爆破对软岩巷道松动范围影响的测试与分析

针对巷道掘进爆破施工药量日益增大,促进了岩体内裂隙的扩展,使巷道围岩松动圈增大。根据现场施工实际,对爆破前后围岩的松动圈半径进行测试,分析了巷道掘进爆破施工对巷道松动范围扩展的影响。分析结果表明:研究巷道稳定后的松动圈半径在1.8 m左右,其中爆破振动的影响约占10%,爆破动载对松动圈影响的范围在25～30 m;通过调整支护参数,增加锚杆长度,提高了支护的安全可靠性。最后从爆破参数和装药结构2个方面提出了降低巷道掘进爆破动载强度的措施。     

深井巷道围岩松动圈现场测试及支护方案优化

巷道开挖后围岩应力重新分布,当应力大于煤岩体的极限应力时,巷道周边一定范围的煤岩体就会发生变形破坏,围岩将破碎产生裂隙进而形成松动圈。松动圈的大小与围岩强度、原岩应力大小、巷道断面、巷道掘进与支护等多种因素有关。在分析探地雷达松动圈探测机理的基础上,对轨道顺槽巷道不同断面位置进行了围岩松动圈探测,巷道围岩松动圈范围在1.1~1.6 m,并根据测试结果对巷道的支护方案进行了优化。     

复杂条件下深井软岩开拓巷道变形破坏分析

某矿-650 m开拓大巷地质条件比较复杂,且受到东西相邻工作面回采影响,巷道围岩发生了严重的变形破坏。现场围岩探测分两步：前期围岩松动圈探测和后期围岩钻孔可视化探测,得到了松动圈的范围及围岩裂隙发育情况,同时对比得出围岩破坏范围向深部延伸,松动圈进一步扩大,甚至出现松动破坏现象。根据深井巷道围岩变形规律及其力学特性,在软岩巷道围岩稳定控制理论的基础上,建立巷道受力模型并分析了大巷周围受力关系,提出了倾斜工作面倾向的“传递梁”结构和两工作面顶板垮落后大巷顶板所形成的“局部块”结构。结合现场钻孔可视化探测结果及现场观测,总结出大巷变形特点及造成巷道围岩变形的原因,为大巷二次支护提供理论依据和科学指导,同时为类似矿井开拓巷道的支护提供借鉴。     

深井采动巷道围岩应力分布及瓦斯流动规律研究

为了掌握深井掘进巷道围岩应力分布规律,结合现场监测、实验室测试和数值分析的研究方法,系统研究了低位巷与煤巷的时间、空间关系以及采动影响下煤岩体内裂隙发育特征,揭示了应力场、裂隙场演化规律与瓦斯流动规律。现场监测表明,随着工作面的推进,煤岩体裂隙网络的分布区域逐渐向开采方向和上覆岩层方向发展,应力扰动同时引起了瓦斯流量出现正弦曲线式的起伏波动,围岩支承压力逐渐增加,因此在离工作面25 m以内时要加密钻取瓦斯抽采钻孔形成瓦斯抽采钻孔群,对煤层瓦斯进行抽采,以降低瓦斯压力减小突出危险;在距离工作面60 m处,需要采用有效的支护结构对围岩进行支护,以保证围岩的稳定性。     

巷道围岩松动圈范围及发育规律分析

为分析巷道掘进过程中围岩松动圈的发育过程和最大范围,采用最小二乘拟合的数学方法对观测数据进行了分析,得出:巷道掘进时,距离掘进端头10 m以外的围岩基本处于稳定状态,顶、底板和两帮松动圈的范围从大到小依次为:顶板、底板、两帮,松动圈最大值分别为:顶板4.4 m,底板3.7 m,右帮2.6 m,左帮2.5 m。分析结果对巷道掘进中的重点支护具有借鉴意义。     

回采巷道富水区域掘进超前探放水技术研究

涌水会给巷道掘进安全以及围岩稳定等带来较大威胁,5605运输巷在掘进至650 m时顶板淋水开始增加,并伴随围岩变形量增加问题。分析发现巷道掘进至区域背斜轴部从而导致顶板淋水量增加;淋水软化围岩并降低支护体系强度是导致围岩变形量增加的主要因素。为确保巷道掘进安全,采用长距离定向钻孔、短距离探放水钻孔相结合方式对顶板含水层进行疏排。现场应用后,巷道掘进过程中顶板淋水以及围岩变形量过大问题基本得以解决,实现了巷道安全掘进。     

新维矿区围岩瓦斯渗透率演化规律研究

为了得到新维矿区顶底板围岩瓦斯渗透率受巷道掘进影响的演化规律,从力学角度分析了煤岩体的变形与应力变化同渗透率的关系式;给出了不用状态下的应力-渗透率关系式及特征演化曲线;利用FLAC3D软件模拟新维煤矿8104工作面风巷的渗透率演化规律;研究了煤岩体在不同推进距离下围岩渗透率最大位置及最大值的变化。结果表明:对于新维煤矿来说,煤岩体的瓦斯渗透率不会随着巷道的掘进而变化,并且渗透率最大值点始终固定在顶底板内1.6 m左右,最大值约为3.51 mD,满足瓦斯自主解析能力。     

