采动影响下铁路隧道病害分析与治理技术研究

铁路专用线是煤矿主要的配套运输设施,煤矿采动影响会改变线路的运营条件,特别是铁路隧道的变形或破坏会危及列车的安全运行。为了在煤矿开采过程中监测工作面开采对铁路专用线的影响程度和确保专用线列车的安全运行,以山西寺家庄铁路专用线隧道受开采工作面影响为例,采用概率积分法对受采动影响的寺家庄铁路专用线及南岭山1号隧道进行地表及移动变形预测,将预测结果与实际移动变形数据进行对比分析,分析了专用线铁路隧道出现开裂、变形、错缝等病害的主要原因和直接原因等病害机理,并针对其出现的病害特征,提出了相应的整治技术及维修方案。     

高强度开采覆岩地表破坏及防控技术现状与进展

随着我国煤矿开采技术与装备水平的提升,煤矿生产集约化、智能化程度越来越高,以综采放顶煤、大采高支架为代表的高强度开采工作面日趋增多,研究高强度开采覆岩与地表破坏等负外部影响及其防控技术对于实现矿区资源开发与生态环境协调发展具有重要意义。在分析了煤矿高强度开采定义及其主要技术特征的基础上,阐述了长壁高强度开采引起的覆岩破坏规律研究现状及其进展,包括覆岩破坏高度理论分析、覆岩破坏充分采动及其判据、覆岩破坏高度计算方法以及覆岩"两带"破坏模式及其形成机理等,主要研究了覆岩破坏传递过程,提出了基于覆岩破坏传递过程的覆岩破坏充分采动程度判据及其高度计算方法,揭示了高强度开采覆岩"两带"破坏模式的形成机制。其次,基于大量高强度开采工作面地表岩移实测资料,从高强度开采地表裂缝特征及地表移动变形特征等方面总结了我国煤矿高强度开采引起的地表变形破坏规律及其研究进展,阐述了高强度开采对覆岩与地表水资源、土地资源、地表生态环境、建(构)筑物等方面的负外部影响;基于高强度开采诱发的负外部影响,分析了我国高强度开采覆岩与地表破坏预防和控制技术及其进展,提出了煤矿高强度开采采动损坏的防控思路。研究认为我国煤炭高强度开采矿区将以开采的负外部影响一体化规律与防治、生态环境监测及保护技术研究为主,高强度开采条件下矿区生态环境原位保护将是未来的发展方向。     

极近距离煤层采空区下工作面两巷合理位置确定

为合理布置霍洛湾煤矿极近距离煤层下分层工作面两巷位置,采用弹塑性力学理论计算了上分层工作面开采底板最大屈服深度,得出了底板破坏深度为8．29m,应用FLAC叫数值模拟软件分析了上分层工作面开采对底板的影响,通过对邻近工作面开采过程及巷道掘进的模拟,得出了底板损伤过程及其内部应力变化,确定出下分层22104工作面两巷距上分层22102工作面回风巷水平距离分别为85和300m,并进行了巷道变形实测,在观测区域未出现较为明显的巷道变形破坏。结果表明,利用底板破坏深度及采空区下低应力区等结论确定下分层工作面两巷的合理布置方式是可行的.     

阳煤一矿工作面交叉对采中巷道变形规律分析

随着煤矿开采工艺和技术水平的不断发展,回采工作面开采速度不断增加,造成了在回采过程中,经常出现两回采工作面交叉对采现象,两回采工作面的作业巷道受采动影响变形比单一回采更为严重。针对这一交叉回采现象,在阳煤一矿在S8501与81501回采工作面对采过程中,加大对其相关作业巷道的矿压观测力度,分析了两个工作面在对采过程中的矿压变化规律,以矿压监测结果为基础,实际生产情况为参照,对两个工作面对采过程中的巷道变形和受力状况进行了分析,为以后工作面对采的支护提出了理论与实践相结合的指导思路。     

薄煤层综采回采巷道支护技术

结合斜沟煤矿薄煤层工作面具体地质情况,对回采巷道围岩变形破坏原因进行分析,确定薄煤层工作面合理的支护方式和支护参数。为检验支护效果,在巷道内进行测点监测。监测结果表明:薄煤层综采回采巷道围岩逐步趋于稳定,巷道变形量明显下降,确保了回采巷道的安全使用和工作面的安全开采。     

某煤矿综采工作面矿压控制技术

煤矿开采在矿压影响下会产生较复杂的动力现象，为开采工作带来了较大威胁，降低了企业的经济效益。为了保证煤矿综采工作的顺利进行，提高开采效率，以某煤矿803综采面为例，分析了矿压影响下存在的煤壁片帮问题，同时，在分析矿压影响因素与显现规律的基础上，指出了合理的控制技术，以期改善采煤工作面的围岩控制方法，同步监测矿压与围岩的变形情况，以充分保证煤矿综采工作的顺利进行。     

