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。     

软弱夹层对金矿深部巷道围岩稳定性影响研究

含软弱夹层巷道围岩稳定性是黔西南金矿深部开采过程中遇到的一大难题。为保障矿山安全高效生产,采用FLAC3D模拟软件建立不同软弱夹层产状对巷道围岩稳定性影响的分析模型,研究巷道埋深、软弱夹层倾角和位置对巷道工作面稳定性的影响。结果表明：随着埋深的增加,巷道围岩变形量和塑性区体积均逐渐增大;当软弱夹层倾角在0°～40°范围内时,随着倾角的增加,巷道围岩变形量和塑性区体积均逐渐增大;当软弱夹层倾角大于0°时,巷道表面位移呈现不对称性：左拱肩>右拱肩,左帮>右帮,左拱脚<右拱脚,且随着角度的增大,这种不对称性更加明显;随着软弱夹层距巷道顶板距离的增加,巷道表面位移逐渐减小,巷道不对称变形的程度变小,围岩的塑性区体积逐渐变小。研究结果可为类似巷道工程支护提供一定的参考依据。     

不同倾角结构面对巷道稳定性的影响

本文在实验室用立体相似模型研究在三向荷载作用下,结构面倾角为30°,45°,55°,65°和80°时,掘进巷道对其围岩稳定性的影响。通过试验分析得出:结构面倾角为45°时围岩稳定性较好,随着结构面倾角增大围岩稳定性减弱,当结构面倾角为80°时,围岩失稳较大。并得出巷道周围影响范围约为巷道半跨的五倍左右。     

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。     

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。     

汾源煤业5-1021巷过断层支护技术研究

汾源煤业5-1021巷在掘进中将通过断层,为保障巷道的顺利掘进,分析了断层对巷道掘进的影响,提出过断层支护方案,并对巷道顶板离层、围岩表面变形等情况进行监测。结果表明:在断层处巷道顶板离层量最大,围岩表面变形量最大,但通过对巷道围岩进行支护后,这些参数都在可接受范围内,巷道围岩的稳定性得到了有效保障。     

掘进工作面过断层围岩控制技术分析与应用

为保证掘进工作面安全顺利过断层,经数值模拟分析得出箕F11断层对巷道围岩应力的影响范围在30 m左右,选择在距离断层31.4 m位置按照+10°的坡度挑顶的方法进行掘进施工,改段巷道采用锚(杆)索联合支护和壁后注浆加固的方式支护。经实测:巷道顶板下沉量保持在78 mm,底鼓量保持在85 mm,实体煤帮与煤柱帮部位移量分别稳定在70 mm与98 mm。     

不同煤层倾角锚杆支护巷道围岩受力特征物理模拟研究

为了研究煤层倾角变化对锚杆支护回采巷道围岩力学特征的影响,结合淮南矿区大倾角煤层开采地质和技术条件,应用自制相似材料模拟旋转试验架,建立了煤层倾角为0°,30°和45°的锚杆支护回采巷道的相似材料模拟模型,系统分析了不同煤层倾角锚杆支护回采巷道围岩应力、变形和破坏特征。随煤层倾角增大,巷道围岩应力分布和变形的非对称性特征更加明显;倾角越大,巷道围岩的整体稳定性越差。研究得出顶板、高帮和底板是大倾角煤层实体煤回采巷道围岩稳定性控制的关键部位,揭示了煤层倾角变化对锚杆支护巷道围岩力学特征影响的作用机理。工程应用表明,大倾角煤层回采巷道围岩稳定性控制的关键是根据巷道围岩非对称结构特点和围岩力学特征的非对称性,采用非对称锚网索组合支护,并不断改进支护材料、优化支护参数、加强施工工艺和质量管理。     

亿隆煤业1 1021巷道支护技术研究

亿隆煤业1 1021巷道顶板为复合顶板，在掘进过程中受附近断层影响巷道围岩整体破碎严重，为探讨该矿1 1021巷道支护方法，采用现场原位实测、工程监测的方法，对巷道破坏原因展开了研究；并在此基础上,对原支护方案进行了相应优化。工程应用验证结果表明，在优化方案的支护下，巷道围岩稳定性大幅提高。     

王家岭煤矿不同煤层倾角巷道围岩稳定性分析

为研究不同煤层倾角巷道的围岩稳定性,基于Midas GTS/NX有限元软件,依托山西王家岭煤矿工程,对煤层倾角为0°、15°、30°、45°、60°及75°的巷道围岩稳定性进行数值建模分析。结果表明:随着煤层倾角α的增大,巷道围岩的水平应力和垂直应力都随之先变大后变小,围岩应力最大值由巷道两帮底部向巷道两帮上部转移,且当α=45°时应力值达到最大;当煤层倾角较小与较大时,巷道围岩都能够有效发挥其自承能力;当煤层倾角为45°或者接近45°时,此时巷道的开挖需要着重关注围岩的变化。     

