锚索桁架支护效果影响因素研究

基于正交试验与层次分析法,以巷道顶板下沉量为指标,研究了锚索桁架支护效果的影响因素,定量确定了顶板下沉量随桁架跨度、锚索长度、锚索角度和偏心距的变化趋势。结果表明在一定范围内,桁架跨度是影响巷道顶板下沉量最大的因素,这对于提前采取预防措施,提高巷道围岩稳定性具有重要的指导意义。     

顶板淋水巷道围岩破坏与控制技术研究

基于某矿2209回风平巷淋水围岩支护难题,综合运用理论计算、数值模拟和现场试验等方法对淋水巷道围岩应力分布及破坏特点进行分析。结果表明:含水煤岩体受水影响物理力学性质减弱,淋水巷道围岩塑性区范围变大,变形量增加。针对2209回风平巷淋水围岩支护难题,提出采用锚网索联合支护配合使用防水锚固剂及马丽散注浆、布置泄水孔等方式进行围岩控制,并用于现场试验,取得较好的控制效果。     

极近距离煤层回采巷道围岩分类与支护研究

为探究极近距离煤层回采巷道围岩稳定性类别与支护方式,用数学方法综合评价围岩稳 定性类别。 采用模糊综合评判法建立数学模型,选择围岩自身性质和应力环境等影响因素作为 围岩分类指标,求解模糊综合判别矩阵、指标权重和围岩隶属程度;运用灰色关联度分析法对围 岩稳定性类别进行验证,并提出相应的巷道支护方式。 结果表明,极近距离煤层回采巷道对Ⅰ— Ⅴ类围岩的隶属度分别为0.1846、0.2117、0.1866、0.1776、0.2394,其中Ⅴ类围岩隶属程度最 大,与验证结果相一致。 围岩属于Ⅴ类极不稳定围岩,极近距离开采导致顶板破碎,巷道承受荷 载较小,采用U形钢梁棚支护,矿压观测显示巷道支护效果显著。     

考虑工作面出煤柱尺度效应的下位回采巷道布置优化

针对遗留煤柱对下位巷道及采场产生的不利影响，以近距离煤层下行开采为背景，采用理论解析及现场实测等方法，对煤柱下底板偏应力不变量的区域特征、工作面出煤柱压架灾害的发生机理及其尺度效应展开研究。结果表明：(1)当上煤层相邻工作面开切眼位置不平齐时，下位巷道通过采取平错式布置，在保障巷道自身稳定的前提下，成功将工作面全长出一侧采空煤柱转化为2次小范围的出煤柱过程，实现对采场压架灾害的提前防治。(2)采用偏应力第二不变量(J₂)、偏应力第三不变量(J₃)和偏应力第二不变量(J₂)水平变化率解析煤柱下方底板岩层的应力状态，并对底板进行分区，确定下位巷道平错距离的下限值为24 m。(3)工作面出煤柱期间，初次来压或周期来压与顶板-煤柱系统突变失稳产生的动载矿压耦合叠加形成冲击是压架灾害发生的根本原因，计算出煤柱尺度效应，得到平错距离上限值为36 m。燕子山煤矿工业性实践验证了下位巷道采取平错式布置且平错距离为30 m的可行性与合理性。     

异形载荷–弹性基础基本顶板结构破断特征及稳定性分析

为了研究近距离煤层层间基本顶三维破断演化特征，建立异形载荷–弹性基础基本顶板结构周期破断力学模型，探究不同载荷作用下层间基本顶破断位置、破断类型和破断形态，并对破断结构进行空间稳定性分析，阐明直角梯形板块失稳灾变条件及其对主控因素的响应规律。结论如下：(1)基本顶破断形态与上覆载荷分布形式直接相关，在均布载荷作用下，基本顶发生“O-X”破断，形成1个类等腰梯形板块和2个弧三角块体；在边界煤柱–采空区单峰状载荷作用下，基本顶发生“■”破断，形成2个类直角梯形板块和2个弧三角块体；在孤岛煤柱驼峰状载荷作用下，基本顶发生“■”破断，类直角梯形板块间形成块裂区。(2)破断结构失稳判据显示，直角梯形板块存在滑落失稳和回转变形失稳2种失稳形式，且每种失稳形式具有整体失稳、单边失稳和不失稳3种灾变组合。(3)随上覆载荷q增大，滑落失稳系数(深入煤体长边K₁、侧向直角边K₂)减小，回转失稳系数(深入煤体长边K₃、侧向直角边K₄)增大，即载荷增大不利于板块保持稳定；板块断裂宽度w具有与载荷q类似的规律，但当断裂宽度达...