断层带软弱围岩变形特征及支护优化研究

断层附近软弱围岩变形特征的研究对于巷道支护优化和防止围岩大变形具有重要意义。本文以河南城郊煤矿为工程背景,对二水平西翼轨道大巷在掘进过程中断层带围岩表面位移、顶板离层、围岩松动圈分布进行了现场监测。结果表明:在巷道掘进卸压作用持续影响下,断层构造应力逐渐减弱,巷道变形速度随着掘进面的推进先增大后减小,断层带内巷道变形的主要作用力来自断层构造应力;深部围岩受断层构造的影响较大,裂隙较为发育,顶板处于不稳定状态,浅部围岩由于巷道开掘卸压离层量较小。断层附近松动圈受断层构造作用较大,围岩顶板出现大松动圈。本文结合地质条件和现场监测结果提出了U形钢与锚网索相互配合的支护优化方案。     

某矿三软煤层18m煤柱下巷道稳定性分析

某矿井开采煤层属于典型三软煤层,1301工作面与1303工作面区间的煤柱尺寸为18 m,在巷道掘进及工作面推进过程中围岩变形量大,严重影响了巷道使用。为确定18 m煤柱留设的合理性,结合钻孔窥视仪、声波探测、十字观测法对巷道两帮及顶板内部裂隙、围岩松动圈发育、巷道围岩位移量进行了观测。分析认为,该矿巷道围岩失稳的主要原因是在三软条件下区段煤柱尺寸留设不合理,需对煤柱尺寸进行优化设计。     

顶板梳状千米钻孔预抽掘进巷道围岩瓦斯技术

为有效治理松软煤层掘进工作面围岩瓦斯,综合考虑邻近工作面和掘进巷道围岩孔裂隙演化规律,基于定向千米钻机性能,提出采用梳状千米钻孔远距离抽采煤层瓦斯的设计方案。通过理论分析,初步计算出余吾煤矿南二采区煤层覆岩冒落带和裂隙带最高高度分别为30.9 m和80.0 m,掘进巷道应力影响范围为17.09 m。将千米钻孔主孔布置在S2108掘进巷道和邻近工作面裂隙发育的重叠区域的煤层顶板,分支孔主要在煤层中延伸。已施工梳状千米钻孔抽采数据表明,抽采稳定期钻孔平均抽采浓度达50%以上,有效解决了掘进工作面瓦斯超限问题。     

急倾斜特厚煤层综放工作面采场运移与巷道围岩破裂特征

急倾斜煤层的赋存环境及水平分段综放的开采方式加剧了综放工作面采场结构与应力演化的复杂性,增加了综放工作面稳定性评估的难度,为此采用多手段联动的方法对煤岩体结构与巷道围岩破裂特征进行综合探测。通过急倾斜煤层综放工作面覆岩结构与应力分析巷道围岩产生分区破裂的力源条件;基于钻孔应力监测、声波探测、光学钻孔摄像等监测方法,获得了巷道围岩质量与离层区分布位置,钻孔内壁裂隙发育程度、裂隙数量与长度以及动态破裂演化特征。综合分析表明：急倾斜特厚煤层巷道围岩破碎具有分区分布特征,顶板与两帮裂隙呈现不规则的分区演化特征,裂隙区与完整区交替出现,煤体侧巷道帮的裂隙分布区域大于岩体侧。     

大南湖一矿“三软”煤层回采巷道围岩破坏规律研究

为掌握"三软"煤层回采巷道在工作面回采过程中的破坏规律,采用巷道表面位移监测、松动圈测试技术和钻孔窥视技术,分析了巷道围岩破坏的表面位移特征,以及巷道破坏的松动圈范围及围岩深部破坏特征。分析结果表明,采动影响下1305回采工作面回风巷巷道破坏呈整体破坏型,巷道顶底板移近量在500～1000mm之间;两帮移近量在0～400mm范围内;巷道顶板及两帮松动圈范围在2600mm以内;在1.5～2.4m范围内顶板存在离层,在4～10m范围内,孔壁相对光滑完整。分析结果为矿井回采巷道支护参数的优化提供了一定的依据。     

软岩巷道围岩松动圈厚度测试及演化规律研究

沙吉海煤矿属于第三系软岩矿井,在巷道掘进过程中软岩变形现象尤为突出,利用超声波围岩裂隙探测仪对沙吉海煤矿软岩巷道进行围岩松动范围的现场测试,得出同一巷道不同位置、不同时间条件下巷道围岩松动圈的厚度及其演化规律。根据测试结果,分析支护参数的合理性和可靠性,为类似软岩巷道支护设计提供依据。     