采动影响下巷道围岩变形破坏规律

针对王家塔煤矿101工作面开采过程中1S101辅助运输巷顶板受采动影响变形破坏严重、支护体失效、后期支护维护困难等问题，以邻近201工作面开采为工程背景，结合数值模拟和三维激光扫描技术现场实测等综合方法，监测获取201工作面推进过程中2S201辅助运输巷顶板变形规律，评估巷道支护方案的有效性，阐述三维激光扫描技术动态监测井巷变形工程中的应用情况。研究结果表明：井下条件复杂，有效扫描距离减少，点云密度下降严重，建议井巷监测工程中扫描仪设站距离不宜超过50 m；三维扫描监测结果显示顶板发生不均匀形变，总体形变量较小，支护方案效果明显；随着201工作面推进，巷道顶板形变值逐渐增加，应力沿工作面推进方向传递，邻近采空区区域处最先发生形变，监测结果与理论相符。     

沟谷地貌下矿压模拟

以王家岭煤矿为例,采用数值模拟和现场监测相结合的方法,探索冲沟起伏地貌下煤矿开采矿压显现规律。分别对掘进过程中及工作面回采过程中通过沟谷坡体不同覆岩厚度时巷道的受力及其变形破坏特征进行了研究。并将研究成果用于工业性试验。     

特厚煤层综放工作面临空顺槽巷道变形破坏原因

针对大同煤矿集团公司同忻矿特厚煤层综放工作面开采过程中出现的临空顺槽变形破坏严重、难以维护的现状,对2100顺槽变形破坏原因进行了详尽分析,据此提出了针对性的控制措施。     

直流激电仪在工作面底板破坏深度监测中的应用

为了研究底板破坏特征及其分布规律,确定深部水平工作面回采后底板扰动破坏深度,防范开采过程中因底板突水造成的水灾事故,城郊煤矿在2703工作面回采期间,采用直流激电仪对工作面底板破坏深度进行监测,掌握了采前底板原岩的电性赋存状态和回采后的受影响岩层电性破坏状态,直观地获取了受回采影响破坏深度和范围。     

相邻工作面开采地表动态沉陷规律

为研究同煤层老采空区影响下的相邻工作面开采地表移动变形规律,在陕北榆神矿区金鸡滩煤矿建立了GNSS连续变形监测系统,通过对连续监测数据的分析处理,并结合FLAC~(3D)数值模拟,揭示了同煤层相邻工作面重复开采条件下的动态非对称性沉陷规律。研究表明:①受同煤层老采空区影响,相邻工作面在重复开采条件下,工作面中心两侧相同距离监测点的下沉值、下沉速度、水平位移及移动变形持续时间等并不相同,表现出极不对称性;②已破坏的老采空区岩层对重复开采响应快速,其移动变形更加敏感、剧烈,稳定时间较长;③数值模拟分析体现出,相邻工作面开采条件下地表下沉系数增大了5%,倾向方向地表移动变形影响范围增大了35.7%,走向主断面并未经过工作面中心,而是偏向老采空区一侧30 m,老采空区塑性破坏区高度增大了21.4%。分析结果对于相邻工作面重复采动条件下的地表移动变形预计、矿区土地复垦及矿区地面建筑物保护具有一定的参考价值。     

上行孤岛工作面开采可行性数值模拟

孤岛工作面开采一直是煤矿管理工作中的难点。根据河南某煤矿3上煤开采形成的31706孤岛工作面情况,采用UDEC软件建立数值计算模型,对孤岛工作面开采覆岩的变形破坏情况及应力分布状况进行模拟分析。研究结果表明,当进行孤岛工作面开采时,工作面整体结构未遭到破坏,两侧煤壁的应力明显减少,同时孤岛工作面位于卸压区内部,使得孤岛工作面内积聚的弹性势能得以释放。论证了该矿地质条件下进行上行孤岛工作面开采是可行的。     

亭南煤矿综放工作面巷道超前影响范围研究

为掌握亭南煤矿302综放工作面开采对两巷的超前影响范围和强度,对超前支护方式的合理性进行评价,通过超前支护支架立柱的工作压力监测分析以及工作面巷道变形量观测分析,确定了302综放工作面超前影响范围约为25m,工作面开采对两巷距工作面10m内的巷道影响较大。现场观测巷道整体变形量比较小,最终确认302综放工作面超前支护方式合理。     