大埋深孤岛工作面过断层带回采技术研究

车集煤矿2608工作面回采期间机尾相继揭露DF₀₅₅（78°∠60°H=5 m）、F₂₆₀₈-7（76°∠65°H=3.5 m）、F₂₆₀₈-6（78°∠50°H=1 m）、F₂₆₀₈-5（81°∠40°H=0.5 m）断层,受断层带影响工作面12°仰采推进,煤层呈阶梯状错断、顶板节理发育,且回风巷36U弧形棚支护段钢棚变形严重、巷道大采高段超前支护困难,严重制约工作面安全生产。结合矿井实际生产情况,研究制定了工作面回采层位调整、巷道替棚、挑顶、绞顶施工方案及过断层带支护保障技术体系,确定工作面在DF₀₅₅断层上盘断层面以下5架范围内提前挑顶、起溜,限定起溜幅度100～150 mm/0.6 m,挑顶段增幅1架/1.8 m,回风巷替棚、挑顶施工14 m、绞顶施工32 m。结果表明:工作面机尾过断层带期间回采层位与回风巷层位基本一致,工作面防片帮、防掉顶措施科学有效,回风巷超前及端头支护衔接有序,安全出口畅通,实现了复杂地质条件下工作面安全高效开采。     

近距离煤层采空区下掘进巷道过断层技术研究

针对近距离煤层开采条件下,采空区下部掘进巷道过断层支护难度较大的问题,本文以中煤平朔集团井工二矿21109主运顺槽掘进工作面过断层为工程背景,结合掘进巷道煤层顶板岩性和断层产状,确定了21109主运顺槽过断层掘进施工方案。在巷道顶板采用锚杆、W钢护板配合钢筋托梁和锚索联合支护,煤柱侧帮和工作面侧帮均采用采用锚杆支护,掘进工作面单纯采用主动支护后无法满足支护需求,又采取架设钢棚的方式对巷道进行了辅助支护。采取辅助支护措施后,28d内顶板浅部离层23mm,顶板深部离层31mm,巷道高度、宽度相对移近量分别为33mm和0mm;28d后,巷道断面再无变形,巷道围岩稳定。     

车集煤矿大中型主控正断层与瓦斯赋存关系研究

为了研究车集煤矿大中型主控正断层与瓦斯赋存规律,选取F₅断层、F₂断层,分析了矿井大中型主控正断层对瓦斯赋存规律的影响关系,研究了-900 m水平以深瓦斯含量与大中型主控正断层的关系。研究得出,断层对瓦斯赋存的影响有范围限制,在一定范围内,距断层越近,瓦斯逸散越多,瓦斯含量越小;断层落差较大、规模较大的正断层对两侧瓦斯赋存的控制作用较明显;深部水平煤层中瓦斯的逸散主要依靠大中型主控正断层的开放作用。研究为后期瓦斯防治提供了技术支持。     

深部煤层底板抽采巷道空间位置关系及围岩稳定性研究

针对平煤股份十矿深部煤层底板瓦斯治理巷道围岩稳定性差的难题,以己_15-16-33190工作面底板巷道为工程背景,基于煤层底板破坏力学模型计算出采动影响对底板岩层扰动破坏影响深度,并确定底板巷道布置的层位;建立底板巷内错、外错3 m和垂直布置3种离散元计算模型。分析可知:内错布置底板巷道周围垂直和水平应力显现均不明显,有利于保持巷道围岩的稳定性;根据现场工程条件底板巷分别采用梯形、拱形2种断面,有利于保持巷道围岩的稳定性。通过分析监测数据可知:在煤层巷道掘进期间,底板巷道顶板下沉量控制在200 mm以内,两帮移近量控制在110 mm以内,回采期间顶板下沉量控制在400 mm以内,两帮移近量控制在210 mm以内,底板巷道围岩变形量得到了有效的控制。     

多层矿床同阶段相邻矿层安全回采顺序分析

回采顺序不同,其相邻矿层间的扰动影响差别很大,直接关系到矿床的安全开采。分析扰动影响高度对同阶段相邻矿层安全回采顺序的影响,当2层矿体同时从上至下开采、先开采上层矿后采下层矿和先开采下层矿后采上层矿时,探讨2矿层的超前关系及安全回采顺序。研究表明,不同赋存条件下的倾斜-急倾斜多层矿床都可以采用从上至下分层并行开采。在岩石移动角γ₁为60°~75°、矿层倾角α₂≤γ₁+5°、矿层间距a＞15 m或γ₁为45°~60°、α₂≤γ₁+25°、a＞20 m这2种赋存条件下,可以采用从上至下分段并行开采。在γ₁为45°~60°、α₂≤γ₁+10°、a＞5 m或γ₁为45°~60°,α₂≤γ₁+20°、a＞10 m这2种赋存条件下,2层矿体先开采上层矿后采下层矿,只能按分层或分段下向开采,上层矿开采最大可超于下层矿11个分层或1个分段;在γ₁为60°~75°、α₂≤γ₁+5°、a＞15 m或γ₁为45°~60°、α₂≤γ₁+25°、a＞20 m这2种赋存条件下,层矿开采最大可超于上层矿6个分层或1个分段。研究结果可为多层矿床阶段内开采顺序提供定量参考依据。     

