基于上覆巷道保护的下伏煤层安全回采

针对千米深井下伏煤层回采需保证上覆巷道稳定性的问题,通过理论分析、数值模拟和现场实测的方法,研究了下伏煤层开采过程中上覆岩层巷道变形破坏类型、破坏机理和防治办法。通过对开采条件和开采形成的覆岩空间结构的研究,得到了走向和倾向方向上的巷道变形破坏规律;通过研究下伏工作面不同开采阶段、不同充填率条件对上覆巷道的采动影响,得到了巷道变形破坏的应力演化规律。结果表明:千米深井下伏煤层开采,上覆巷道潜在的变形破坏类型主要有两种,一是巷道断面缩减型破坏,二是巷道走向阶梯下沉型破坏。上覆巷道变形破坏的根本原因是大埋深、强采动应力,特别是下伏煤层距上覆巷道较近且距离不均等的影响,直接原因是采动造成的巷道围岩应力突增及关键岩层的破断下沉。开采过程中,工作面走向开采范围超过400 m时,巷道断面缩减型破坏和走向阶梯下沉型破坏会相互叠加,诱发更大的巷道破坏。为控制这两种巷道的潜在破坏类型,设计了沿工作面下部巷道动态部分充填和巷道补强支护方案,通过现场实测发现上述方案能够满足上覆巷道稳定性和下伏工作面高效高产的要求,研究结果和控制方案可为千米深井巷道下压煤的安全回采提供一定的借鉴。      

近距离煤层群下工作面回采巷道合理布置方式研究

为了解决回采巷道变形严重、破坏大的问题,以正利煤业围岩为研究背景,利用数值模拟软件对不同巷道布设位置下的围岩塑性破坏范围及垂直应力分布进行分析.为了提升数值模拟精度,利用先前试验数据对模型物理参数进行属性设定,通过模拟研究发现,当回采巷道沿着巷道底板进行掘进时,此时的巷道塑性变形、巷道围岩垂直应力、围岩水平应力及充填体...     

南关煤矿三采区回采巷道合理煤柱宽度研究

针对南关矿2号煤层三采区内高应力环境下软弱煤层工作面合理煤柱宽度留设问题,由回采巷道煤柱临界宽度的理论计算方法估算了煤柱的宽度极限,并采用FLAC3D数值模拟软件分析了上区段工作面回采结束后围岩中的应力分布规律及其影响因素,研究了新准备工作面巷道掘进后围岩的应力及位移演化特征,确定了南关矿2号煤三采区工作面合理的煤柱宽度。进行现场应用后收到了良好的效果。研究结果可为南关矿三采区合理煤柱留设提供科学指导并为同类型采区提供参考。     

强烈动压条件下巷道支护技术研究与应用

为了解决相邻工作面之间巷道动压影响的问题,结合马兰矿10704工作面轨道的实际情况,采用有限元模拟软件FLAC3D,分析了10704面轨道顺槽在掘进时受回采的动压影响,研究表明超前影响范围约为50 m,并且巷道与10702面回采相遇之后,受到临近工作面采空区上覆岩层形成结构动态变化,巷道围岩变形持续加剧趋势。采用“Φ22 mm×2 400 mm螺纹钢锚杆加W钢带加锚索加金属菱形网”联合支护,使10704轨道巷掘进期间未出现过大的巷道变形,同时顶板下沉量并不大,巷道的变形量趋于稳定。较好地解决动压条件下锚杆支护巷道掘进难题。     

矿井首采工作面停采位置确定研究

以矿井1301首采工作面为工程实例,采用现场实测、数值模拟等技术方法对停采煤柱宽度进行确定.研究发现,发现当煤柱宽度为90m时采区回风巷围岩变形量、塑性区分布等基本不受采面采动动压影响.为此,将1301首采工作面推进至1 470m时停止回采停采,即将停采煤柱宽度设计为90m.现场应用后,采区回风巷围岩变形量较小,围岩变...     

综放工作面回采巷道矿压显现规律研究

针对某矿特厚煤层综采放顶煤工作面回采巷道变形量大、维护困难等问题,采用现场监测工作面回采巷道位移、顶板离层、锚杆(索)受力、煤柱应力等手段,研究8105相邻工作面回采对本工作面回采巷道的扰动作用,探究综放工作面回采巷道的矿压显现规律。     

镇城底矿28620工作面强动压巷道围岩控制技术研究

针对强动压巷道围岩控制难题,以镇城底矿28620工作面动压巷道为研究对象,通过现场对工作面巷道围岩表面及内部观测,得到动压巷道围岩变形破坏的主要三大特征,分析了动压巷道围岩变形破坏机理,结合工作面围岩赋存特征,以镇城底矿动压巷道为例提出了围岩控制技术,并进行工业性试验。试验结果显示:动压巷道围岩控制技术控制效果良好,巷道受动压扰动影响较小,在工作面回采期间,巷道围岩变形量在可控范围之内,未影响到工作面正常回采作业。     

