多层缓倾斜矿床回采沿脉巷道应力分布特征及其卸压方法*

以上横山多层含钒页岩矿床为对象,研究了层间交替嗣后充填回采条件下沿脉巷道应力分布特征及其卸压技术。采用phase₂软件,模拟开采中段10个回采时步沿脉巷道的应力和收敛偏移的变化。在盘区回采中,回采矿房下方沿脉巷道围岩应力较其他区域高3.19%(平均);高应力状态集中于巷道顶板和底板,在不同时步范围分别达51.61%~58.14%和26.19%~54.54%。设计了卸压钻孔和卸压短巷缓解巷道高应力状态,较同一时步未卸压时,沿矿体倾向布置卸压孔、垂直矿体倾向布置卸压孔、近矿体侧帮布置卸压短巷和远矿体侧帮布置卸压短巷使巷道高应力区域分别降低了56.86%、56.27%、47.48%和7.03%(平均值),巷道稳定性得到了保证。在高应力状态沿脉巷道卸压时,应使钻孔卸压沿矿体倾向布置和卸压短巷近矿体侧帮布置,减少巷道高应力区范围。研究结果可为矿山开采地压管理提供可靠的依据和决策参考。     

矩形巷道围岩卸压槽合理间距的确定

通过对矩形巷道围岩受力及"四区"的分析,确定了卸压槽围岩的破碎区与塑性区宽度公式。经分析可知,卸压槽破碎区与塑性区宽度随着应力集中系数增大而以非线性方式增加,并在卸压槽最深处存在最大值。确定了卸压槽合理间距公式,并将其应用于袁庄矿4111工作面回采巷道。监测结果表明,卸压槽间距为2 m的回采巷道帮部位移量较卸压槽间距为8 m的回采巷道大大减少,卸压效果显著。     

切顶卸压技术在高水材料沿空留巷中的应用研究

为解决西山煤电集团公司西铭煤矿42206巷沿空留巷切顶卸压技术关键问题，建立巷旁充填体条件下的切顶力学模型与充填体支护阻力计算式，并对爆破切顶参数、巷道支护方案、高水材料充填巷道流程进行设计。结果表明：巷旁充填体所需支护阻力为1 342 kN/m，巷道采用单体液压支柱+锚杆支护+铰接顶梁+菱形金属网挡矸支护方案可以有效维护巷道围岩，实施切顶后，端头液压支架应力值由13～16 MPa降低至10～14 MPa。     

三交河矿2-511工作面回风巷支护设计及钻孔卸压技术研究

为保障三交河煤矿2-511工作面回采过程中高应力煤层巷道围岩的稳定,通过对回风巷地质情况的分析,决定采用锚杆索+钻孔卸压支护技术,结合钻孔卸压支护原理对回风巷支护参数、钻孔卸压方案进行了设计,并对支护后的巷道进行矿压监测,结果表明:支护方案实施后,顶底板的最大移近量为170 mm,两帮最大移近量为120 mm,保证了巷道围岩的稳定。     

三软煤层回采巷道支护中钻孔卸压技术

为有效解决软岩巷道支护难题,提出并研究了钻孔卸压与U型钢联合支护方式。采用FLAC3D数值模拟软件分析了卸压钻孔对巷道围岩变形及应力转移作用机理,模拟结果表明,实施卸压钻孔后,巷道围岩的变形量减小,巷道周边围岩应力峰值向深部转移,巷道处于应力降低区。现场试验结果表明：采用钻孔卸压与U型钢联合支护方案,巷道两帮最大移近量193 mm,降低55%,巷道顶底板最大移近量267 mm,降低55%,巷道支护状况得到明显改善。     

光面爆破在破碎矿体脉内凿岩巷道中的应用

开磷用沙坝矿急倾斜破碎矿体采用在脉内凿岩巷道内侧向崩矿回采矿体,脉内巷施工为矿体回采前首要工序,根据破碎岩体光爆原理及破碎矿体实际条件,采用合理的光爆设计及装药结构进行巷道掘进施工试验,获得了成型理想的断面巷道,上部破碎矿体无垮塌现象,对顶板和上部破碎矿体的震动影响控制良好。光面爆破在破碎矿体脉内巷道施工中获得成功,可在类似矿山推广应用。     

采空侧巷道围岩应力分析与控制技术研究

常村煤矿S6-1皮顺为深部采空侧大变形巷道,亟需一种新的科学支护方式提高巷道围岩稳定性。通过分析煤层工作面工程地质条件,确定了包含煤层、顶板、底板的四种岩性试样进行物理力学试验,将试验结果赋值到UDEC模拟软件中模拟工程现场煤柱应力分布和巷道变形规律。结合现场情况和模拟结果,设计不同的切顶卸压方案并进行数值模拟对比。模拟结果表明,在垂直顶板方向切顶时,切顶高度26.1m、33.6 m、44.0 m和61.0 m分别对应煤柱峰值支承应力28.5 MPa、24.8 MPa、23.1 MPa和25.0MPa;切顶角度10°、20°、30°和40°分别对应煤柱峰值支承应力24.26MPa、24.03MPa、23.26MPa和24.42MPa。结合现场地质条件和施工条件,最终确定切顶高度为44.0m、切顶角度为30°为最优方案。现场试验结果表明,切顶卸压配合补强支护方案效果显著,有效减小了保护煤柱支承应力和巷道变形。     

