三软煤层大采高综采围岩控制技术

根据三软煤层围岩力学性质,研究了直接顶与老顶的构成和直接顶、老顶初次来压与周期来压步距以及顶板压力的变化规律,提出了加大初撑力及时护顶等控制顶板运动显现的措施以及防止煤壁片帮和支架插底的技术措施并付之实践,取得了三软煤层大采高控制围岩的预期效果.     

煤矿直接顶与老顶离层破坏影响因素分析

复合巷道支护是国内外巷道支护的难题之一,而复合巷道在我国煤矿巷道中有着广泛的分布．煤巷的开挖位置一旦确定,其围岩结构状态就不再改变,岩层结构上的薄弱部位即为巷道的关键部位．巷道顶板离层破坏影响因素很多,通过对煤层直接顶、老顶的厚度以及岩体的强度等分析,确定其对顶板离层的影响程度,并结合力学分析,建立顶板离层力学模型,计算出顶板离层深度,另外还利用FLAC3D模拟软件,模拟复合巷道在不同环境下老顶与直接顶的变形量,从而得出引起顶板离层破坏的影响因素．     

任楼矿7煤顶分层工作面矿压显现特点及其控制

以任楼煤矿实测资料为依据,分析了“三软”７煤层顶分层工作面矿压显现特点,提出了顶板治理的主要措施。     

软岩采场老顶破断的有限元模拟

将软岩采场老顶岩层视为支承于粘弹性基础上的薄板，设计了研究老顶破断的ＦＥＡＥＢＰ有限元模拟方法。该法能有效的模拟各种岩性参数、开采边界条件和各种几何尺寸的老顶岩层在开采过程中破坏的过程和结果，最终提供老顶的破坏形式、断裂步距、顶板下沉状态等分析数据，并对老顶来压的预测预报、选择合理的控顶措施提供依据。     

利用顶板扰动进行矿压监测预报的探讨

在文献[1]的基础上,本文建立了以煤层为基础,以老顶的挠曲变形压力为载荷的直接顶的弹性基础梁模型。求解模型并分析影响因素,从理论上阐明了在煤层巷道中捕捉到老顶破断扰动信息的可能性及其原因,并且指出,通过观测巷道支架载荷较之通过观测巷道顶板下沉速度获得扰动信息的方法具有更为广泛的适用性。本文的研究结果可供利用顶板扰动进行矿压监测预报时参考。     

耿村煤矿综放开采覆岩移动和矿压显现规律研究

厚煤层综放开采矿山压力和围岩控制一直是综放开采研究的重点问题。基于义马矿区耿村煤矿特厚煤层综放工作面的地质采矿条件,采用数值模拟和现场矿压观测的方法,对综放工作面覆岩移动和矿压显现规律进行研究。结果表明:(1)综放工作面上方老顶形成"三铰拱"形砌体结构,该结构初次失稳和周期性失稳造成工作面初次来压和周期来压。老顶来压后,工作面前方支承压力趋于稳定,主要表现在最大应力集中系数和塑性区范围基本保持不变。(2)综放工作面顶板周期来压步距14.4~17.5 m,平均16.2 m,顶板来压动载系数1.81~2.04,平均1.92,顶板来压明显但较缓和。顶板来压期间支架时间加权平均工作阻力为其额定工作阻力的72.2%,选用ZF8600/18/35D型放顶煤液压支架合理。研究结果可为义马矿区综放开采围岩控制提供技术支撑。     

直接顶厚度对回采巷道稳定性影响的数值模拟研究

当回采巷道沿煤层顶板或底板布置时,由于煤层一般较顶底板软弱,因此,巷道围岩的矿压显现特征主要表现为两帮煤体的变形、破坏等现象,巷道易发生两帮煤体沿层理向巷道空间挤出的现象,并进而产生破碎、松动等现象.这与巷道上覆岩层的应力有着密切的关系.本文运用RFPA软件,分析了回采巷道上覆软弱直接顶厚度对巷道稳定性、巷道围岩应力分布与破坏情况、巷道围岩破裂部位与破裂范围的影响.通过对不同直接顶厚度影响下的巷道围岩稳定性分析,得出直接顶厚度与巷道围岩稳定性之间的数值关系,并分析了直接顶厚度对回采巷道稳定性的影响因素,这为煤矿回采巷道的开挖与支护提供一定的理论基础.     

直接顶厚度对回采巷道稳定性影响的数值模拟研究

当回采巷道沿煤层顶板或底板布置时,由于煤层一般较顶底板软弱,因此,巷道围岩的矿压显现特征主要表现为两帮煤体的变形、破坏等现象,巷道易发生两帮煤体沿层理向巷道空间挤出的现象,并进而产生破碎、松动等现象.这与巷道上覆岩层的应力有着密切的关系.本文运用RFPA软件,分析了回采巷道上覆软弱直接顶厚度对巷道稳定性、巷道围岩应力分布与破坏情况、巷道围岩破裂部位与破裂范围的影响.通过对不同直接顶厚度影响下的巷道围岩稳定性分析,得出直接顶厚度与巷道围岩稳定性之间的数值关系,并分析了直接顶厚度对回采巷道稳定性的影响因素,这为煤矿回采巷道的开挖与支护提供一定的理论基础.     

