叠加扰动下剩余煤柱应力演化特征分析

针对采掘叠加应力作用下,由于支护时机不合理导致回撤通道围岩灾变失稳问题频繁发生严重影响综采设备安全高效回撤的技术难题,以棋盘井煤矿I030901工作面回撤通道为研究背景,将剩余煤柱应力演化的五个阶段建立剩余煤柱力学模型,将实测参数带入公式后理论确定了叠加应力的起始扰动范围为102.48m。在此基础上,建立FLAC^(3D)数值计算模型反演了工作面前方应力传播规律及剩余煤柱上方垂直应力的叠加影响机制。考虑到作业工序及生产条件影响取富裕系数为1.5,最终确定剩余煤柱宽度小于150m之前,需要对回撤通道完成超前加固。现场实测结果表明,超前应力影响范围为100m左右,模拟结果与理论计算结果具有一致性。

高水速凝砂浆材料密闭墙关键参数设计

针对传统密闭墙工艺复杂、抗压能力差,存在漏风危险等问题,棋盘井煤矿在9^(#)煤工作面采用高水速凝砂浆材料构筑密闭墙。本文分析了工作面巷道及煤层顶底板应力分布和变形规律,确定了合理的密闭墙构筑位置,同时基于高水速凝砂浆材料的物理力学特性,针对不同厚度的密闭墙应力变形进行数值模拟,得到适用的密闭墙厚度,最终确定密闭墙布置在工作面顺槽内,距大巷6 m,厚度为3 m。

近断层巷道非对称大变形机理及控制技术研究

针对回采巷道在断层和采掘扰动影响下产生非对称大变形的技术难题,以棋盘井I030902回风巷为研究对象,采用理论分析、数值模拟和现场试验相结合的方法,研究了不同断层煤柱宽度下的巷道围岩应力特征、位移以及塑性区扩展规律,分析了近断层回采巷道围岩产生非对称大变形机理,结果表明:断层破碎带应力异常、岩体强度低、支护体系均匀承载效果差是巷道非对称变形的主要原因。结合围岩变形特征及数值模拟反演结果,提出了一种“全锚索+注浆加固”联合支护技术。监测结果表明:修复后60 d内,回风巷两帮最大收敛量为182 mm,顶底板移近量最大为176 mm;工作面回采期间,测站1~#两帮最大变形为463 mm,顶底板移近量最大为485 mm,该方案可有效改善断层区域巷道围岩应力环境,降低围岩塑性区的发育程度,确保回采巷道正常使用。

高水砂浆密闭参数及围岩压力耦合研究与应用

针对棋盘井煤矿0903工作面顺槽地质条件,提出了高水速凝砂浆材料构筑密闭墙方案。通过正交试验设计、PFC-FLAC离散—连续耦合计算数值模拟方法,研究了高水速凝砂浆材料水灰比、密闭墙厚度和围岩压力对密闭效果的影响,拟合了密闭墙损伤值计算公式。根据矿压监测结果,确定了水灰比1.5:1的高水速凝砂浆材料构筑密闭墙。