深部软岩巷道支护方案数值模拟研究

为确定某煤矿安全生产的巷道支护方案,以其601综采工作面顺槽开挖为背景,利用FLAC2D数值软件模拟,并对比分析了有无预应力桁架两种支护方案下巷道围岩的位移.应力和塑性区分布状态. 结果表明:采用原支护方案时,巷道顶板.两肩角及两帮等多处出现应力集中,塑性区域较大,并且巷道的变形量大,两帮的变形位移高达1 m;采用预应力桁架支护时,巷道顶板应力分布状况良好,只有两肩角及两帮深处岩体出现了应力集中,但塑性区域明显减小,巷道变形有较大改善,两帮变形位移降至0.0106 m,深部软岩巷道的损伤变形降低显著,在实际应用中取得了良好的效果,为煤巷支护设计提供了一种可行的方法.      

基于不同工作面长度对覆岩移动破坏的数值模拟

为了满足矿床开采的需要,布置长距离的工作面减少巷道回采工作量,提高回采效率,以内蒙古北山盘陀山钨矿南部矿段为研究背景,采用FLAC3D进行数值模拟,通过分析不同高度覆岩内部应力及地表下沉曲率的变化,研究矿层在不同工作面长度开采过程中对覆岩移动变形和破坏的影响。结果表明:当矿层开采的距离相同时,随着工作面长度的增加覆岩内部应力平均值和地表下沉量增大的幅度在逐渐减小,通过对比预测不同工作面长度对覆岩内部的扰动情况,对地表沉陷控制、建筑物保护和工作面的安全生产具有重要作用。     

采动条件下底板潜在导水通道形成的微震监测与数值模拟

以某矿综放工作面开采过程为背景,利用微震监测技术进行现场监测,并借助有限差分FLAC3D进行数值分析,研究在采动应力场不断变化过程中底板岩体微震破裂事件的时空演化规律,揭示煤层采动条件下潜在导水通道的孕育、发展和贯通过程.微震监测结果表明:微震事件数一定程度上反映了开采扰动对底板岩体破坏程度的影响;采煤期间,回采工作面附近微震事件呈现密集分布,底板岩体采动破坏严重,底板破裂深度达15 m.数值分析表明:由于煤层采动导致采场周围应力重分布,工作面前方应力增高,采空区下方应力降低,底板岩体随工作面回采经历了应力集中、释放并最终破坏;底板塑性破坏区深度达14 m.      

综采工作面超前支承压力观测的应用

通过对回采工作面超前支承压力的观测，掌握回采工作面巷道圈岩应力的活动规律并进行总结分析，确定今后回采工作面巷道掘进的支护方式及回采生产时的超前支护形式；全面防止掘进巷道和回采巷道顶板的漏顶事故。     

大埋深厚硬顶板下分层工作面回采巷道布置优化研究

为研究厚煤层分层开采时下分层回采巷道合理布置问题,以首山一矿己15-17-12062工作面为工程研究背景,理论分析了下分层工作面回采巷道变形破坏特征,并对比分析了下分层巷道垂直、内错、外错三种不同布置方式的优缺点,并确定在该矿下分层工作面采用内错式布置巷道.通过数值模拟软件对不同内错距条件下的下分层巷道围岩演化规律进行...     

矸石充填沿空留巷围岩控制效果评价

结合某矿工况条件,通过现场观测的分析,对顶底板移近量、两帮移近量、顶板离层量、矸石墙压缩量进行现场监测。分析结果表明:巷道在受一次采动影响时,顶底板最大移近量为150 mm,两帮最大移近量为80 mm;距离工作面30 m范围内时,巷道变形最为剧烈;30～60 m时,变形速度变慢;60 m之外,巷道基本稳定;围岩稳定性主要受到一次采动影响较大,二次采动有一定影响但在控制范围内,矸石充填沿空留巷取得了初步成功,工作面沿空留巷整体效果好。     

近距离煤层工作面煤柱合理留设与巷道围岩控制技术

为探究近距离煤层工作面煤柱合理留设宽度以及回采巷道围岩控制技术,以回坡底煤矿近距离煤层开采为工程背景,通过数值模拟、理论分析、现场实践等技术手段对不同宽度条件下煤柱破坏演化过程、影响因素、底板破坏范围以及11号煤层回采巷道围岩控制技术进行了深入研究。研究结果表明:(1)煤柱在预留煤柱时期、区段煤柱时期、保护煤柱时期、孤岛煤柱时期四个阶段过程中,煤柱破坏范围逐渐增大;煤柱弹性核占比均随煤柱宽度的增加而增加,本煤层回采巷道随煤柱宽度的增加从非对称性破坏逐渐演化为对称性破坏。煤柱破坏宽度与煤层倾角、黏聚力、煤柱宽度、内摩擦角和泊松比等因素成反比关系,只与埋深成正比关系。(2)随着煤柱宽度增大,煤柱底板破坏宽度与深度会发生变化,且底板破坏集中在煤柱边缘侧,煤柱正下方底板破坏区域较小。(3)煤柱应力集中作用致底板下方最大主应力发生偏转,底板任意一点与煤柱中心线的距离越大,最大主应力偏转角度越小;随着11号煤层巷道与煤柱边缘距离的增大,巷道围岩塑性区由倾斜的“X”形分布转变为倾斜的“8”形分布,再转化为倾斜的“O”形分布,最终转化为椭圆形分布;离煤柱距离较近时,巷道往往出现非对称性破坏,支护也要采取非对称支护形式。      

