赤峪煤矿北一采区覆岩结构特征及支护强度研究

基于赤峪煤矿北一采区2#、3#煤层开采地质条件,对该采区顶底板进行了分级分类,研究了三带分布规律,确定了支架支护强度及支护阻力,论证了ZY3200/07/15D型液压支架的适用性。研究结果表明:2#、3#煤层直接顶为2类,基本顶为Ⅱ级,2#煤底板为较软类岩层,3#煤底板为中硬类岩层;3#煤层开采时,3#煤层裂隙带将与上覆2#煤采空区的冒落带、裂隙带连通;考虑支架支护强度和煤层厚度,北一采区北翼2#、3#煤工作面开采可使用ZY3200/07/15D型液压支架,南翼则不宜使用。     

强动压松软煤层巷道煤帮变形破坏特征及锚注加固试验研究

松软煤层巷道受动压影响巷帮强烈变形破坏,传统支护难以保证巷道服役期内正常使用。以云驾岭煤矿1213工作面回风巷受动压扰动巷帮大变形问题为例,分析巷帮强烈变形破坏特征,研究巷帮滑移变形机理,提出巷帮锚注加固技术。结果表明:煤体强度低、巷道轴向与最大水平主应力近似垂直、强烈的动压扰动、巷帮支护系统与煤体强度不耦合、侧向支承压力等是导致巷帮大变形的主要原因;受开采扰动作用巷帮产生滑移破坏,使高帮侧部分锚杆支护失效,增加了巷帮灾害发生危险;巷帮注浆提高了破碎煤体的完整性和承载能力,帮锚索将浅部潜在破坏煤体与深部稳定煤体锚固在一起限制巷帮变形。现场试验及矿压监测表明:巷道煤帮总体变形仅为224mm,保证了巷道服役期内正常使用。该巷帮治理技术适用于动压影响下的松软煤巷巷帮加固。     

基于ANSYS的煤巷锚杆支护优化模拟分析

 摘要：针对目前煤巷支护主要应用工程类比法进行支护,容易出现支护设计不当等问题。本文应用ANSYS对陶一煤矿煤巷支护设计进行优化分析,分三种工况,即无支护状态、现支护状态、优化支护状态。模拟结果表明：现井下的煤巷支护设计不合理,优化后的支护设计能够较好的控制围岩变形和应力分布更加均匀。同时现场工业性试验证明了优化支护设计的合理性。     

西部矿区弱胶结地层工程围岩稳定性控制研究进展

我国西部矿区开采地层主要由侏罗系、白垩系地层构成,该地层岩石总体表现为强度低、胶结性差、易崩解等特性,属于弱胶结岩石。弱胶结地层工程围岩与中东部矿区地层岩石差异性较大,工作面顶板控制、巷道围岩控制等采用传统的控制技术很难有效保障工程的安全性,常出现巷道大变形失稳、工作面压架、突水、溃沙、冲击地压等灾害。通过大量的调研和室内试验,获得弱胶结岩石抗拉、抗压等力学指标远小于中东部矿区同类岩石力学指标,建立了多因素耦合作用下的弱胶结岩石的变异程度评估指标体系,初步获得了典型矿区弱胶结岩石的变异性程度。以红庆河煤矿弱胶结岩石为例,发现了弱胶结岩石在力、水等载荷作用下,具有“类相变”现象,分析了胶结度对类相变现象的影响,给出了弱胶结粗粒砂岩的“类相变”状态特征及其敏感性参数。分析了导致工作面支架压架、突水溃沙灾害发生的覆岩垮落带、断裂带动态发育规律以及巷道围岩大变形规律,推演了弱胶结地层大采高工作面不同开采阶段垮落带动态变化表达式,建立了支架-围岩相互作用模型,给出了工作面来压和非来压期间支架工作阻力;针对弱胶结地层的松散弱特性,提出了巷道围岩双壳加固技术,可为工作面安全开采和巷道围岩控制提供保障...     

采空区地表移动变形预计研究

采空区地面沉降引发了许多地表结构物与环境的破坏。从岩体工程地质条件入手,采用概率积分法对开采引起的地表移动与变形进行预计,结果显示按半无限开采最大值计算式计算的地表移动变形最大下沉值为3.41 m。同时应用FLAC3D数值模拟软件建立模型,对开采造成的受力和地表移动情况进行了模拟,其结果和概率积分法计算值相吻合。     

“下原位”沿空掘巷支护设计

文章基于石圪节煤矿2123工作面孤岛煤柱的开采条件,设计了"下原位"沿空掘巷的巷道布置形式和支护参数,通过FLAC3D模拟软件对巷道的稳定性进行了模拟分析,并与现场实测矿压对比,二者结果基本吻合,证明了巷道支护设计的合理性。     

红庆河煤矿弱胶结砂岩单轴加载条件下声发射特征研究

对红庆河煤矿弱胶结砂岩在单轴加载条件下破坏过程中的声发射特征进行研究,根据试验过程中所采集的力学参数和声发射信号参数,得到了全过程应力-应变、应力-时间-累计计数率、应力-时间-绝对能量率以及峰值前、后的应力-应变-累计计数率、应力-时间-绝对能量率曲线。据所得应力-应变曲线将该类砂岩破坏分为2种形式:一种为传统4阶段岩石破坏形式,另一种为5阶段破坏形式。5阶段破坏模式在应变软化阶段后出现了应力不变,应变继续增大的胶结延性阶段。对比2种破坏模式的声发射特征,峰值后的声发射现象较峰值前的均有量级的变化,抗压强度相近时,弹性模量小的试样产生更多的声发射现象,但产生的绝对能量属于同一量级。累计计数率能够作为判断试样是否发生完全破坏的参数。     

大埋深厚煤层开采导水裂隙带发育高度综合确定

导水裂隙带发育规律及其高度测定对矿井防治水和保水开采具有重要意义。以九龙矿2#煤层15249S工作面为研究对象，利用经验公式计算方法、FLAC3D数值模拟和微震监测相结合分析了煤层上覆岩层塑性区破坏变化规律及导水裂隙带发育高度计算，并结合现场钻孔漏液实测数据对上述3种方法得出的结果进行验证。研究结果表明：经验公式预计导水裂隙带高度为103.66 m，数值模拟试验预测导水裂隙带高度为134 m；微震监测结果与现场实测结果分别为130 m和126.84 m，最终综合确定了导水裂隙带高度。该成果可为九龙矿煤层安全开采方案选取提供技术支撑。     

大采深巷道底板软弱夹层对底鼓影响数值分析

为研究巷道底板围岩中软弱夹层对巷道底鼓的影响,采用理论分析和数值模拟施相结合的方法,依据底板夹层不同分布位置及个数构建了8种模型,对比分析了夹层对巷道底鼓量、底板塑性区、应力分布规律的影响。结果表明:1)随着夹层数量的增加,巷道底鼓量逐渐增大,当底板中存在3层夹层时巷道底鼓量是无夹层时的1.88倍;当存在相同个数夹层时,浅部夹层和深部夹层对底鼓影响较大,中深部夹层次之。2)浅部夹层弱化了底板围岩强度,使底板拉破坏深度增大;中深部及深部夹层吸收了不平衡能量,在其层面下附近围岩中形成一定的原岩区;深部夹层较浅部夹层有减小围岩塑性区的作用。3)随着夹层数量增加、夹层距离巷道底板表面增大,底板围岩中应力集中区范围缩小。4)夹层阻隔了地应力均匀分布,致使深部夹层附近形成一定程度应力集中。结合数值模拟结果可知针对底板含弱夹层巷道,需加固底板以控制底鼓。