含水层上巷道过断层围岩破坏机制及控制

以任楼煤矿含水层上穿过F2断层组的中六运输大巷的安全开掘为工程背景,研究含水层上断层区巷道围岩控制技术。基于断层岩性组成,结合水文地质条件分析原岩应力、构造应力和水压等多种应力叠加特征,得到巷道开挖后围岩变形破坏规律:巷道在断层带10 m范围内变形破坏严重,同一标高断层上盘围岩破坏范围大于下盘,在含水层上方巷道底鼓量大。确定了巷道重点支护区域和加固的关键部位,并提出该类巷道的围岩控制技术:超前注浆、喷锚注阶段加固为基础支护,再实施关键部位锚索加固和围岩注浆技术。工程实践表明,采用区域化分阶段支护技术,巷道围岩变形得到有效控制。     

逆断层下盘侧巷道掘进稳定性研究

为了研究逆断层下盘侧不同断层煤柱尺寸对掘进巷道的影响,采用UDEC数值模拟软件,建立了逆断层下盘巷道掘进的数值模型,研究了5 m、10 m、20 m、30 m、40 m断层煤柱下巷道掘进时的应力分布、塑性破坏区范围和巷道围岩的变形量。结果表明,当断层煤柱尺寸小于20 m时,巷道附近应力受断层影响显著,巷道远断层侧应力集中明显;巷道底板受断层煤柱尺寸影响较小;当断层煤柱尺寸大于30 m时,随着断层煤柱尺寸的增加,巷道塑性区及围岩移近量变化趋于稳定,受断层影响较弱。     

在断层群构造带中掘进巷道围岩稳定机理及控制技术研究

以任楼煤矿含水层上穿过F2断层的中六运输大巷的安全开掘为工程背景,研究含水层上断层区巷道围岩控制技术。在断层岩性组成的基础上,结合水文地质条件分析原岩应力、断层构造应力和含水层水压等多应力场的耦合特征,得到了巷道开挖后围岩变形破坏规律:巷道在断层15m范围内变形破坏严重,相同标高断层上盘围岩破坏范围大于下盘,在含水层上方巷道底鼓量大;进而确定了巷道重点支护区域和加固的关键部位,并提出该类巷道的围岩控制技术:超前注浆、喷锚注分步动态加固为基础支护,再实施关键部位锚索加固和围岩注浆技术。工程实践表明,采用区域化分步动态加固技术,巷道围岩变形得到有效控制,保证了巷道围岩稳定,支护状况达到预期效果。     

过断层掘进煤巷围岩破坏规律研究

以新集二矿-750 m水平过F10断层掘进煤巷为例,利用数值模拟软件对掘进过程中围岩的破坏特征进行研究。结果表明:煤巷过断层时,断层容易发生"活化",且煤巷掘进对下盘围岩的影响程度大于上盘,应当着重注意断层下盘围岩的支护加固。     

巷道推进方式对断层围岩稳定性影响规律

断层破碎带影响着巷道围岩位移场和应力场分布。基于此，考虑断层破碎带赋存条件下，巷道推进方式对断层围岩稳定性影响，采用FLAC^3D对两种推进方式通过断层时的应力、位移、变形特征及塑性区开展数值模拟分析。研究结果表明：断层破碎带倾角一定时，随着掘进工作面与断层中心距离变近，巷道围岩变形破坏更为剧烈；巷道由上盘向断层推进时的围岩结构体系稳定性高于下盘向断层推进。该研究成果为类似巷道掘进过断层提供了参考。     

断层滑移活化诱发巷道冲击地压机理研究

针对具有断层构造特征的生产地质条件,运用相似模拟、数值分析和现场工业性试验相结合的研究方法,通过相似模拟试验,得到了采动影响断层作用下距工作面28 m断层发生滑移活化,此过程分失稳期、滑移期和活化期;断层易失稳滑移破碎区域是交界区、直接顶区和基本顶区,断层失稳滑移加剧巷道变形,断层活化致使巷道底鼓突变,甚至发生底板冲击。通过数值计算分析,得出了断层下盘围岩比断层上盘围岩应力易转移,能量易积聚和释放;断层下盘巷道底鼓约为断层上盘的1.8倍;指出了断层滑移活化过程中巷道底鼓变形最为严重,右帮变形次之,顶板下沉和左帮变形较小。最后提出了断层滑移活化诱发巷道冲击地压机理。     

张庄矿巷道掘进过程中过断层位置围岩破坏范围

为了研究张庄矿巷道在掘进过程中过断层所产生的围岩破坏范围,采用数值模拟的研究方法。为保证数值模拟结果的准确性,采用了钻心取样的方法,对巷道顶底板的岩性进行了分析,并在实验室对各个岩层的密度、内摩擦角、剪切模量、体积模量和粘结力进行了实验室测定。从模拟结果中可以看出:巷道过断层时断层上盘的围岩破坏范围大于下盘处的围岩破坏范围;上盘处巷道的围岩移近量大于下盘处的巷道围岩移近量。     

