14 m时,巷道应力及位移下降趋势较缓慢,由此确定合理切顶高度为13 m;随着切顶角度的增加,巷道煤柱帮应力及顶板位移呈现先降低后增加趋势,当切顶高度为20°时,煤柱所受应力及巷道变形最小,由此确定合理切顶角度为20°。研究设计了迎采小煤柱双向聚能张拉爆破切顶卸压方法,以及顶板切缝附近“单体柱+金属铰接顶梁”加固方法。通过工程实践,巷道顶板下沉量降低了47.8%,两帮移近量降低了59.1%,巷道变形得到了有效控制。