软岩巷道底臌机理分析与治理技术研究

针对六家煤矿东一辅助运输大巷底臌严重的问题,采用现场调研、理论分析和UDEC数值模拟相结合的分析方法,研究了底臌发生机理及其相应的控制技术措施。研究认为:巷道围岩性质、地应力、水理作用和加固方式是影响六家矿东一辅助运输大巷底臌的主要因素;底板注浆+锚索束+反拱联合加固技术能有效控制巷道底臌。工程实践表明实施该联合加固技术后,巷道顶底板最终移近量为71~91mm,表面位移量在12~15d后趋于稳定,底臌控制效果明显。     

厚黏土层对薄基岩工作面矿压规律的影响

薄基岩厚黏土层煤层开采时具有与普通薄基岩厚松散层工作面不一样的矿压显现规律,基于赵固二矿的具体地质条件通过UDEC4.0模拟研究了当基岩厚度为0m,30m和60m时工作面初次来压步距、周期来压步距、支承压力分布和上覆顶板岩层垮落形态等,通过模拟得知,黏土层顶板有较小的来压步距,能缓和工作面煤壁前方的支承压力,并能与薄基岩共同成拱或独立成拱用以承担上覆岩层的重量,且厚黏土层以弯曲下沉为主,对于防止地表水侵入工作面也是有利的。     

近距离倾斜煤层巷道布置研究

某矿的具体地质条件表明近距离倾斜煤层下部回采巷道采用重叠式布置时,矿压显现剧烈。现场监测表明其松动圈大小约为3 m,两帮及顶底板相对移近量均超过50 cm,巷道维护困难。采用数值模拟表明上部煤层回采时所留煤柱对下部两侧倾斜煤层的影响范围是不一致的,上区段煤层的运输顺槽应至少内错2 m,下区段煤层的回风顺槽应至少内错8 m才能避开上部煤柱集中应力的影响,理论计算结果与之基本吻合。     

近距离煤层采空区下回采巷道矿压显现规律研究

为了研究近距离煤层采空区下回采巷道在回采期间矿压显现规律,对回采工作面巷道围岩结构、围岩变形和松动圈大小进行了现场监测。通过监测结果分析得出,煤柱帮主要由煤和少量泥岩组成,裂隙发育,破碎严重。顺槽两帮最大移近量为0.49 m,顶底板最大移近量为0.41 m。未受采动超前支承应力的影响前巷道松动圈最大为1.3 m,受影响后增加至2.2 m,工作面超前支承压力影响范围为30m。     

三软煤层巷道支护关键技术研究

分析了三软煤层巷道的围岩特征,指出这类巷道支护的关键技术,提出了现行存在的一些切实可行的联合支护方案。并结合林南仓矿的具体工程实例分析了其中一种U形钢+锚网的联合支护方案。通过数值模拟和现场监测表明,这种方案能有效地控制围岩变形,U形钢+锚网联合支护是一种切实可行的三软煤层巷道支护方式。     

TBM掘进圆形隧洞底鼓机理FDEM数值模拟研究

采用耦合的有限元-离散元法（finite-discrete element method, FDEM）研究了圆形隧洞底板大变形灾变机制,并研究了地应力量值、侧压系数、底板位置和隧洞形状对底鼓灾害的影响。结果表明：1）在静水压力状态下,圆形隧洞底板大变形灾变力学机制为隧洞开挖造成围岩径向应力降低和切向应力升高,当超过岩体强度后产生共轭剪切破裂,并伴随拉伸断裂;浅部破裂岩块在深部围岩弹性变形恢复和剪胀效应下发生向隧洞内的翻转大运动,进而引发底板大变形灾害;2）随着地应力量值、侧压系数和底板位置的变化,围岩破坏率、损伤破裂区半径和隧洞表面围岩最大位移量等也发生变化,但仍为破裂碎胀性的大变形;3）传统的滑移线场理论难以解释直墙拱形底板围岩的共轭剪切破裂和深部岩体破裂,采用FDEM和双轴压缩力学模型可成功解释上述现象,为隧洞底鼓大变形灾变机制提供新的研究思路。     

某矿近距离煤层巷道布置研究

文章通过某矿现有巷道的变形监测表明近距离煤层巷道采用重叠式布置时,其下部巷道矿压显现大,巷道变形量大,支护困难,宜采用内错式布置避开集中应力的影响。通过FLAC3D模拟了内错2 m、4 m和6 m时下部煤层运输巷的垂直和水平变形量,最后确定巷道内错4 m左右最为合理。通过理论计算得知,该矿上部煤层遗留护巷煤柱的集中应力影响范围约为4.5 m,故内错4 m是合理的。     

厚煤层分层和大采高开采相似模拟对比研究

开展了在相同地质条件下厚煤层分层开采和大采高一次采全厚开采时的相似材料模拟对比实验,研究了开采高度为3.5 m和6.0 m时工作面来压步距、岩层垂直位移量、关键层层位和"上三带"分布范围等,总结分析了其不同的矿山压力显现规律。     

急倾斜厚煤层综放工作面矿压规律数值模拟研究

急倾斜厚煤层采用综放开采时,其巷道布置形式有错层位和同层位两种,两者工作面的矿压显现规律、顶煤冒放性和回采巷道矿压显现差异较大。通过UDEC4.0数值模拟分析了错层位布置和同层位布置时首采和下临近工作面的两侧支承压力分布规律、上覆顶煤岩运移规律和回采巷道顶板冒落规律,研究结果表明,首采工作面错层位顶煤冒放性优于同层位,但前者下部支承压力大于后者;错层位首采面回风巷和运输巷压力大,巷道维护困难,而下临近工作面上顺槽矿山压力小,有利于巷道的维护。