凤山县宏益矿业公司那林金矿开采问题探讨

凤山县宏益矿业有限责任公司那林金矿主要使用无底柱中深孔凿岩分段崩落采矿法开采倾斜、低品位中厚破碎矿体,由于矿山急需矿石生产而不得不把凿岩与出矿巷道布置于破碎矿体脉内,由此而产生回采巷道稳固性、巷道支护方法、矿体回采顺序等一系列问题。针对矿山开采中存在的问题进行了分析和数值模拟研究,提出了保证矿山正常生产的技术措施。     

不规则煤柱下巷道卸压解危技术研究与应用

3216外切眼处于四层煤柱高应力区域内,煤柱形似"刀把",与孙村矿发生冲击地压时的巷道布置极为相似。根据集团公司领导及专家对3216外切眼的安全评估,确定该巷道具有冲击危险性并被集团公司列为A级隐患,需对该巷道进行卸压解危。通过冲击地压防治技术措施对该区域采用由低应力区向高应力区进行卸压解危方式,并严格按照"先监测,后卸压,再检验"的原则对该巷道进行卸压解危及校验。     

综放工作面临空巷道CO2致裂切顶卸压技术应用

5111巷邻近8101工作面采空区,巷道出现顶板下沉、底鼓、帮鼓、巷道断面变形等问题。针对这一问题,采用CO_2致裂切顶卸压技术,分析了致裂切至直接顶钻孔和致裂切至老顶钻孔两种方案,并确定了切至老顶钻孔的设计。通过方案的实施和监测,证明卸压后围岩动压得到了有效降低,巷道断面变形也得到了有效的控制。     

长平煤矿超前预裂爆破切顶卸压技术及成本分析

为了降低临空侧巷道应力集中,基于晋煤集团长平煤业4322工作面的开采地质条件,采用钻孔取心的方法对顶板、两帮的煤岩体结构进行了观测,并结合水压致裂的方法对最大、最小水平主应力、垂直主应力等相关地应力参数进行了测量,制订了针对工作面43221巷超前预裂爆破切顶卸压实施方案,确定了切顶卸压高度、卸压孔间距等主要参数,同时对切顶卸压成本进行了初步分析。现场结果表明,设计方案和成本基本符合施工的实际情况,指导了现场施工安全顺利地进行。     

充填体荷载作用下金属矿山采空区顶板稳定性分析

针对如何提高研究区深部矿体采矿活动安全性的问题，通过理论计算方法和数值模拟计算法对采空区顶板的稳定性进行了分析。结果表明，厚跨比理论、载荷传递交汇线理论和结构力学梁理论求得的采空区顶板安全厚度基本一致，具有较好的线性变化关系，获得采空区顶板安全距离为10.0～18.0 m(采空区跨度为20 m);通过数值模拟极端后，确定了研究区顶板的临界破坏厚度为12.5 m,最终确定了采空区顶板的安全厚度为15 m。此时，采空区的水平方向最大的位移量可达28.2 mm,垂直方向上最大下沉量可达368 mm;采空区开挖后的最小主应力为-1.42 MPa,最大主应力为-6.7 MPa。     

深部金属矿山卸压开采研究

为了确保深部资源的安全高效经济开采,以广西某矿业公司深部105号矿体作为研究对象,针对105号矿体即将开展的大规模开采过程中有可能出现的应力诱导矿压灾害,开展了卸压开采研究。根据矿区105号矿体及围岩的岩爆倾向性结论,结合矿区开采技术条件与开采工艺、地应力水平与岩体力学参数,提出了4种卸压方案,并利用FLAC3D及Plot Digitizer软件对4种方案的卸压效果进行模拟分析。结果表明:采场两侧布置卸压槽卸压方案使采场周边应力降低14.8%;切顶和拉底布置卸压槽卸压方案卸压不成功;在上盘深孔卸压爆破卸压方案使采场周边应力降低50.4%,在矿体与围岩之间能形成有效的应力隔离带;矿块分步回采方案使采场周边应力降低63.6%,最终通过最大主应力比较分析确定矿块分步回采为最优方案。     

影响应力解除法测量煤矿地应力精度的因素研究

根据在多个矿区的实测经验总结分析了影响应力解除法测量地应力精度的因素,并在张集煤矿进行了地应力测量。研究结果表明,地应力测量前应充分考虑各种因素对测试结果的影响,如测点位置的选择和围岩的性质,钻孔过程中岩芯断裂的影响、钻头高速转动对地应力数值的影响、小孔同轴度及成孔质量的影响。通过在张集煤矿进行试验巷道的地应力测量,得到巷道同一水平六号钻场最大水平主应力为37.10MPa,方位角为104.0?;七号钻场最大水平主应力为31.33MPa,方位角为112.5?,指导了巷道的走向及支护参数的设定,减轻了巷道支护难度,加快了巷道掘进速度。     