谢桥矿B组煤层开采底板破坏规律测试分析

工作面回采引起煤层底板岩层的变形破坏深度及特征是矿井防治水工作的重要依据。以淮南谢桥矿B组6煤层开采条件为研究对象,在工作面回风巷底板布置钻孔电法测试系统和巷道电法测试系统,构建测试空间系统,依据回采进度进行实时监测,结合岩层电阻率值对比,以获得工作面回采过程中底板岩层变形与破坏深度值及其特征。结果表明,该工作面6煤层开采破坏深度为13.5 m,可为B组煤层其他工作面开采底板条件判断提供参考。     

上行开采厚硬层间岩层移动变形数值模拟分析

煤矿采用上行开采方式时,层间岩层移动变形规律是决定上行开采可行性的关键因素。以同家梁煤矿为工程背景,研究上行开采厚硬层间岩层移动变形问题,结合煤层赋存条件、煤层开采情况及层间岩层物理力学性质和特征等相关因素,对8#煤层上行开采层间岩层的移动变形规律进行数值模拟分析。结果表明位于上行开采工作面后方岩层随工作面推进竖向位移变大,位于工作面前方岩层竖向位移先增大后减小;随岩层深度增加,岩层受上行开采工作面二次采动影响程度变小,岩层的竖向位移和塑性破坏区域范围减小。研究成果为判定上行开采可行性提供理论依据。     

五阳煤矿7607工作面回风巷道支护参数优化技术

五阳煤矿7607工作面的开采方法是走向长壁后退式,一次采全高沿底开采的低位放顶煤综合机械化方法,顶板由全部垮落法来管理。开采山西组中下部3号煤层,煤层赋存稳定,平均厚6.06 m。对巷道围岩变形破坏原因进行分析,针对五阳煤矿3号煤层工作面的围岩控制技术和具体地质条件进行了研究和分析,并确定支护形式和参数,对支护效果进行现场监测与优化。     

DInSAR动态下沉监测特征点错失问题研究

本文以开采沉陷基本理论为依据,建立了DInSAR和GPS联合加密观测工作面推进距离模型,得出了工作面推进过程中的两次加密时间,即地表变形点下沉速度的剧增点和剧减点监测时刻,从而提高了DInSAR技术监测地表动态变形的有效性。最后以澳大利亚West Cliff煤矿长壁工作面32开采期间获取的DInSAR和GPS数据进行了实例分析。     

邻矿下组煤工作面开采对9508工作面影响研究

受采掘部署影响,程庄煤矿上组9号煤9508工作面与相邻的清城煤矿下组15号煤15101工作面一定时间内会出现同步回采。为探究邻矿下组煤工作面开采对9508工作面影响,采用理论分析、数值模拟的方法对上下组煤层同采过程中,覆岩变形破坏深度及两工作面间煤柱的受力变形情况进行了分析,得出竖直方向两工作面的采动裂隙并不会沟通,水平方向两工作面煤柱间仍有10 m左右的弹性核区,稳定性及承载能力较好,现有开采技术条件下,下组煤工作面开采对9508工作面影响很小,同时将两工作面的安全距离控制在50 m以上,可实现9508工作面的安全回采。     

采区煤柱受采动影响应力及破坏规律数值模拟研究

本文以经坊煤矿11#煤层首采工作面为背景,采用数值模拟的方法,对采区煤柱受采动影响的应力及破坏规律进行了研究。研究表明:单侧工作面开采后煤柱内应力呈单峰状分布,煤柱右侧4m区域内为塑性破坏区,煤柱右侧基本不受开采影响。两侧工作面回采后煤柱内应力呈对称双峰状分布,峰值应力达到40MPa,煤柱两帮塑性变形深度大约6m。煤柱在工作面开挖过程中,帮部围岩变形可分为变形缓慢增加、变形急剧增加、变形减速、变形稳定四个过程。其中变形急剧增加为煤柱主要变形增加阶段,是煤柱片帮事故的多发阶段。     

黄陵二号煤矿北二大巷群双翼采动围岩变形破坏及煤柱留设

由于巷道围岩条件不同,双翼开采与单翼开采时围岩变形破坏具有很大差异。双翼开采大巷围岩稳定性受两侧工作面采动影响,大巷围岩应力及变形具有叠加效应。文中通过理论分析及数值模拟相结合的方法,研究了黄陵二号煤矿北二大巷群在双翼采动影响下围岩应力变形的分布及演化特征,分析了大巷围岩变形及破坏机理,阐述了双翼开采对414工作面的采动影响规律,揭示了煤柱尺寸对北二大巷变形影响,最后提出了工作面合理的停采线位置。