高应力煤柱多关键层断裂诱冲机理及防治

针对上覆多关键岩层控制条件下,高强度开采的大区段煤柱冲击地压防控技术难题,采用数值模拟、关键层分析和微震监测等方法对某矿31102工作面回风巷区段煤柱冲击地压发生机理及防控方法进行研究。结果表明:回风巷区段煤柱处于高静应力作用下,最高应力集中系数为3.02;工作面上方存在多个关键层,关键层断裂时产生大量微震事件,并以附加动应力形式作用于煤柱,当动应力与静应力之和大于煤柱强度时,煤柱发生冲击。提出了"大直径钻孔预卸压+二次斜交钻孔临场解危卸压"的防治措施,现场实测数据表明方案有效可靠。     

流变特性引起围岩应力场演变规律分析

为了研究流变特性引起围岩应力场演变规律,分析了巷道开挖完成后,围岩的应力状态,得出围岩应力峰值点位于塑性区与弹性区的交界处;选取西原模型计算软岩的流变过程,在计算过程中,提出了三向应力状态下围岩应力峰值点发生转移的判据;结合典型软岩巷道-龙口海域巷道流变实验成果,给定一个极小的时步Δt,在σ(x,t)作用下将会产生一个应变增量Δε,当围岩应力峰值点位置发生变化时,应力重新分布,形成新的应力分布σ′(x,t),编制计算程序,计算得出不同时刻的应力分布情况和围岩应力峰值位置.根据计算结果,得出了巷道开挖后围岩应力峰值的转移规律,并得出围岩应力峰值点会最终趋于某一位置.     

厚硬岩层控制下不规则断层煤柱冲击危险性研究

根据矿压理论构建了断层构造应力及采空区转移支承压力计算模型,以典型冲击地压矿井为例,将二者耦合叠加得到了厚硬岩层控制下不规则断层煤柱应力分布情况,进而分析了冲击危险性。结果表明:应力峰值距采空区133m,达到62MPa;西侧距采空区75~239m为冲击危险区,东侧距采空区60~239m为冲击危险区,高位关键层未充分断裂是导致支承压力升高的主要原因。通过现场监测数据对计算结果进行了验证,该结果可作为冲击危险防治的理论依据。     

柔性钻孔应力计设计及实验应用研究

针对钻孔应力计监测方向单一、耦合性差的问题,设计了一种新型柔性应力计,并通过力学建模分析了其工作原理。对新型应力计的线性度、灵敏度、耐久性、温度特性等进行了实验室测试,结果表明:①柔性钻孔应力计具有较好的线性度,应力计的灵敏度约0.29;②应力计的长期稳定性较高,初压稳定期约2.5~3d;③柔性钻孔应力计受温度变化影响明显,在温度变化较小的条件下使用,可以保证监测效果,若在温度变化较大的条件下使用,需通过环境温度监测进行数据修正。经现场实践,柔性钻孔应力计与充液膨胀枕式应力计相比,监测精度有所提高。     

松散冲积层下提高煤层群开采上限研究

 林南仓井田范围内覆盖有140~440m松散冲积层，通过对东一、西一采区主要地质钻孔进行综合统计，研究分析了第四系松散层厚度的分布特征、松散层中含隔水层分布以及松散层底部的含隔水能力。通过数值模拟确定了近距离煤层群开采后覆岩的导水裂隙带高度。在对导高进行充分预计的基础上，确定了合理的防水煤岩柱的垂高，煤8-1、煤9、煤11和煤12四层煤分别提高开采上限30m、30m、30m和15m，提高开采上限后，增加可采储量为372.6万t.     

机械化沿空留巷工艺技术与新型充填材料实验研究

双鸭山东荣二矿在综采工作面试验实施了机械化沿空留巷。利用混凝土输送泵通过管路将充填材料泵送至留巷空间内,充填模板自动布置并能调高,由端头液压支架拖动。实验研制的专用混凝土充填材料,凝固时间可控、强度高、塌落度同时满足泵送与初凝时间要求。该沿空留巷技术机械化程度高,工艺简单,充填支护体早强快、后期强度高,留巷巷道稳定性好、满足使用要求,经济和安全效益显著。     

抗弯强化型钢管混凝土支架支护技术研究

千米深井巷道支护中钢管混凝土支架的各种破坏形式中,拱结构的压弯破坏是主要破坏形式。为解决钢管混凝土支架压弯破坏问题,采用理论分析和室内试验研究抗弯强化的作用机理。理论分析证明,增加强化圆钢直径可有效提高钢管混凝土结构的抗压刚度和抗弯刚度。室内试验表明,抗弯强化措施使中性层向圆钢侧移动,增大压应力分布面积,充分发挥出约束混凝土抗压性能和高强圆钢抗拉性能,提高复合结构整体承载力。抗弯强化型钢管混凝土支架在现场的应用也证明了支架能够有效支撑来自围岩的载荷,支架整体变形量较小,巷道支护稳定。     

高支承压力区沿空留巷充填体强化支护的数值模拟研究

结合东荣二矿18层右五面沿空留巷具体地质条件和支护工程实践,得出充填支护体承受荷载大且强度低,垂向应力超限而发生破坏,提出加强充填支护体强度和减少荷载的措施。通过FLAC3D进行数值优化,确定强化支护方式参数:缓冲层厚度为200mm;单体支柱排距为0.6m;充填体采用双预应力锚杆钢带强化,锚杆间排距为0.6m×1.0m,锚杆预应力为20kN;充填支护体顶部为水平,并用钢丝网强化。通过分析对比原支护方式和强化支护方式下沿空留巷围岩的稳定性,可以看出强化支护方式提高了充填支护体的强度,减少了充填支护体的变形量,维持了巷道围岩稳定。