李家壕矿软岩顶板冒顶事故分析及支护参数优化研究

软岩巷道的顶板支护问题十分复杂,通过对李家壕矿软岩巷道冒顶事故原因的分析,针对顶板岩性进行探测,对锚索、锚杆孔径匹配的合理性进行研究,合理优化了锚杆和锚索的支护参数,改进了支护施工工艺,提高了锚杆和锚索的锚固力,从而解决了该矿软岩巷道顶板冒顶问题。     

巷道顶板岩层冒顶隐患分级技术研究

为了对巷道层状顶板岩层失稳破坏机理进行深入分析,确定巷道顶板岩层冒顶隐患分级,分析了冒顶机理,主要包括稳定岩层厚度变化、锚杆锚索的锚固段位于软弱夹层内、顶板存在小断层、岩层内生节理发育、构造引起巷道应力集中等因素,然后确定了破裂高度分级指标,研究了冒顶隐患分级方法,并以某煤矿为例,分析了该煤矿顶板冒顶隐患分级。研究对发现巷道内高冒顶风险区域以及控制和预防巷道冒顶事故的发生具有重要的意义。     

膨胀软岩顶板回采巷道支护技术研究

膨胀型软岩巷道易变形破坏乃至冒顶,其关键问题是机理认识不清以及支护方案不当。以李家楼煤矿1202轨道巷为背景,采用室内试验、现场实测、理论分析与数值模拟等方法研究了膨胀软岩巷道的冒顶机理及其支护优化方法。研究结果表明:(1)1202轨道巷顶板2～4 m有泥岩,泥岩中黏土矿物含量高达70%,其中蒙脱石含量高达25%,因此泥岩极易遇水崩解;(2)膨胀软岩巷道冒顶原因为:直接顶有软弱夹层+强降雨与空气潮湿+支护方式不合理,且支护参数较弱;(3)膨胀软岩巷道的新型支护方式为:锚杆+金属网+钢筋梯子梁+锚索补强联合支护,应提高其预紧力与锚固力,防止直接顶离层以及基本顶悬吊作用的拉力不够。现场监测发现,随着工作面的推进,巷道顶板总离层量最大为12 mm,围岩稳定性较好。     

膨胀软岩顶板回采巷道支护技术研究

膨胀型软岩巷道易变形破坏乃至冒顶，其关键问题是机理认识不清以及支护方案不当。以李家楼煤矿1202轨道巷为背景，采用室内试验、现场实测、理论分析与数值模拟等方法研究了膨胀软岩巷道的冒顶机理及其支护优化方法。研究结果表明：( 1 )1202轨道巷顶板2～4 m有泥岩，泥岩中黏土矿物含量高达70%，其中蒙脱石含量高达25%，因此泥岩极易遇水崩解；( 2 )膨胀软岩巷道冒顶原因为：直接顶有软弱夹层+强降雨与空气潮湿+支护方式不合理，且支护参数较弱；( 3 )膨胀软岩巷道的新型支护方式为：锚杆+金属网+钢筋梯子梁+锚索补强联合支护，应提高其预紧力与锚固力，防止直接顶离层以及基本顶悬吊作用的拉力不够。现场监测发现，随着工作面的推进，巷道顶板总离层量最大为12 mm，围岩稳定性较好。     

深部软岩巷道冲击地压变形破坏机理分析

分析了软岩的基本特征及力学特性,对深部软岩巷道的冲击地压变形破坏机理进行了分析研究。利用RFPA数值模拟软件对深部具有冲击地压危险的软岩巷道的变形、破坏发展规律和运动机理进行了模拟。分析结果表明:软岩巷道周围裂隙的变形、扩展、破坏及其次生裂隙的产生、扩展和发育情况同数值模拟基本相吻合。     

巷道复合顶板变形破坏特征与冒顶隐患分级

煤层顶板岩性复合及分层厚度变化大,稳定性差异显著。针对巷道层状复合顶板条件,采用现场探测、数值模拟、理论分析等方法,研究了顶板岩层结构分类、顶板变形破坏特征与平衡结构及冒顶隐患评价。研究表明:巷道复合顶板岩层结构可分为坚硬岩层、软弱岩层、下软上硬、下硬上软、软硬渐进、硬软相间及软硬相间等7个类型。对于较差的顶板岩层结构,在层面和节理影响下,巷道顶板下位分层形成离层、随动稳定状态的铰接岩块结构及亚稳定状态的裂隙弯曲结构,其范围和承载能力与顶板岩层结构类型有关,顶板变形和锚索延伸量呈现不协调性。采用锚索是否破断失效作为分级指标,建立了冒顶隐患的分级方案,划分了典型顶板岩层结构的隐患等级,对3个级别的冒顶隐患进行了安全评估。     

