基于UDEC的锚杆支护数值模拟研究

平禹煤电四矿开采煤层为松软煤层,工作面采用工字钢或U型钢架棚支护已经不能满足要求。根据工作面生产地质条件,建立了锚杆支护的数值模拟模型,煤层采用软化模型,其余为摩尔—库仑模型。通过模拟试验,分析了锚杆直径、锚杆长度和锚杆支护间排距对巷道支护效果的影响。模拟结果表明,选用下列支护形式可以满足要求:锚杆直径为20 mm,顶板、两帮锚杆长分别为2.4,2.6 m,顶板、上帮、下帮锚杆间排距分别为800 mm×800 mm,700 mm×800 mm,600 mm×800 mm。     

马口矿巷道支护效果监测及分析

马口矿工作面为近距离煤层开采,目前运输巷采用的锚杆支护排距是760 mm×760mm,为监测支护效果,并分析矿压显现规律,对运输巷的围岩位移、巷道离层和锚杆受力情况进行现场观测。分析检测结果得出:巷道顶板围岩内部位移较为均匀,而且位移量较小,表明顶部锚杆起到了重要的作用;从施工过程和矿压观测结果看,支护排距选择760 mm×760 mm的支护方案,支护效果良好。     

莒山煤矿92505薄煤层工作面矿压规律研究

与厚及中厚煤层相比,薄煤层工作面受限于作业空间,开采及支护难度较大,机械化程度较低,安全事故偏多,了解薄煤层工作面矿压规律更有利于现场安全生产。文章以莒山煤矿92505薄煤层为工程背景,以理论分析及现场监测的方法,对薄煤层矿压规律进行了分析研究,结果表明:液压支柱可以满足工作面的支护要求,而且超前支护30 m是合理、安全的。     

金川二矿大体积充填体下玻璃钢锚杆合理支护参数研究

针对金川二矿区大体积充填体下玻璃钢锚杆合理支护参数问题,基于正交试验设计方法,选取锚杆的长度、锚杆直径、锚杆间距、锚杆排距和喷射混凝土厚度５个主要参数,对不同参数组合方案下的支护效果进行数值计算,以巷道变形、塑性区体积和经济成本作为评价指标,采用极差分析法和矩阵分析法分析了各参数对支护效果的影响.结果表明:锚杆长度为２．２m,锚杆直径为２０mm,锚杆间距为１．２m,锚杆排距为０．８m,喷射混凝土厚度为１００mm 时,支护效果最好;各参数对支护效果影响的主次顺序为喷射混凝土厚度、锚杆排距、锚杆间距、锚杆直径、锚杆长度.研究结论为金川二矿区大体积充填体下玻璃钢锚杆支护参数的合理选取提供理论依据.     

综放破碎顶煤全煤回采巷道锚杆支护研究与实践

根据下沟煤矿破碎顶煤全煤回采巷道围岩地质条件,采用非线性数值分析软件FLAC对巷道支护参数进行了较为详细的多方案分析。结果表明,选用锚杆直径20mm,长度2200mm,间排距1m的联合支护方案是合理的。现场矿压实测也表明支护参数选取合理,支护效果较好,可为类似条件下应用提供参考。     

王庄煤矿薄煤层半煤岩巷锚杆支护设计

以王庄煤矿4007工作面胶带顺槽为例,综合极限平衡区和非弹性区、组合拱锚杆支护设计理论,结合薄煤层半煤岩巷围岩特点,提出顶板选用直径16 mm,长度2.0 m的螺纹钢锚杆支护,锚固长度为0.50 m,锚杆间排距为0.9 mX0.9 m,取消帮部锚杆。现场施工后,巷道变形量稳定,顶底板最大移近量为160 mm,两帮最大移近量为114 mm。在保证巷道围岩稳定的情况下,节约了大量支护材料,提高了支护效率。     

高河矿回采巷道支护参数分析及优化

采用理论分析与数值计算方法对高河矿W4302回风顺槽支护参数进行分析,确定锚杆直径取22 mm、锚杆合理长度为2.4 m、锚杆合理间排距为800 mm×900 mm,锚索合理长度为8.3 m,间排距1400 mm×900 mm.工业试验围岩变形量监测结果表明,此支护方案支护效果较好,可以显著控制顶板岩体变形破坏,保证巷...     