煤巷掘进过断层应力变化规律数值模拟研究

以钱家营煤矿5~#煤层巷道掘进过AF_(41)和AF_(42)逆断层为例,采用FLAC~(3D)模拟了巷道掘进围岩应力分布及变化规律。结果表明:断层附近煤岩体初始垂直应力较大,构造应力影响范围为30 m;随着巷道掘进,断层附近围岩应力逐渐增大,应力集中程度更加显著;对于逆断层而言,沿断层下盘向断层掘进更容易导致应力集中,将更容易引起冲击地压。研究结果将为有断层赋存的复杂地质环境中巷道支护和安全掘进提供理论指导。     

大断层下盘采动对上盘煤层影响数值模拟研究

针对运河煤矿落差60~265m的F10逆断层下盘厚煤层开采实际,利用FLAC3D数值软件对大断层下盘工作面的回采进行模拟,分析采动后断层及其上盘区域煤层应力分布和覆岩变形特征。研究表明:下盘厚煤层开采后,工作面导水裂隙带范围未波及到F10断层,断层附近岩层下沉变形量较小,断层性质不会受到大的影响;断层上盘区域整体下沉,且向下发生了轻微的"倾斜",导致上盘区域应力分布发生变化;F10断层和DF14断层的影响,使得断层上盘区域构造应力明显,对上盘煤层安全开采有一定影响。     

屯留煤矿断层活化下巷道顶板的数值分析

为解决屯留煤矿过断层巷道顶板支护问题,利用有限元分析软件ANSYS对逆断层下盘掘进穿越断层前的巷道顶板应力分布情况和顶板变形特征进行了分析,得出:巷道顶板最大应力集中在距断层面2 m处,最大应力集中系数为3.22,最小应力集中在距断层12 m处,最小应力集中系数为1.84.整个模拟过程中应力转化规律为当巷道初始掘进时,受掘进影响,应力集中区向掘进面前方转移,其集中系数值逐渐增大,随着距断层之间的距离逐渐减小,应力集中系数在断层前方增到最大,之后又减小,直至断层面。该结论为解决过断层巷道顶板支护提供了理论依据。     

煤巷综合机械化掘进快速过断层技术

为提高掘进机械化装备水平,实现掘进安全高效,确保矿井生产接替正常,翟镇煤矿在布置巷道时尽量避开断层构造,减少了断层对掘进的影响.掘进面过下压正断层时,采用后退卧底法,过上跳正断层时,采用后退割顶法,巷道超高处补加铺锚网进行支护,断层上下盘结合处打锚索加强支护,并合理设计断层带应力集中区的支护参数.不断优化掘进机过断层施工工艺和方法,并试验了掘进机过断层降尘添加剂,效果显著,使机掘巷道施工环境面貌得到较大改观.实现了连续过落差12 m及7.5 m的断层,仍能保证月平均单进310 m;连续过落差5.0～7.0 m的大小不等7条断层,仍能保证月平均单进406 m.     

上湾煤矿运输大巷过断层围岩变形破坏特征研究

针对巷道过断层极易产生大变形、支护结构失稳等问题,以上湾煤矿中六运输大巷过断层为工程背景,采用数值模拟和现场实测方法分析巷道过断层中围岩变形特征。结果表明:巷道过断层中围岩以剪切变形为主,在断层前后10 m范围内围岩变形量较大,围岩破坏先后顺序依次为底板、两帮和顶板,上盘影响段巷道底板和帮部围岩为主要控制区域,下盘影响段顶板和帮部围岩为主要控制区域,并提出巷道关键部位密集锚索支护+反底拱全断面锚杆支护的围岩控制技术,围岩最大位移量均小于120 mm,工业试验结果较为理想。     

逆断层倾角对断层两侧巷道围岩稳定性的影响

运用UDEC数值模拟软件,建立40°、60°、80°3种倾角的逆断层模型。通过分析巷道围岩塑性破坏特征、顶底板和两帮的移近量以及围岩垂直应力分布特征,研究逆断层倾角和上下盘关系对两侧巷道围岩稳定性的影响。研究结果表明:巷道在逆断层上盘时,随断层倾角增大,围岩稳定性有降低的趋势;若巷道布置在逆断层下盘,断层倾角为60°时巷道围岩稳定性最差;若巷道布置在逆断层下盘,则顶底板移近量均小于在上盘时,而围岩塑性区范围、两帮移近量和巷道两侧应力的集中程度大于上盘,且断层倾角越大差值越大。     