特厚复合顶板支护三维数值模拟研究

特厚复合顶板支护难度大,采用锚网索支护时经常会发生锚杆(索)破断或失效,极容易发生大面积冒顶事故,且其冒顶过程迅速、预兆不明显,较难预防。为了解决该问题,通过三维数值模拟和工程实例分析了其失稳机理,研究了支护锚索容易破断及冒顶过程迅速的原因。研究结果表明:锚杆(索)容易破断的主要原因是剪应力过大,容易失效的原因是锚固区处在围岩裂隙发育区或软弱岩层;特厚复合顶板一般都具有内部各岩层厚度较小、总厚度较大、岩性较差等特征;特厚复合顶板会发生突然冒顶的原因是其顶板中存在一层或数层相对较硬的岩层;最后,为特厚复合顶板支护提供了一些支护参数和支护建议,这为类似工程提供了参考依据。     

复合顶板工作面初放推垮型冒顶的原因与对策

皖北煤电公司刘桥二矿是年产量为120万t的中型矿井。该矿现主采的六一、四二采区内局部煤层顶板为复合顶板。在复合顶板下进行工作面初次放顶时，多次出现推垮型冒顶事故。复合顶板由下软上硬岩层组成，下 部软岩易与上部硬岩层离层。复合顶板工作面初放发生推垮型冒顶的原因是软岩层发生离层，出现断裂，产生滑动。防止复合顶板工作面初放发生推垮型冒顶冒的条件。本文通过对刘桥二矿六一采区619工作面初次放顶推垮型冒顶原因的分析，结合该矿回采经验，总结出复合顶板工作面初放推垮型冒顶的特点和预防对策。     

软岩巷道锚注联合加固技术研究

针对"三软"岩层巷道条件,利用注浆加固顶板的技术来支护破碎巷道的顶板,提高软岩巷道的围岩强度。通过实践证明,锚注联合加固施工技术在软岩巷道支护可减小巷修量,提高巷道稳定性,保证了安全,实现矿井安全生产。     

论煤层复合顶板的管理

讨论下软上硬中间隔有煤线或薄层软岩的顶板的管理问题。复合顶板矿压显现不强烈,常发生推垮型冒顶事故,论述了这类冒顶的特点、机理、发生地点。在总结现场经验的基础上,提出了具体防治措施。     

锚索(杆)网和W型钢带联合支护在大跨度软岩冒顶区的应用

着重以芦岭矿88煤仓上口大冒顶处施工情况为例,阐述锚索和W型钢带联合支护在软岩中的应用情况,并且分析了组合梁理论在大跨度软岩巷道支护中的应用机理,及锚索(杆)和W型钢带联合支护中顶板岩层受力。     

多软弱夹层的巷道顶板稳定特性及支护设计

建立了多层软弱夹层条件下巷道坚硬层状复合顶板的力学模型,分析了其结构特征、离层破坏机理及判据,基于关键层理论、组合梁理论和悬吊理论的基本原理提出了巷道顶板锚固支护参数的计算方法。研究表明:含多个软弱夹层的坚硬复合顶板由于顶板岩层的离层导致顶板刚度降低从而致使顶板下沉、破裂、冒落;顶板岩层的离层状况主要由各层的弯曲挠度的差异性所决定;通过锚杆形成的顶板组合梁需要具备足够的组合强度,否则很容易和老顶发生离层并造成岩梁两端发生弯曲断裂或剪切破坏而形成简支梁结构,最终使岩梁失稳冒落;合理的顶板锚固参数尤其是预紧力设计对于控制巷道顶板岩层的失稳作用明显。     

深井围岩采准巷道的变形与破坏

介绍了深井软岩、层理发育岩层巷道的变形与破坏机理，分析了层理发育围岩巷道支护失败的原因及维护手段、软岩巷道变形破坏原因及防治措施；提出了控制围岩变形及适合层状发育与软岩巷道的支护方法。     

浅部岩层冒顶隐患级别的数值模拟研究

 为了找出浅部岩层类型与巷道顶板冒顶隐患级别了关系,采用RFPA软件,模拟不同类型岩层条件下的顶板岩层变形破坏特征。结果表明,浅部岩层的强度指标决定了巷道破坏范围,直接影响到巷道冒顶隐患级别,冒顶风险按照软-韧型、软-脆型、中硬-韧型、中等强度-中等刚度型、硬-韧型、硬-脆型岩层的次序降低;岩层刚度决定了顶板岩层的破坏形态,对冒顶隐患级别的影响权重小于岩石强度;浅部岩层为硬-韧、硬-脆型顶板采用单一的锚杆支护即可保证巷道不发生冒顶事故。     