基于正交试验的采空区下单轨吊巷道支护参数优化研究

潘二矿18124工作面顶板条件复杂,岩层强度较低,易出现顶板垮落等安全事故,给单轨吊大件运输留下安全隐患。为解决此类安全问题,以潘二矿18124工作面单轨吊运输巷道为工程背景,在单轨吊轨道梁受力分析的基础上,采用正交试验与极差分析法系统研究了采空区下复杂顶板条件影响巷道变形的敏感性因素,对比探究了不同参数下锚杆锚索协同支护作用。研究结果表明,影响巷道顶底板及两帮变形的敏感性因素排序：锚杆间排距A>锚杆长度B>锚杆直径C（锚索间排距D>锚索长度E>锚索直径F）;确定了实验条件下的最优支护方案,即锚杆间排距800 mm×900 mm,锚杆长度2.5 m,锚杆直径22 mm,锚索间排距1 000 mm×1 800 mm,锚索长度9.3 m,锚索直径22 mm。研究结果可为单轨吊在类似地质条件的工作面安装与使用提供理论依据。     

锚杆支护参数设计方法研究

为了确保巷道围岩稳定,提高巷道掘进速度,以某矿301工作面回风巷为例,根据实际地质概况,分析了不同锚杆间排距、锚杆长度、锚杆直径和锚杆预应力下巷道围岩表面位移情况。研究得出了,锚杆间排距设置为800 mm,锚杆长度设置为2 200 mm,锚杆直径设置为20 mm,锚杆预应力设置为30 kN,此时巷道支护参数最优。研究为类似工程条件下巷道支护参数选择提供了借鉴。     

中厚煤层留窄煤柱沿空掘巷支护技术研究

为了减少综采工作面沿空掘巷煤柱的煤炭损失量并保证支护效果,以南梁煤矿3-1煤层30100工作面辅助运输巷为研究背景,采用理论分析、数值模拟及现场实测的综合研究方法,对南梁煤矿综采工作面煤柱的最小宽度及其支护方案进行了研究。研究表明:在巷道埋深为100 m、采高为2 m、窄煤柱采空区侧巷道煤帮的支护强度为0.25 MPa时,窄煤柱采空区侧基本顶断裂线位置深入煤壁2.53 m,这也是采空区影响窄煤柱稳定的塑性区宽度;在采空区影响窄煤柱的塑性区宽度为2.53m、窄煤柱帮锚杆的有效长度为1.5 m、巷道埋深为100 m时,根据极限平衡理论确定出南梁煤矿3-1煤层30100工作面窄煤柱宽度为5 m;针对宽5 m的窄煤柱,确定巷道支护方案为窄煤柱侧锚杆支护、顶板锚杆与锚索联合支护、实体煤侧不支护的支护方案及其合理支护参数,窄煤柱侧的巷帮锚杆为16 mm×2 000 mm、间排距900 mm×1 000 mm、锚固长度600 mm,每排布置3根锚杆;巷道顶部采用20 mm×2 200 mm型左旋螺纹钢锚杆(间排距1 000 mm×900 mm,每排5根)与15.24 mm×6 000mm型锚索(排距为2.0 m)联合支护。现场实测表明,该方案能够满足巷道掘进和工作面回采的安全要求,值得在条件类似的矿井中推广。     

缓倾斜薄煤层综采自动化配套装备应用研究

缓倾斜薄煤层开采存在工作面空间狭窄、回采效率低、机械装备不配套及采煤工艺不完善等问题,为了实现矿井安全高效生产,在对薄煤层赋存条件进行分析的基础上,对工作面自动化开采设备进行选型,选用适应于缓倾斜薄煤层的液压支架、采煤机和刮板输送机等配套装备,并在斯派尔煤矿110701回采工作面进行工业试验。结果表明:采用综合机械化采煤,在工作面长度170 m和煤层平均厚度1.3 m的条件下,试验工作面月产量最高达4.1万t,年产值最高达39 363.84万元。说明该套综采自动化配套装备能够有效提高生产效率,降低劳动强度,促进安全生产。     

城郊煤矿大深度中厚煤层切顶卸压自动成巷无煤柱开采技术研究

依据21304工作面大深度中厚煤层的具体工程地质条件,对切顶卸压自成巷技术进行了研究,并配套研发出相关实用的关键技术。主要研究了深部工程地质条件,大深度中厚煤层恒阻大变形锚索支护机理及关键技术,大深度中厚煤层预裂爆破切缝机理及关键参数设计,大深度中厚煤层切顶卸压自动成巷工艺及设备配套,大深度中厚煤层切顶卸压远程监控系统设计及矿压显现规律,大深度中厚煤层切顶卸压岩石碎胀规律,研究改变传统的开采模式,提高资源采出率,缓解采掘接替紧张局面,为工作面瓦斯治理和防治水工程开展赢得时间。     

煤巷掘锚护一体化快速掘进支护工艺设计与应用

以煤层巷道快速掘进支护工艺方案为研究对象,对煤层巷道基本情况进行了简要介绍,利用FLAC3D软件对矩形截面和拱形截面巷道的围岩变形情况进行分析,结合实际情况确定巷道截面为矩形,宽4.8 m、高3.2 m.基于煤矿工程实践经验对巷道支护方案进行设计,利用FLAC3D软件对锚杆关键工艺参数进行优化设计,当锚杆直径为22 m...     

