煤层巷道冒顶机理与预警方法

顶板灾害是我国煤矿各类灾害中发生频率最高和死亡人数最多的灾害,当前绝大多数顶板灾害事故发生在巷道,尤其是受采动影响的煤层巷道。在分析巷道冒顶事故与围岩体环境之间关系基础上,将煤层巷道冒顶分为围岩主导型和应力主导型两大类型,揭示了裂隙危岩坠落、松散岩体冒落、弱黏结复合顶板垮落、大变形巷道蝶叶型冒顶等煤层巷道冒顶的机理与成因;在此基础上,提出了巷道冒顶隐患分阶段多层次的全时预警方法与机制,即设计阶段的冒顶隐患远期风险评价、巷道掘进施工阶段的随钻预估、服务周期内的长时临界预警,开发了岩层结构随钻探测仪、顶板多点位移监控器、锚杆锚索工况监测报警仪等用于长时和临界预警的仪器设备,形成的煤层巷道冒顶机理和预警方法与仪器设备将为顶板事故预报预防提供理论支撑和技术保障。     

深部巷道高强锚注支护技术研究

针对深井巷道更易发生冒顶偏帮事故的现实,从理论上分析深井综放回采巷道高强锚注支护机理,通过运用FLAC建立模型,模拟新旧两种支护方案,经工程实践,结果表明高强锚注支护体系能够有效提高顶板支承水平应力能力,防止顶板破碎,提高顶板岩体自稳能力。     

古城矿井辅运大巷冒顶原因分析及治理对策

顶板冒顶事故在巷道穿过特殊地质构造施工中时常发生,对巷道施工和作业人员的人身安全有极大影响。文章通过对潞安集团古城矿井辅运大巷冒顶事故的原因分析,提出采用有控疏水、注浆充填及配合29U型钢棚支护的方法顺利通过冒顶区。     

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...     

煤巷复合顶板岩层失稳判别方法与冒顶隐患分级

针对同一巷道不同区域复合顶板垮落问题,建立了巷道复合顶板岩层过梁结构力学模型,获取巷道顶板岩梁破断失稳形态和极限条件,提出了巷道复合顶板岩层失稳判别方法,探讨了巷道复合顶板破坏失稳与岩层定量关系影响因素,建立了巷道复合顶板冒顶隐患级别划分指标体系,给出了隐患分级方法,将巷道冒顶高度作为冒顶隐患的分级指标,开发了巷道复合顶板稳定性判别软件,掌握了石圪台矿2-2煤顶板冒顶隐患级别区划特征,给出了基于巷道冒顶隐患分级的回采巷道顶板支护参数设计方案,实现差异化支护设计的同时,减少支护材料浪费,降低高冒风险巷道的事故发生概率。     

补连塔矿回风大巷冒顶机理及补强支护技术

针对补连塔煤矿1-2煤五盘区回风大巷发生冒顶现象,采用现场实测、理论分析和数值模拟相结合的方法对事故原因进行分析。研究发现巷道垮落段顶板长期浸水,顶板泥质砂岩软化,巷道围岩支护体失效,从而导致了冒顶事故的发生。通过巷道冒顶机理及垮落形态分析,采用理论计算出巷道顶板浸水区域补强锚索参数,结合塑性破坏特征,提出合理的巷道补强支护设计,现场应用取得了良好效果。     

加强双锚巷道顶板管理的措施

叙述了生产实践中，针对双锚巷道不同情况下的顶板特征所采取的防止冒顶事故发生的有效措施，为今后双锚巷道的顶板管理奠定了基础并提供了技术经验。     

采空区坚硬顶板大面积冒落时巷道空气冲击波的计算

煤矿事故中,顶板事故占总事故的绝大多数,其中顶板大面积冒落时在工作面和巷道中所引起的空气冲击波加大了冒顶事故的危害。根据流体力学理论对坚硬顶板大面积冒落所造成的巷道局部风速、风力进行了理论推导和实例计算,结果表明,冒顶时巷道内单位面积承受的压力较大,放顶时应充分预测巷道内风力可能造成的危害,以减少事故伤亡。     