复合顶板软弱煤层巷道破坏及支护应用

复合顶板软岩巷道强度比较低,节理裂隙发育,随着工作面的推进顶板极易破坏冒落,影响煤炭高效开采。利用力学模型分析复合顶板的破坏机理以及影响顶板稳定性的因素,得出软弱岩层巷道顶板肩角处和梁中间处容易发生破坏。举出工程实例,结合围岩破坏机理提出支护措施,并用实践分析支护效果。     

富水软岩巷道冒顶机理及支护对策研究

针对富水软岩巷道在开挖过程中,发生淋水甚至大面积冒顶的现象,以北辛窑煤业110203工作面巷道为例,采用理论分析、实验室试验、现场实测、数值模拟的手段,分析了冒顶机理并提出了具体对策。研究表明:由于巷道跨度的增加,顶板粘结力减少,顶板出现了离层的可能性;由于水对顶板结构的弱化,进一步降低了围岩粘结力,产生渐进破坏;采用瞬变电磁法确定了顶板富水状态,为"有控疏水"提供依据,采用高预紧力短锚索有效控制顶板浅部结构,为"合理保水"提供技术手段。通过现场实测,表明此支护对策对于富水软岩巷道具有很好的控制作用。     

泥岩顶板巷道遇水冒顶机理与支护对策分析

针对煤层巷道开挖和维护过程中,泥岩顶板遇水导致围岩承载性能恶化,易于引起顶板冒顶的特点,以梅花井煤矿112201工作面机巷为例,采用现场实测、实验室试验、理论分析和数值模拟相结合的方法分析了该类顶板易于发生冒顶的机理,研究发现该类顶板发生冒顶前已发生明显离层,顶板锚固体呈现整体垮冒的特点;泥岩组分中富含黏土矿物是产生崩...     

高应力强膨胀多裂隙软岩巷道锚网喷注支护

高应力强膨胀多裂隙软岩巷道的支护问题一直是困扰恩洪矿区煤矿企业的难题。本文分析了恩洪煤矿二号井1800m轨道运输大巷围岩变形机理,对巷道变形情况进行了监测,掌握了高应力强膨胀多裂隙软岩巷道的压力特点和围岩变形规律。通过计算确定了高应力强膨胀多裂隙软岩巷道高性能锚网喷注支护参数,并不断根据施工现场情况调整支护参数,取得了较好的支护效果。     

赵固一矿巷道复合顶板岩层结构类型与稳定性数值模拟分析

巷道复合顶板稳定性与软硬岩在巷道顶板的位置、薄厚和组合情况密切相关,本文采用现场实测、理论分析和数值模拟方法,分析了赵固一矿巷道复合顶板岩层结构类型,研究了不同岩层组合巷道顶板破坏特征与破断规律。研究表明:巷道复合顶板按岩层层位和组合情况可划分为单一软岩、下硬上软、下软上硬和软硬互层4种总结构类型,按岩层厚度继续划分为单一厚软、厚软厚硬、薄软厚硬、薄硬厚软、厚硬薄软和软硬薄多层相间6种亚结构类型。对于单一软岩和厚软厚硬顶板,垮落后冒顶形态呈圆锥形,紧邻其上部软岩形成外形如梁,实质是"铰接拱形"的平衡结构,最终趋于稳定;对于薄软厚硬和软硬薄多层相间顶板,垮落后冒顶形态呈平顶形,紧邻其上部硬岩由于自身承载能力强,最终趋于稳定;对于薄硬厚软和厚硬薄软顶板,无垮落现象,若硬岩继续变薄、巷道跨度加大或埋深增加,应注意监测和及时补强。基于赵固一矿已掘和未掘巷道顶板岩层结构类型,能够对现有的支护形式与支护参数进行评价和修正,保证掘采期间巷道顶板稳定。     

复合型顶板冒顶处置分析

复合顶板容易发生冒顶事故,时刻威胁着煤矿安全生产。哈拉沟煤矿22311回顺顶板为复合顶板,在受到附近断层构造影响下,顶板内部裂隙发育,长时间受风、淋水侵蚀导致发生漏垮型冒顶事故。针对该冒顶事故特点及对冒顶段岩性进行分析,采用锚杆+钢筋网+锚索+W钢带联合支护方式进行支护,有效的对巷道顶板进行维护。提出通过采用加强支护、监测监控、日常巡查的方式能够有效预防漏垮型冒顶事故的发生。