两翼工作面采动影响下采区大巷围岩变形破坏特征

与单翼采区相比,两翼工作面开采能提高煤炭资源开采效率和巷道利用率,然而两翼工作面先后回采对采区大巷具有多次采动影响,易导致采区大巷围岩变形加剧,甚至破裂。本文通过数值模拟、理论分析和现场实测等方法,研究了内蒙古利民煤矿I0309采区大巷在两翼工作面顺序采动影响下的应力分布及变化特征,分析了采区大巷围岩大变形机理,确定了I030901工作面停采线合理位置,研究结果对两翼工作面开采采区大巷的稳定维护具有重要的参考价值。     

软破介质中巷道掘进方法及其稳定性分析

针对新城金矿软破介质下残矿回采巷道掘进难题,提出了一种跷跷板式支护造顶的残矿回采及巷道掘进方法,采用木立柱对工作面进行超前支护,并形成类似"跷跷板"的人工假顶受力结构,有效阻挡矿岩垮落。该巷道掘进方法具有结构简单,支护成本低,回采作业安全等优点。为进一步验证该残矿回采方法的安全性,运用弹性力学相关原理计算得到巷道顶板的最大下沉量为4.8 mm,说明该支护方式完全可以满足工程要求,是安全可行的。利用ANSYS数值模拟软件研究了残矿回采巷道断面宽度分别为1.6 m、1.8 m、2.0 m和2.2 m,高度分别为1.6 m、2.0 m、2.2 m和2.4 m情况下巷道两帮水平位移及顶板位移。结果表明:宽度为1.6~2.0 m,高度为1.6~2.0 m时的残矿回采巷道是稳定的。研究成果有力地保障了新城金矿软破介质中巷道掘进的安全。     

破碎出矿巷道围岩变形机制数值模拟研究

研究了九顶山铜钼矿2 480 m水平201采场出矿巷道开挖后的二次应力分布及巷道变形机制。首先根据现场工程地质勘查和室内岩石力学试验对巷道围岩进行了岩石力学参数确定;在此基础上运用FLAC3D数值模拟软件研究了巷道开挖后的应力应变状态,分析了围岩变形机制。研究结果表明,围岩条件不同的出矿巷道其二次应力分布影响范围有所差异,但围岩主应力总体上表现为由巷道边墙中下部位的压应力集中带逐步过渡到拱顶、底板一定范围内的拉应力集中带。     

慈林山煤矿近距离采空区下巷道围岩控制技术研究

针对慈林山煤矿9107工作面近距离采空区下回采巷道稳定性较差、顶板易冒落等问题,结合9107工作面的工程地质条件,采用数值模拟的方法,确定了8号煤层和9号煤层近距离采空区回采巷道内错10～20 m的合理距离。现场监测结果表明,巷道围岩变形在10 d后趋于稳定,顶板最大沉降量约为88 mm,底板最大底鼓量约为23 mm,两帮最大移近量为185 mm,围岩稳定性得到有效控制。     

金属矿山深部巷道稳定性测试与分析

深部高地应力条件下巷道所处的应力环境复杂、岩石变形破坏加剧,准确的测定巷道松动圈范围是确定合理支护参数的重要依据。通过数值模拟对金川二矿区深部巷道松动圈范围的计算结果表明,金川矿区深部巷道松动圈范围较大的区域主要分布在巷道左侧帮和底板,深度达到1.5m-2.95m。现场测试结果也表明,巷道两帮和底板松动圈范围较大,其深度为1.1m-2.85m,数值模拟结果与现场测试结果吻合较好。同时说明,金川矿区当前所采用的锚杆长度已无法满足深部巷道支护的需要,应在巷道松动圈测定的基础上对深部巷道的支护参数进行优化,采取更加科学有效的支护措施。     

大采高工作面顺槽围岩破坏特征及控制技术研究

针对大采高工作面顺槽回采期间围岩变形破坏严重问题,以西曲矿18501工作面顺槽为研究对象,通过分析巷道围岩破坏特征,结合工作面的覆岩赋存特征,研究了回采期间巷道围岩变形破坏机理,提出了大采高工作面顺槽围岩联合强化控制技术,并在现场进行工业性试验。试验结果显示,在工作面回采期间,巷道并未出现大变形现象,围岩控制效果良好,为类似地质矿井生产提供借鉴。