地下矿山直眼掏槽爆破参数优化研究

针对凡口铅锌矿目前直眼掏槽钻孔数量多、凿岩效率低等问题,开展了直眼掏槽爆破参数优化研究。通过理论计算,确定了钻孔孔径以及装药孔与空孔间距的范围。运用LS-DYNA数值模拟软件对理论计算取值范围内不同孔径、装药孔与空孔间距等参数进行模拟研究,对各模拟方案下应力分布状态及关键单元的应力值进行分析。结果表明,空孔具有导向及应力集中作用,在装药孔及空孔孔径相同条件下,当孔径为0.051 m和0.058 m时,孔间距均应取0.30 m; 当孔径为0.064 m时,孔间距应取0.35 m。工程应用结果表明,这3种爆破参数方案均能达到预期爆破效果,综合爆破后矿石块度及凿岩效率,最终确定掏槽爆破参数为:孔径0.051 m,装药孔与空孔间距0.30 m。     

巷道注浆钻孔设计关键参数确定方法探讨

针对煤矿注浆钻孔设计存在随意性强、注浆效果差的问题,以赵庄煤业33072巷注浆加固为工程背景,采用钻孔窥视方法确定了深层和浅层钻孔的深度,采用不同注浆压力下浆液扩散半径试验确定了钻孔间排距和最小注浆压力,浅层和深层钻孔深度分别确定为3 m和10 m;浅层钻孔排距2 m,间距1.1 m,最低注浆压力6 MPa,深层钻孔排距4 m,间距1.5 m,最低注浆压力8 MPa.注浆后钻孔窥视结果说明,浆液扩散效果良好,未发现未被填充的裂隙。     

深部巷道岩爆防控措施效果对比研究

深部开采面临“三高一扰动”问题，易发生岩爆等地质灾害。分析了深部巷道破坏特征，提出了锚网喷支护、钻孔卸压、注水等岩爆防治措施，并基于FLAC3D构建了11个数值模型，对比顶板位移变化及切向应力，选择二郎山判别准则判别各方案的岩爆情况。结果表明:1)超前钻孔比周边钻孔更有助于改善顶板位移，超前钻孔和周边钻孔均为最优卸压方式；2)三种支护方式未能改变巷道顶板与边帮的岩爆倾向性结果，但是切向应力值有所下降；3)超前钻孔和周边钻孔组合施工的方案优于两种卸压方式单独施工的方案；4)考虑围岩软化及锚网喷支护条件下超前钻孔和周边钻孔均施工，使巷道顶部岩爆剧烈程度从中等岩爆降低至弱岩爆，拱脚处岩爆剧烈程度从中等岩爆降低至弱岩爆，侧帮岩爆剧烈程度从弱岩爆降低至无岩爆。将方案11应用于大红山铜矿40水平采准干线，岩爆防治效果良好。     

高强度开采条件下巷道切顶护巷技术研究

针对厚煤层、高强度开采条件下的沿空巷道围岩变形严重、维护困难的问题,以布尔台矿42203工作面为研究背景,采用理论分析和数值模拟的方法研究沿空巷道围岩变形特征,提出采用定向预裂爆破技术进行切顶卸压,以保护临近采空区的巷道。基于不同切顶高度条件下的巷道状况模拟结果发现,切顶后明显改善了巷道围岩应力环境,并确定合理切顶高度为21 m,定向预裂爆破钻孔间距为16 m,装药密度12 kg/m,钻孔角度向采空区方向偏15°、向回采帮偏5°;最终在现场进行试验。结果表明,切顶后巷道两帮移近量86 mm,顶板下沉量55 mm;采用切顶护巷技术对沿空巷道起到了较好的保护作用,能够满足安全生产需要,同时也为类似矿井切顶卸压工程试验的实施提供借鉴。     

地质力学测试在巷道群矿压分析中的应用

在杜儿坪矿2号煤皮带巷进行了地质力学测试,并将测试结果应用于巷道矿压分析中,结果表明:最大水平主应力为13.67MPa,最小水平主应力为6.94MPa,最大水平主应力方向为北偏东9°,皮带巷直接顶板为粉-细砂岩,强度介于60MPa～80MPa之间;皮带巷在掘进过程中,会受到轨道巷和回风巷开挖形成的支承压力的双重影响,皮带巷的两帮在垂直方向高应力集中和水平应力横向卸压双重作用下,造成两帮围岩的稳定性降低.     

李官集铁矿地应力的测量与分布特征研究

采用应力解除法,对李官集铁矿-120、-220和-320 m 3个中段进行了8个测点的三维地应力测试,并对获得的含有应变计的套孔岩芯进行了室内温度标定和围压率定试验。结果表明：各个主应力均为压应力,没有出现拉应力的现象;矿区以水平构造应力为主,最大水平主应力的数值在10.29～22.16 MPa范围内变化,方向基本上为SE-NW向,竖向主应力接近上覆岩体的自重应力;各测点的最大剪应力较大,其值均大于2 MPa。测量结果为矿井采场合理布局、巷道布置选择和锚杆支护设计提供了可靠依据。