含孔洞层状砂岩动态压缩力学特性试验研究

隧道、矿山巷道和硐室等地下岩石工程中揭露的层状岩体往往具有不同的产状,层理弱面的方向与主要动荷载作用方向存在多种组合,相应的动态各向异性力学特性和变形破坏特征对地下岩石工程安全稳定具有至关重要的影响。针对冲击载荷下倾斜层状岩体中巷道围岩稳定性问题,选取一种层理构造显著的黄砂岩,其中层理倾角φ为层理面与加载方向之间的夹角,加工制备倾角分别为0°,15°,30°,45°,60°,75°和90°的7组预制中央圆形孔洞板状试样(尺寸为宽度60 mm×高度60 mm×厚度15 mm),在75 mm杆径分离式霍普金森压杆(SHPB)试验平台上进行冲击压缩试验,并使用高速摄影仪实时记录试样动态裂纹扩展演化过程,研究不同层理倾角条件下预制中心孔洞层状岩石的动态力学参数、裂纹扩展演化过程及最终破坏模式等动态压缩力学特性变化规律。结果表明,峰值应力处试样破坏的峰值应变在0. 008 1～0. 012 37变化,随着层理倾角的增加,试样动态抗压强度、弹性模量及峰值应变整体均呈先增大后减小的变化规律;初始起裂裂纹总是从孔洞周边压应力集中处萌生,随后逐渐形成宏观裂纹,宏观裂纹为剪切裂纹或拉剪复合裂纹;倾角0°试样发生局部沿层理和局部穿越层理的复合张剪破坏,倾角15°～45°试样发生局部沿层理和局部穿越层理的剪切破坏,倾角60°～90°试样最终发生穿越层理的类X型剪切破坏;利用正交各向异性板理论计算孔洞周边应力分布,发现随着层理倾角的增加,孔洞周边应力集中系数的峰值也逐渐增大,且层理倾角为0°,15°,30°,45°的试样孔洞周边最大压应力出现在θ(θ为孔洞周边任意一点的极角)为74°,81°,86°,90°及关于原点中心对称的254°,261°,266°,270°处,同时试验中观测到相应的层理倾角试样分别在88°,85°,79°,70°及关于原点对称的271°,264°,262°,252°处萌生剪切裂纹,与理论分析结果吻合较好。层理方向与冲击载荷平行时,层状岩体中巷道围岩对冲击载荷的承载能力最弱。针对钻爆法分台阶开挖硐室或爆破施工中存在近距既有巷道,应合理布置爆破载荷的方向,避免层理方向与爆破载荷之间的夹角过小而导致巷道失稳。     

地面瓦斯抽采钻井变形破坏主控因素分析

采动影响区地面瓦斯抽采钻井的变形破坏影响因素众多,导致钻井的破坏规律非常复杂。为了对各影响因素进行有效控制,从而使得地面钻井的抽采效能能够得到最大程度的发挥,对地质条件和回采工艺等多种影响因素的影响效应进行了深入分析,获得了采场尺寸、顶板管理方法、煤岩层倾角和断层等各主要因素的变化对地面钻井变形破坏的影响规律:地面钻井应优先布置在远离断层、陷落柱等地质构造的区域,当回采工作面通过地面钻井位置附近时应快速通过,应加强顶板管理减弱采场覆岩的移动,倾斜煤岩层条件下地面钻井井位应向采场中部偏移一定距离等。     

过断层破碎带条件下岩巷掘进超前支护技术

在巷道掘进过程中,随着开采深度的增加,巷道矿压显现加剧,地质条件异常化,加之掘进工作面缺乏有效的临时支护手段和设备,使巷道顶板事故呈上升趋势。文章针对潘北矿东翼-490m放水大巷过DF13断层破碎带巷道顶板压力大、岩石裂隙发育,易导致冒顶或抽冒情况,对巷道支护技术进行了综合分析和设计,采用了超前综合支护技术。与传统的过断层支护方式相比较,该支护不仅安全快捷,而且经济效益和社会效益明显,具有极大的扩广和借鉴意义。     

倾角变化对回采工作面区段煤柱应力分布的影响

依据平煤集团十三矿二 1 煤层的具体条件,分别对煤层埋深300,500,800 m和倾角0,25°,30°情况下运输巷下帮侧向压力分布规律和不同宽度区段煤柱受力情况进行了数值分析,并对该矿12020采煤工作面下巷实体煤侧的应力、围岩变形及锚杆受力的情况进行了现场监测。结果表明：随煤层倾角增大下区段运输巷与上区段回风巷两侧应力呈非对称分布,采场顶板应力分布也是高度不均匀、不对称的,侧向水平应力峰值随煤层倾角增大而增大,且工作面后方增加幅度大于工作面前方;峰值位置随煤层倾角增大而逐渐靠近煤壁。煤层倾角加大时,应力明显偏向下区段运输巷,使得下区段运输巷顶部出现明显应力集中,并且随着煤层倾角的增大,应力集中程度更加显著。