巷道顶板蝶叶塑性区穿透致冒机理与控制方法

针对高偏应力环境下层状顶板巷道冒顶事故频发、支护困难等问题,采用理论分析、数值模拟、现场探测和现场工程试验等综合研究方法,揭示了层状顶板巷道蝶叶塑性区的分布规律,阐明了蝶叶塑性区穿透分布致使巷道冒顶的力学机制,结果表明：蝶叶塑性区具有隔层穿透发育的特征,未发生塑性破坏岩层的存在不能阻断蝶叶塑性区在软弱岩层形成;顶板蝶叶塑性区穿透分布伴有强烈的变形压力,使软弱岩层塑性区下位未发生塑性破坏岩层受到持续巨大的“挤压”载荷,致使其发生断裂破坏,是巷道存在冒顶隐患的内在原因。据此提出了防止此类巷道冒顶的关键在于维护塑性区围岩稳定,需锚杆(索)长度大于塑性区边界,且具备可承受大变形而不破断的能力。基于以上研究,对神东保德矿81306二号回风巷进行了支护补强设计和试验,试验结果表明该支护对策能够有效维持巷道顶板稳定。     

深部大断面复合顶板回采巷道围岩控制技术北大核心

针对复合顶板巷道易发生冒顶事故,巷道顶板支护困难等问题,分析了复合顶板变形失稳机理,提出采用长短锚索协同支护技术;利用数值模拟分析了原始巷道支护方式和高强预应力长短锚索协同支护方式对巷道围岩的控制效果。数值分析结果表明:采用改进的长短锚索协同支护方案能够有效控制巷道变形破坏,巷道塑性区体积减少了29.1%。现场的实际监测数据表明,采用长短锚索协同支护形式后巷道顶底板移进量、两帮移进量、顶板下沉量分别降低下降了63.6%、60.4%、60.2%,该支护方式对复合顶板巷道围岩具有较好的控制作用。     

基于地质预报的煤巷顶板事故防治研究

对煤巷顸板事故原因和机理进行了总结分析,指出现有煤巷掘进支护过程中顸板事故多发的主要原因是迎头地质情况调查不明、地质条件突变时缺少相应的预警机制和合理的应对措施.经过探讨指出利用煤巷超前地质预报技术预防顶板事故是可行的.通过对巨野矿区某矿煤巷多次冒顶事故教训的总结,指出建立合理的冒顶事故预警机制并设计相应支护预案的必要性,在此基础上提出了基于超前地质预报的煤巷顶板事故支护预案防治方法.以“地质先行、物探紧跟、钻探核实、预案配套、监控反馈”为指导方针,注重各预报环节的反复推演与相互修正.利用该方法成功预防了多起冒顶事故的发生,并对其中一起案例进行了深入分析,显示该方法具有较理想的预报效果,以锚索梁为主的支护预案可以有效控制断层区巷道变形,防止冒顶事故发生,并具有很好的经济性指标.     

薄层复合顶板爆破损伤试验研究

薄层复合顶板爆破掘进时易发生顶板离层冒落失稳造成冒顶事故,为研究该类顶板在爆炸应力波反复作用下损伤变化规律,针对东荣二矿中一上采区17煤右三下料道特殊层状结构,基于声波测速原理,利用RSM-SY5智能声速测试系统,在爆破掘进方式下对巷道顶板损伤进行了现场测试.研究表明:每一次爆后顶板各测点声速总比爆前有不同程度的降低,其中第1次和第2次爆后声速降低明显.根据声速变化大小可知在0.6,2.4m处发生离层的可能性最大.而各测点处的损伤程度随着爆破次数的增加呈递增变化;按照损伤阈值Der=0.19,顶板损伤范围在0～3.6m之间.随着各测点离爆破工作面距离的不断增加损伤累积呈非线性增加,而且损伤并不是随着测点深度变化呈线性递减的;同时顶板各测点损伤变化率呈非线性递减,在测点置后工作面16m处,顶板损伤变化率处于一个较低的水平.     

