软弱覆岩综放面矿压显现规律分析

针对软弱覆岩情况,制定了综放面矿压观测方案,分析工作面矿压显现规律及特征,并有针对性地制定了相应的措施,为后期合理地安排回采工序,选择采煤参数和顶板管理提供了科学依据。     

复杂构造应力采区沿空掘巷非对称支护研究

综放工作面处于复杂构造应力区,为确定该区域地应力状况,采用空心包体应力解除法进行现场地应力实测,确定该区域为构造应力为主的高应力区。以地应力实测结果为依据,采用实测主应力大小和方向对数值计算模型进行初始地应力的加载,有效减小了由于不考虑构造应力导致模拟结果的误差;结合沿空巷道在掘进及回采过程的受力及变形演化机理,设计出沿空掘巷非对称支护方案,非对称支护中设计使用肩部锚索专用紧固构件,减小了锚索被剪断的几率,有效提高了锚索承载质量。工业性试验与矿压观测结果表明:在以构造应力为主的复杂应力区采用不对称支护技术,沿空掘巷支护效果良好,技术经济效益与社会效益显著。     

煤层倾角对沿空巷道围岩变形影响的数值模拟和模型试验研究

为了弄清楚不同倾角煤层开采围岩变形规律且进行合理的支护,应用数值模拟计算与模型试验相结合的研究方法,就煤层倾角对深部沿空巷道围岩变形的影响进行了研究,发现沿空巷道两帮及顶底移近量随煤层倾角变化的曲线呈现马鞍形;当煤层倾角在20°时,两帮及顶移近量最小,而倾角小于或大于此角度,两帮及顶底移近量均增大;马鞍形曲线的形状随采深的变化稍有变化,当采深逐渐加大时,大于20°一侧的曲线逐渐抬高,即大于20°与小于20°相同度数时,采深度数大的移近量更大一些。     

综放开采软弱覆岩移动及支承压力规律研究

以黄岩汇煤矿综放面为工程背景,在对该面覆岩进行物理力学性质测试基础上,采用相似材料模拟的实验方法,分析了软弱顶板综采面覆岩移动及支承压力的分布规律,对相同工程条件下综放开采覆岩的稳定性分析具有重要的实际指导作用。     

深部沿空巷道窄煤柱合理宽度确定

由于煤柱宽度以及相对工作面位置的不同,围岩应力重新分布将对巷道稳定性产生重要影响。运用FLAC数值模拟软件,对不同煤柱宽度的沿空巷道应力场分布规律进行了模拟研究。结果表明:巷道围岩稳定性是煤柱宽度变化引起巷道围岩应力分布及其演化共同作用的结果;开采深度为600～900 m时,煤柱宽度宜为3～4 m;当开采深度超过900 m时,煤柱宽度应为4～5 m。     

矿井深部三维地应力场测量与特征分析

针对姚桥煤矿-800m水平深部巷道破坏严重,采用岩石Kaiser效应测量方法,对该矿进行了地应力场测量。通过在定向岩心6个特殊方向取样,经声发射试验得到了各方向的单个应力,经计算得出了原岩主应力的大小及方向等参数。结果表明：-800m水平最大主应力为19．00MPa,属中高应力区,存在一定的构造应力。经-650m水平与-850m水平测量结果比较,得到了姚桥煤矿以-800m为界,上部岩层主要受构造应力控制,-800m以下以自重应力为主。     

倾斜煤层沿空掘进巷道不对称支护技术

鉴于现阶段绝大多数巷道采用对称支护方法这一现状,通过理论分析、数值模拟以及物理相似模拟技术揭示巷道围岩的受力状态及变形破坏特征。研究表明倾斜煤层沿空掘进巷道围岩呈明显不对称受力状态及变形破坏特征,巷道断面与岩层倾斜方向成钝角的部位首先产生变形破坏,随后产生连锁反应,巷道的其他部位破坏,最后造成整个巷道的破坏失效。因此常规的对称支护技术不能保证巷道围岩的稳定,针对这一研究结果提出采用非对称的支护技术,在对称支护的基础上对薄弱（关键）位置补充加强支护,防止薄弱（关键）部位的破坏而导致的整个巷道的连锁式破坏,使巷道整个断面的变形趋于协调。在巷道掘进过程中和工作面回采过程中通过现场矿压及围岩变形量的检测分析,锚杆的受力均匀,巷道变形能够满足安全生产要求,表明支护效果较好,对类似条件巷道的支护有借鉴意义。     

深部沿空掘巷围岩塑性区分布数值模拟研究

根据陈四楼煤矿工程地质条件,采用数值模拟方法研究不同开采深度、不同支护强度条件下沿空送巷围岩变形和塑性区分布规律,并分析了不同支护强度对围岩变形的控制作用,指出巷道的两帮是支护重点和难点,应当采用全长锚固锚杆支护才能满足围岩变形的要求,就深部开采回采巷道的支护提出了一些具体的技术措施。     

陈四楼煤矿深部开采临界深度的定量研究

为了获得陈四楼煤田合理开采的临界深度,采用回采巷道的矿压现场观测以及深部开采数值模拟两种实验方法,由现场观测得到的矿压数据分析得出了600 m为深部开采临界深度,并与数值模拟分析所得结果相吻合。研究结果表明,当开采深度达到600 m以上时,陈四楼煤矿就进入到深部开采阶段。