弓长岭井下矿上盘运输巷道让压开拓方法研究

弓长岭井下矿中央区-280 m上盘运输巷道地压活动剧烈,高强度的刚性支护无法控制地压显现,支护后巷道出现拱顶开裂下沉、墙体片帮内推、底鼓等现象,严重地影响了矿山正常生产。现场调查了-280 m上盘运输巷道的破坏部位和破坏范围,分析了岩性对巷道稳定性的影响,研究得出楔形体压力是地压显现的直接原因,建立了力学模型,并通过计算验证分析的可靠性。利用上盘回采边界与巷道破坏边界的相互关系,确定让压角为74°～78°,划分塑性变形区和弹性变形区,将-340 m上盘运输巷道布置在弹性变形区,采取让压开拓方式。实践表明,让压开拓方案能够有效地控制上盘运输巷道地压显现问题,保证矿山的正常生产。     

断层附近回采巷道顶板岩层运动特征研究

为解决断层影响区域回采巷道的支护问题，必须了解回采巷道顶板岩层运动变形特征．通过相似材料模拟试验，建立平面应力模型，分析研究断层下盘煤层开采后，在其上盘煤层中开掘巷道，巷道顶板的位移和巷道变形特征．结果表明：在断层影响区域，在水平方向上，回采巷道顶板岩层出现与断层倾向基本一致的垂直裂缝，顶板表现出不连续性．在垂直方向上，顶板离层出现不均匀沉降，顶板岩层特别是顶板下位岩层向断层方向倾斜．巷道围岩破坏不具有对称性，紧靠断层顶底板破坏严重．在回采巷道支护方式选择上，应用U型钢支护效果优于锚杆支护．     

任楼矿岩石大巷穿F_2断层组锚杆支护技术研究

针对任楼矿中六运输大巷穿F_2断层组出现巷道变形大、底鼓严重等破坏情况,综合分析了中六大巷近断层带围岩失稳因素,基于任楼矿特定的生产地质条件,提出中六大巷过断层带锚杆支护方案,在加强支护段内进行分区域控制,并成功应用于现场试验。结果表明,F_2断层带巷道采用锚梁网索永久支护+底板反底拱的全断面支护控制技术,巷道围岩变形量明显减小,满足了现场生产要求,为类似条件下巷道支护提供了借鉴。     

深部特厚煤层断层构造区掘进冲击地压发生机制

针对孟村矿井冲击地压多发生在断层构造区附近这一问题,采用理论分析、数值模拟及微震监测相结合的手段,研究了深部特厚煤层条件下构造区掘进工作面冲击地压发生机理。研究结果表明,原岩应力状态下,断层对地应力分布扰动作用显著,断层上盘存在大范围应力集中区,而下盘仅出现应力降低区,上盘应力扰动范围大于下盘扰动范围。由于DF29断层对掘进扰动存在阻隔作用,由上盘向断层掘进的工作面周围微震活动性发生由弱到强的突变。突变点以远掘进时,断层附近扰动强度较低;掘过突变点后,断层另一盘活动性急剧增强。断层导致掘进工作面围岩静载荷和动载荷均发生异常增高,两者叠加后易超过临界水平,进而发生冲击地压。研究结论可为彬长矿区类似条件下冲击地压防治提供参考。     

复杂应力条件下软岩煤巷支护技术对比研究

以古城煤矿1309工作面运输平巷为工程背景,采用FLAC3D数值模拟方法,分析了复杂应力条件下软岩煤巷无支护、传统支护方式及高强预紧力锚网索支护下的巷道围岩变形情况,并对巷道高强预紧力锚网索支护系统进行优化。结果表明,无支护条件下,断层上下盘巷道距断层前后40m范围内受断层影响明显,巷道围岩变形严重;传统支护方式巷道围岩变形较大,无法实现对巷道进行有效的支护;采用高强预紧力桁架锚网索支护方式可以有效控制复杂应力场下软岩煤巷围岩变形。     

复杂构造条件下自然崩落底柱巷道变形控制

底柱巷道的稳定是自然崩落法采矿的关键,16m高的底柱中布置有密集的出矿道、漏斗、通风巷、卸矿硐室等工程,其整体性减弱。随着拉底爆破、出矿等采矿活动诱导,底柱巷道稳定性变差,特别是多断层复杂构造段巷道变形破坏严重,支护返修次数频繁,生产安全隐患大,维护费用高。本文以自然崩落法某铜矿为例,结合采矿作业中的各种影响条件,分析多断层复杂构造条件下的底柱巷道变形破坏机理,提出地压控制措施、双层喷锚网+长锚索支护体的壁后注浆、断层下盘增补钢管混凝土立柱,实现主动和被动相结合的支护型式,实施后巷道变形得以控制,保障了矿山的安全生产。     

构造应力对煤和瓦斯突出的作用

文章通过巷道掘进突出的实例定性地分析了构造应力对发动煤与瓦斯突出的作用。分析认为:掘进巷道布置在封闭好、构造应力不能释放的 F_(304)和F_(301)断层附近易发生突出;在开放性好、构造应力得到释放、落差为201m 的 F_(165)断层附近掘进不发生突出,此范围内可视为非突出区。