近距离煤层掘进面冒顶防治技术探讨

针对某煤业公司煤层顶板较软、水文地质条件复杂及近距离煤层下煤层顶板破碎等因素,巷道支护困难,易发生冒顶。通过生产实践,探索设计出一套预防煤巷掘进巷道冒顶事故的事前预防和事后处理工艺技术,为今后复杂煤层地质环境条件下,煤巷掘进工作面的冒顶预防及处理提供了重要技术支持。     

煤矿巷道顶板事故原因分析及防治措施

本文通过研究讨论不同类型巷道顶板事故的原因分析,有针对性地提出了减少巷道顶板事故的防治措施.     

基于LabVIEW的煤矿巷道顶板监测系统设计

近10年来,国内煤矿发生致人死亡的顶板事故数千起,占煤矿事故总数接近一半。因此,实时监测煤矿巷道顶板离层的位移及压力,判断顶板离层及围岩的稳固性,及时采取有效的防护措施,对预防顶板事故的发生具有重大的现实意义。本研究基于虚拟仪器的煤矿巷道顶板监测系统利用传感器、分布式测量节点和无线网关组成的无线传感器网络与LabVIEW监测程序,实现了巷道顶板的应力与离层位移数据的采集、存储、预警和查询功能,达到了对巷道顶板实时、动态的监测目的,通过对监测数据的分析,能反映出当前顶板离层结构的健康状态,从而对巷道的安全性与稳定性作出正确及时的评价,及早发现可能发生顶板冒落的区域,及时采取相应措施,避免巷道顶板事故的发生,减少财产损失与人员伤亡。     

综采工作面过空巷冒顶压架处理技术措施

针对综采工作面过空巷期间出现冒顶压架的问题,以锦瑞煤业8306工作面为背景,对工作面压架原因进行了分析,提出了采用注浆和架木垛处理冒顶区,清理机道、放炮起底后拉架,以及后期预防压架的技术措施,取得了良好效果,为以后处理类似事故和工作面预防压架提供了宝贵经验。     

松软泥岩巷道大冒顶综合治理技术的研究

针对复杂地质条件下井底车场巷道的冒顶原因进行了系统的分析和研究，通过对现有各种处理冒顶事故方案的综合比较，提出了采用新型聚合物（罗克休泡沫）充填空顶区并加固顶板，用锚注支护加固冒落破碎带，使冒落岩石和破裂围岩形成具有较强承载能力的组合承载拱，从而综合治理大冒顶的新型支护方案，并对各种支护参数进行了科学设计。通过现场工业试验，有效地控制了围岩变形，保证了巷道的稳定，证明该方案是处理复杂地质条件下冒顶事故的有效技术。     

高分子化学注浆材料处理巷道大范围冒顶研究

为了更加安全、高效地处理巷道掘进过程中的大范围冒顶事故,结合谢桥矿13318E工作面轨道顺槽大范围冒顶事故处理的工程实践,对适合于治理此类事故的新型高分子化学注浆技术进行研究。为验证高分子化学注浆材料处理巷道大范围冒顶的有效性,测试了马丽散材料井下实际力学强度并分析其加固作用机理,同时运用了钻孔窥视及巷道表面位移观测等研究方法对其实际加固效果进行检验。研究表明,罗克休材料完全充满大冒顶造成的顶板空腔,起到传递顶板岩层载荷的作用;而马丽散浆液均匀扩散,将破碎煤岩体重新胶结为具有较大承载性能的整体。加固后的冒顶段巷道在后续掘进过程中保持了长期的稳定,未发生二次冒落失稳;高分子化学注浆加固技术圆满处理了13318E工作面轨道顺槽大范围冒顶事故。