CT探测技术在硬岩体爆破后强度弱化范围测试中的应用

岩巷综掘遇到硬岩时,为了选择合理的松动爆破参数,使全断面硬岩体均能被顺利载割,文章基于地震波CT探测技术对深孔爆破后围岩表面强度弱化范围进行了测试,根据波速在不同介质中传播速度不同,通过爆破前后数据采样分析,得出了爆破后岩体表面强度弱化范围,据此,可采用该探测方法能对爆破参数设计起到较好的指导作用。     

承压水上厚煤层底板变形破坏特征实验研究

采场底板稳定性影响因素很多,其中高承压水作用是底板隔水层裂隙发生、发育、扩展及造成底板变形失稳的关键因素之一。我国华北型矿区均受石炭二叠纪煤系底部的太灰、奥灰含水层影响,为此,分析承压水作用下采场底板矿压显现规律意义重大。通过相似材料模拟,分析承压水作用下底板岩层变形及裂隙发育规律。结果表明:沿工作面推进方向,按煤层底板变形特征可划分为5个区,依次为稳定区、压缩区、压缩-膨胀过渡区、离层膨胀区及压实稳定区;按底板破坏特征,自上而下依次为竖向张裂隙带、斜向穿层裂隙带、顺层裂隙带。研究结果可为承压水上开采底板失稳机理研究提供参考。     

极近距离厚煤层交错采场覆岩破坏数值模拟

为了研究极近距离厚煤层交错采场覆岩破坏的规律,采用压力拱理论对采场开采过程中的覆岩破坏结构的演化进行了分析,通过FLAC3D建立开采模型,得出下部工作面距上部采空区较远时,其覆岩破坏结构具有相对的独立性,当推进一定距离时,应力集中系数1.8左右,垮度和拱高趋于稳定;当下部工作面接近上部采空区时,上下距离在40 m左右范围内,集中系数为3.3左右,随距离减小,集中系数继续加大,易导致两结构拱贯通;当下部工作面位于上部采空区下时,处于卸压状态,应力集中系数较小,即将穿过采空区时,应力集中系数为2.3,主要是因为两采场开采空间的叠合。     

沿空留巷充填体的流变特性分析

将充填体视为黏弹塑性介质,利用最小势能原理,在分析充填体与顶板的相互关系以及充填体受力状况后,建立了考虑顶板刚度及充填体软化与流变特性的分析模型.结果表明:不考虑失稳的时间效应,充填体失稳发生的必要条件取决于充填体内部特性,即几何尺寸、材料性质等;充填体发生流变后其稳定时间随黏滞系数增大而增大,随弹性模量和塑性区宽度的增加而减少.工程中充填材料配比m水泥:m碎煤:m水=1: 2.34:0.81,实测最大栽荷7.6 MPa,充填体稳定期为8个月,与理论预计值基本吻合.     

沿空留巷锚固支护技术

文中采用理论分析结合数值模拟分析方法,对采用两种不同的支护方式下的围岩力学行为进行了研究。系统分析了不同支护前后围岩及充填体的应力、位移及塑性区的变化情况。结果表明:在深部顶板破碎煤层中,采用锚杆、锚索及金属网联合支护显著提高了围岩的强度和承载能力,有效地控制了深部巷道的损伤变形。采用本文支护方式及参数,使沿空留巷工业性试验取得成功。     

特厚煤层沿空掘巷煤柱留设数值模拟

以西部某煤矿地质条件为依托,运用FLAC3D有限元软件对该矿特厚煤层综放沿空掘巷留设的煤柱宽度进行了研究,并且对特厚煤层放顶煤开采采场围岩三维应力场进行了分析,研究结果表明上区段运输巷外侧出现应力集中现象,垂直应力最大值达到23.98 MPa,应力集中区域在煤壁内13~30 m范围内;当煤柱宽度为20~24 m左右时,煤柱所承受的应力峰值不大,顶底板与两帮的位移量较小,此时煤柱较为稳定,便于巷道维护和回采率的提高。     

受底板承压水影响的下保护层开采厚度确定

针对淮南潘谢矿区煤层条件建立了采动煤岩体计算模型,在分析顶、底板煤岩受力后裂隙分布特征基础上,通过数值模拟的方法研究了保护层A3煤层不同开采厚度时,采空区上方的B4-1煤膨胀变形量及本煤层底板导水破坏深度变化规律;随着开采厚度不断增大,B4-1煤层膨胀变形量呈指数函数趋势增加,并在采厚2～3 m之间有突变过程;在承压水水压降为1.0 MPa情况下,随开采厚度增加,底板采动破坏深度与之呈现对数曲线关系。在保证保护层A3煤层对被保护层B4-1煤层能充分卸压及在承压水体上安全回采的前提下,最后得出A3煤层理论上最佳开采厚度为2.21～4.0 m。     

近距离特厚煤层一次采全高覆岩破坏特征相似模拟

根据潘谢矿区地质条件及采取一次采全高开采方式,采用物理相似模拟实验方法,对近距离特厚煤层开采时覆岩破坏及位移特征进行了分析,得出了随着覆岩的采动垮落、裂隙高度的增加和范围的增大,形成了阶梯跳跃式趋于稳定,并且确定了近距离特厚煤层一次采全高垮落带及其裂隙带的发育高度.随工作面的推进,层间岩层形成明显的移动变形盆地,同一岩层中下沉移动量最大的点位基本处于下部采空区中心上方.由于采高较大,应力集中沿工作面推进方向不断延伸扩展,应力集中系数较分层开采要小,但前方影响范围要大。     

低渗透性煤层卸压瓦斯抽采机理研究

针对高瓦斯、低渗透性松软煤层的赋存条件,通过相关力学理论研究,建立了煤层变形与瓦斯运移耦合的动力学模型,研究了当煤层变形时,瓦斯气体在孔隙内非Darcy渗流的特点,并引入了非Darcy流β因子和加速度系数2个参量,有效地揭示了煤层瓦斯运移规律的客观本质.根据卸压瓦斯渗流及运移特点,在淮南矿区顾桥矿实施了保护层卸压、地面钻井抽采卸压瓦斯的工程实践,初步建立了适合淮南矿区的卸压瓦斯抽采模式.