煤矿膏体充填矿压显现规律的充实效应研究

为了研究充实率对采场覆岩运动规律的影响,以岱庄矿为工程背景,首先对充填体特性进行了测试,然后利用Midas/GTS-FLAC^(3D)耦合模拟技术构建了2351工作面膏体充填开采的数值分析模型,模拟研究了采场在充实率为0、80%、85%、90%、95%、100%时的矿压显现规律。结果表明:充填体能有效抑制采场覆岩的移动和变形,充填采场的覆岩一般只出现裂隙带和弯曲下沉带;充实率越高,支承压力同比越小,前方煤体和后方充填体的峰值应力位置距离工作面越近;当采场充实率为100%时,与非充填开采相比,采场塑性区宽度约为原来的5%,支承压力为原来的50%以下。可见,采场覆岩运动的充实效应非常显著,工程实际中应尽可能地使采场充填接顶,以保证充填质量和开采安全。

大断面半圆拱煤巷围岩松动圈厚度测定及分布规律

为研究直墙半圆拱煤巷松动圈的分布规律,运用力学分析和应力波理论对松动圈形成机理进行了解释,以某矿11713回风巷为工程实例,采用Midas/GTS-FLAC^(3D)耦合模拟技术对松动圈形成过程进行了模拟,得出该类型巷道松动圈呈"蝴蝶"形,同时定义了数值模拟中松动圈厚度的计算方法。为验证模拟结果的可靠性,运用超声波测试法对该巷松动圈厚度进行了现场测定。结果表明:松动圈厚度实测值为1.8~2.0 m,与数值模拟得到的2.0 m非常接近,围岩类别为Ⅳ,巷道支护方式由U型棚支护改为锚联网支护,支护能有效控制围岩变形,可以在工程中推广应用。

矿井涌水水源分析的多元矩阵模型及应用

及时准确地识别矿井涌水水源是防治矿井水害的前提。选择Mg^(2+)、Ca^(2+)、Na^++K^+、HCO_3^-、SO_4^(2-)、Cl^-和TDS等常规水化学指标作为水源分析的判别因子,以新庄孜矿28组水样数据构建了水源识别的三元矩阵模型。为检验模型的可靠度,将其用于水文地质条件相近的许厂煤矿涌水水源的识别研究。

沿底留顶煤回采巷道断面形状优化数值模拟研究

以某矿沿底留顶煤回采巷道为研究对象,采用理论分析和FLAC2D数值模拟为主要方法,分析了矩形、直墙半圆形和圆形3种断面形状对巷道围岩塑性区发育特征、应力分布特征和围岩变形特征的影响。直墙半圆拱形断面与圆形断面比较而言,围岩塑性区发育范围、应力分布特征和变形特征降低程度减小;针对沿底留顶煤回采巷道而言,直墙半圆拱形断面是较优断面形式。

采空区侧向支承压力影响巷道围岩稳定性分析

以某矿采空区侧向支承压力影响强烈变形巷道为研究对象,采用理论分析和数值模拟的方法,分析不同煤柱宽度对巷道围岩应力、塑性区和变形特征的影响规律。研究表明:回采巷道与邻近采空区保护煤柱宽度成为采空区侧向支承压力影响巷道变形破坏的主要因素。

属性测度理论及其在煤与瓦斯突出危险性评判中的应用

对属性测度理论进行优化,并将其用于煤与瓦斯突出危险性的评判。选取开采深度、瓦斯压力、解吸速度、煤层强度和节理裂隙发育程度作为煤层突出危险性的评判因子,建立了属性测度评判模型。将其用于评判12个样本煤层的突出危险性并将结论与实际情况作了对比分析,该法的准确率达91.67%。

承压水上膏体充填率与充填体强度对底板破坏深度的影响

为解决承压水上安全开采问题,提出利用膏体充填方法,抑制底板破坏深度,减少突水危险的方法;针对岱庄煤矿下组煤1160采区受承压水威胁的地质条件,利用FLAC^(3D)三维模型,基于不同膏体充填的充填率与充填体强度,模拟了不同推进作业空间宽度下,应力分布、塑性区分布以及位移分布规律。模拟结果表明:当充填率达到95%,充填体最终强度提高到4 MPa时,工作面围岩应力集中系数在2左右,顶底板移近量为200 mm左右,底板破坏深度约为4 m。

大断面硬岩巷道分叉段围岩变形规律的分叉角效应研究

以岱庄矿1160石门联巷为工程实例,构建巷道分叉角分别为30°、45°、60°、75°、90°时的5种数值模型,从应力和应变2个角度研究分叉段围岩变形规律的分叉角效应。结果表明,分叉段顶板最大下沉量及其与分叉点的水平距离与分叉角均存在负相关性,同时拟合出了后者与分叉角之间的似线性方程。分叉段围岩集中应力系数在1.5~3之间,分叉角在45°以下和45°以上时,集中应力和分叉角的负相关性分别为显著和逐渐变弱。可见,巷道分叉角应不小于45°,且分叉段围岩变形剧烈区域应加强支护。