应用地质雷达和钻孔窥视研究顶板裂隙分布规律

为了测定顶板岩体的结构及破坏情况,给巷道顶板支护设计提供可靠的理论依据。结合现场的实际情况,采用pulseEKKO PRO型地质雷达和钻孔窥视联合测定顶板裂隙分布规律,充分发挥地质雷达探测与钻孔窥视的优势互补作用。钻孔窥视可直观反映顶板岩体的不连续面(如层理、节理、裂隙),受现场条件影响最大钻孔深度仅4m;地质雷达精确探测距离为0~10m,可延伸至钻孔窥视盲区,对围岩裂隙不能精确描述。监测结果表明:通过分析地质雷达波形图可知结构异常区域分布在3.5m和6.3m范围内,分析钻孔窥视输出图像得到孔壁3.5m附近岩体破碎、破坏较严重,对比分析可以确定此处有顶板离层现象。由此可见,用地质雷达探测顶板岩体的结构及破坏是可行的,二者的结合既可宏观判断围岩裂隙范围,也可细观观察围岩破碎情况及裂隙方向。     

大埋深大采高回采巷道矿压显现规律研究

为研究大埋深大采高工作面两巷在回采期间矿压显现规律,对巷道围岩变形、应力变化和松动圈大小进行了现场监测。分析监测结果得出,工作面超前支承压力影响范围为40～50m。巷道两帮最大移近量为0.35m,底板最大移近量为0.25m,顶板最大离层量为0.32m。煤体内应力集中系数3～4左右。未受采动超前支承应力的影响前巷道松动圈最大为1.8m,受影响后增加至2.6m。     

泥岩顶板巷道围岩裂隙演化规律与冒顶机理分析

通过对某矿泥岩顶板巷道围岩变形进行监测,总结该类巷道变形破坏的一般规律;借助钻孔窥视的手段对不同含水条件下泥岩顶板围岩的裂隙演化规律和破裂特征进行分析,在此基础上,研究泥岩顶板巷道冒顶的机理。研究表明：围岩裂隙是由浅部向深部逐渐扩散的,裂隙发育存在饱和现象;有效控制围岩微裂隙区向裂隙发育区演化,避免裂隙发育区发展到锚固区之外是保证富水泥岩顶板巷道稳定的关键。据此建立了分顶、分区的围岩控制技术体系,包括高性能锚杆支护技术、预应力锚索强化技术以及注浆加固技术,并成功地应用于工程实践。     

晋北煤业巷道掘进过程中围岩松动圈范围确定

为测量晋北煤业巷道掘进过程中松动圈的范围,并确定松动圈的类别,该矿井围岩松动圈测定仪器采用的是KMT型矿用数码钻孔成像测试仪,对开采过程中的围岩松动圈范围进行测定。测定结果显示:巷帮最大松动圈尺寸2.10 m,巷顶最大松动圈尺寸1.75 m,巷道围岩属于Ⅴ类不稳定围岩。所以巷道在支护设计中应选择拱形断面,采用组合拱理论确定锚杆支护参数。     

断层影响区破碎煤岩体深层临界失稳范围确定

采动作用下断层影响区巷道煤岩体失稳易诱发动力灾害,定量确定断层区破碎煤岩体深层临界失稳范围(ranging of critical destabilization,RCD)对支护参数优化和安全开采至关重要。以屯宝煤矿1193工作面断层影响区的巷道稳定性控制为目标,采用工程地质调查、理论分析和现场观测相结合的手段,获取断层影响范围内巷道煤岩体失稳破裂信息。通过对钻孔裂隙统计分析、评价局部范围内深部围岩节理裂隙的发育特征及其随深度分布特征来研究围岩深层破裂失稳特征规律,确定了巷道围岩深层临界失稳范围为2.32 m。针对巷道顶板侧与煤壁侧深层临界失稳范围的不同,对巷道支护参数进行优化和应用,保证了巷道稳定性和安全开采。     

麻地梁矿509胶带顺槽支护参数优化设计方案研究

为了解决麻地梁矿509胶带顺槽掘进时受到一侧临近工作面回采采动、上覆岩层运动以及顶板直接顶较为破碎等多相耦合作用的影响,导致巷道变形迅速,位移量大,矿压显现较剧烈的等问题。本文利用ZKXG30钻孔成像仪技术手段对509工作面胶带机顺槽进行锚杆受力特征以及松动圈发育规律分析,对巷道顶板围岩破碎和裂隙发育情况进行评估,提出了锚杆锚索同排协同支护方案,共同提高了锚固体的承载能力,保持围岩稳定,且通过锚杆受力监测、顶板离层变化趋势,侧面验证巷道支护效果明显。     

钻孔摄像技术在巷道围岩控制中的应用

利用TYGD10型岩层钻孔探测仪,对巷道围岩进行静态和动态观测。对摄像结果进行处理分析,直观地反映了巷道围岩构成以及裂隙发育和分布情况,并找出了巷道顶板裂隙水出水位置。结合巷道支护方案,对不同时期掘进巷道围岩进行钻孔探测,分析不同测站裂隙分布及发育情况,不仅对巷道支护效果进行了检测,同时得出了巷道围岩裂隙发展发育规律。