缓倾斜薄煤层综采工作面矿压显现规律研究

以某煤矿五₂-11070综采工作面为背景,采用理论分析和现场实测的方法,对缓倾斜薄煤层综采工作面矿压显现规律进行了研究。研究结果表明,在充分采动的条件下,受煤层厚度的影响,自工作面下部到上部依次来压,整体压力强度较弱,工作面初次来压步距12.8 m,周期来压步距5.88 m;工作面中部支架压力大于两端支架压力,且下端头支架压力大于上端头;工作面整体支护效果良好,能较好地控制顶板。     

采空区下近距离煤层巷道围岩稳定性分析及控制

针对近距离煤层工况条件下,下部特厚综放工作面开采时存在覆岩应力变化大、矿压显现明显、工作面支护难度加大,煤壁片帮、顶板漏冒事故多等问题,以王庄煤矿开采的2号和3-5号煤层工作面为工程背景,通过理论分析、采用UDEC离散元软件和FLAC 3D软件建模分析及现场应用实践等方法,对近距离特厚煤层开采条件下工作面采空区覆岩运动及顶板应力变化规律进行了研究分析。结果表明,上部2号已开采煤层覆岩关键层岩体发生断裂对下部3-5号煤层工作面来压强度影响巨大,容易引发工作面采空区顶板大面积来压。据此提出优化30501工作面巷道布置,将原回风巷向内侧偏移25.4 m,工作面倾斜长由原来的180 m缩短为154.6 m,从而减小上部煤层工作面留设的区段煤柱应力影响范围,同时通过优化工作面开采工艺、合理确定工作面三机设备选型和端头及超前支护方案。现场应用结果表明,工作面在掘进和回采过程中矿压显现程度及次数明显降低和减少,未发生过顶板、瓦斯等大型事故,实现了安全高效回采。     

上覆煤层开采围岩变形规律研究

为了研究上覆煤层开采围岩变形规律,确保下伏煤层的安全开采,采用FLAC^3D数值模拟软件,研究了上覆煤层开采过程中煤岩体的垂直应力变化情况、煤层顶板垂直应力与工作面推进距离关系以及上覆煤层开采围岩变形特征。研究得出,随着上覆煤层的不断推进,工作面下伏煤层支撑应力呈“M”型分布;随着工作面的不断推进,下伏煤层应力形成应力恢复区、膨胀变形区和压缩区3个区。     

厚煤层综放工作面回撤通道支护技术优化研究

基于某煤矿以往工作面回撤通道支护方式锚杆（索）间排距过小致使工作面回撤延迟、从而导致工作面接替紧张的问题,以该矿9105综放工作面为研究背景,采用理论分析的手段对回撤通道围岩受力特征进行研究,提出相应的优化支护方案,对优化支护方式进行数值模拟分析,并在现场进行工程应用。应用结果表明,合理地增加锚杆（索）间排距,巷道变形不明显;优化后的方案能够满足安全回撤的要求,缩短了工作面回撤周期,减少了支护材料,节约了成本。     

灰岩顶板巷道小煤柱尺寸确定及支护技术研究

辛置煤矿东四左翼采区开采10号煤层,基本顶为K2灰岩,为提高资源回收率,工作面间留设小煤柱。在地质力学参数测试和分析的基础上,理论分析和数值模拟确定了工作面合理小煤柱尺寸,设计了高预紧力锚杆锚索巷道支护方案,进行了现场试验。试验结果表明,6 m小煤柱设计宽度合理,巷道围岩应力较低;掘进期间锚杆锚索预紧力高主动支护效果好,锚杆锚索受力稳定,回采期间巷道两帮变形量可控,能满足工作面安全、高效开采的需求。     

“两软一硬”厚煤层综采工作面超前扩巷施工技术研究与应用

某矿204综采面运输巷掘进期间,进入厚煤层时,由原来的沿顶掘进逐渐进入托顶煤施工,22204综采面回采期间,厚煤层区域由于巷道变形严重,不能满足采面安全生产的需要,同时也为了满足后期沿空留巷的需求,需要对22204运输巷进行扩巷、沿顶施工。在厚煤层中进行扩巷,由于之前托顶煤施工,顶煤最厚处达到3 m,若要沿顶施工,巷道中高将达到6 m左右,且扩巷后由于断面大,更容易导致巷道变形。针对厚煤层扩巷施工方面存在的问题,通过对综采工作面超前扩巷施工技术的研究,采用分层作业以及顶板打注浆锚杆、锚索,帮部打设锚索梁的方式,成功解决了厚煤层扩巷施工的难题。研究为地质条件类似的矿井在厚煤层综采工作面超前扩巷施工提供了参考。     

柳林煤矿采空区下煤层回采巷道支护参数优化分析

柳林煤矿5#煤层与上部4#煤层间距很小，顶板平均厚度3.69 m，且顶板起伏变化大，强度低，易破碎，给巷道支护造成困难， 5#煤层工作面开采过程回采巷道支护参数与一般常规工作面回采巷道不同，需进行针对性的分析。基于此，通过数值模拟计算，分析了5#煤层回采巷道上覆岩层为煤柱及采空区条件下，不同顶板锚杆长度、不同两帮锚杆长度、不同锚杆间距及不同锚杆排距下的巷道围岩变形规律。根据数值模拟结果，考虑回采巷道的实际情况，以形成巷道的整体支护结构为基础，确定了5#煤层回采巷道合理的锚杆支护参数。