倾斜长壁工作面老顶岩层破断规律的研究

本文利用弹性基础梁理论,研究了倾斜长壁工作面老顶岩梁的运动和破断规律,分别对仰斜开采和俯斜开采条件下老顶岩层断裂的位置和条件、老顶来压步距等进行了分析.研究表明,倾斜长壁开采时老顶岩梁的初次断裂过程有三种类型,并给出了相应的计算公式。同时分析了煤层倾角和顶板条件对老顶断裂和矿压显现的影响。     

大倾角煤层采场顶板运动结构分析

根据大倾角煤层采场矿压显现特点 ,对采场顶板岩层的运动、破坏形式进行了研究 .提出了大倾角条件下老顶岩层在运动中易于形成倾斜砌体结构板大结构 ,直接顶岩层则因上段冒落矸石充填 ,在采场中下段形成砌体梁小结构 ,并探讨了中下段小结构平衡的极限条件和结构失稳形式 .     

Deformation characteristics of surrounding rock of broken and soft rock roadway

A similar material model and a numerical simulation were constructed and are described herein. The deformation and failure of surrounding rock of broken and soft roadway are studied by using these models. The deformation of the roof and floor, the relative deformation of the two sides and the deformation of the deep surrounding rock are predicted using the model. Measurements in a working mine are compared to the results of the models. The results show that the surrounding rock shows clear rheological features under high stress conditions. Deformation is unequally distributed across the whole section. The surrounding rock exhibited three deformation stages: displacement caused by stress concentration, rheological displacement after the digging effects had stabilized and displacement caused by supporting pressure of the roadway. Floor heave was serious, accounting for 65% of the total deformation of the roof and floor. Floor heave is the main reason for failure of the surrounding rock. The reasons for deformation of the surrounding rock are discussed based on the similar material and numerical simulations.     

公路隧道应力释放率对软弱围岩稳定性影响

近年来,由于新奥法广泛地运用于地下工程的施工过程中,围岩与支护结构之间的相互作用以及支护时机受到越来越多的关注。中条山隧道洞口段软弱围岩开挖步序多、工序及应力变化复杂,尤其是核心土解除后和二衬施工前安全风险大。本文采用有限差分软件对该隧道洞口段施工过程进行三维数值模拟,研究了洞周位移及支护结构在不同应力释放率下的力学响应,重点分析了典型断面处洞周围岩及支护结构的位移和受力情况,以及洞周位移随施工过程的动态变化规律。研究结果表明：对于软弱围岩公路隧道,应力释放率越大,围岩的塑性区发展范围越大,洞周位移越大;开挖过程中,拱顶沉降受到的持续性扰动较大;待二次衬砌施作后,仰拱隆起和收敛位移趋于稳定。     

富水条件下软岩巷道变形特征与过程控制研究

富水条件下泥质软岩巷道破坏及稳定性机制比一般软岩巷道更复杂,不仅需要采用多种复合支护控制围岩非线性大变形,还必须进一步控制其泥化进程．针对此情况,提出了动态过程控制的支护原理,采用预拉力锚杆、锚索、桁架和围岩滞后注浆堵水加固相结合的全过程控制围岩技术．结果表明,在成功阻断泥化诱因”水”之后,高强预应力锚杆组合支护体系可有效控制巷道变形,避免泥化导致随后的锚固失效．此技术在淮北桃园煤矿裂隙水患严重的三软煤巷支护中取得成功．     

高应力软岩隧道施工的时空效应分析

以湖南某高应力软岩隧道为背景,应用有限元软件ABAQUS对其施工的时空效应进行了分析,并对其影响范围及大小进行了研究,结果表明：高应力软岩隧道围岩稳定很大程度上受到隧道的＂空间效应＂及＂时间效应＂的影响,同时指出在施工时应尽早施加初期支护提高围岩自承能力,在围岩变形趋于稳定时施加二次支护坚决抑制软岩的流变所引起的大变形.     

济三煤矿沿空巷道矿压显现规律研究

针对济三煤矿综放工作面断层发育、坚硬顶板围岩地质条件,设计了综放面小煤柱沿空巷道锚杆(索)支护参数.巷道在施工过程中,采用顶板离层仪和钻孔窥视仪,较系统地观测研究了沿空掘巷矿压显现规律.研究结果表明:巷道顶板下沉量较小,锚固区内外岩层离层量小巷道掘进影响区范围为50m左右;巷道底臌较严重,巷道两帮移近明显,围岩收敛后巷道由矩形断面变形成为倒梯形断面;沿空巷道煤柱中节理裂隙十分发育,煤体压缩变形成为块状结构的塑性松散体.综放面回采期间巷道断面大小满足使用要求,说明了沿空巷道锚杆支护,能够经受住综放工作面采动影响,锚杆支护试验取得了成功.研究成果在综放面沿空掘巷中进行了推广应用.     

软岩巷道围岩损伤破坏范围的地震探测研究

针对软岩巷道难支护的主要原因是对巷道工程地质条件和围岩结构认识不清、支护对象不明确的问题,论述 了应用地震技术探测软岩巷道损伤破坏范围的可行性,以显德汪矿主运输大巷为试验研究对象,利用地震技术对巷道进行了全断面探测,实现了软弱结构面的空间定位和围岩结构的精确探测,从而为支护形式和参数的选择提供了直观可靠的地质依据。     

综采工作面直接顶碎裂岩体冒顶机理及其控制

本文根据直接顶岩体冒顶现场实测和相似模拟实验结果，阐明综采面破碎顶板的碎裂岩体属性与冒顶特征，并建立碎裂岩体冒顶力学模型，深入研究冒顶本质原因和控制原理。在此基础上，本文提出了有效控制碎裂岩体冒顶的指标体系与技术措施，进而在生产实践中成功地控制了碎裂岩体冒顶事故。     

软岩特性及软岩巷道底鼓机理

论述软岩的特性和巷道底鼓的机理.对支护和开采类似软岩,取超常规对应措施提供了理论依据.