深部煤巷围岩稳定性控制设计

对于深部巷道来说,高水平应力是影响巷道稳定性的重要因素之一。基于高水平应力影响巷道稳定性以及岩梁跨度随巷道变形而增大两个因素,建立了新的锚固岩梁力学模型,对深部煤巷支护参数进行了设计,得出了新元矿3108顺槽支护参数。通过现场监测,得到施加支护后的顶板下沉量、顶底板移近量及两帮移近量最大值分别为124,210,140mm,支护方式有效控制了围岩变形,保证了巷道围岩稳定性。     

断层带承压水导升特性相似材料试验研究

以某矿工作面的地质资料为背景,运用自制的承压水导升系统,对工作面推进过程中,断层带及附近岩层的应力演化规律、裂隙发育规律、承压水导升特性进行了系统研究。结果表明:承压水导升系统不仅使得含水层对底板岩体的力学效用得以表征,而且实现了水流导升高度的动态观测;保护煤柱下方底板区域以压应力为主,回采结束后含水层邻近岩层在水压力的作用下已由压缩状态转变为膨胀状态;断层带内承压水的导升高度与防水煤柱尺寸密切相关,当煤柱尺寸小于20 cm后,断层带内承压水的导升高度会迅速递增,加大工作面发生突水的风险。     

断层带承压水导升模拟试验系统研制与应用

在相似材料试验方面对断层带承压水导升高度数据的采集缺乏有效的监测手段,因此仅从应力变化、裂隙扩展2个角度去研究断层的活化突水规律缺乏一定的系统性。为研究工作面推进过程中断层带的活化特性及注浆工艺对断层突水行为的影响,以新元煤矿的地质条件为背景,运用二维相似材料试验平台和自制的承压水导升系统,对注浆前后工作面推进过程中断层带及附近岩层的应力演化规律、裂隙发育规律、承压水导升特性进行了系统研究。研究结果表明:承压水导升系统不仅使得含水层对底板岩体的力学效用得以表征,且实现了采动过程中水流导升高度数据的连续采集;在工作面推进过程中底板岩体会先后经历采前压缩、采后膨胀、应力恢复3个基本阶段,断层带的"屏障"作用会造成其邻近区域内底板应力集中,破坏区范围加大;随着防水煤柱尺寸的减小,断层带及两盘灰岩含水层受采动应力的扰动越加明显,当煤柱尺寸缩减到小于30 cm后,断层带下盘区域离层量陡增,并且对盘三灰～四灰含水层中原先被浆液封堵的裂隙再次张开;断层带内承压水的导升高度与煤柱尺寸宽度密切相关,注浆工艺有效保证了煤柱尺寸在从36 cm减到30 cm的过程中,水流高度一直保持在9.6 cm,但是工作面在30 cm宽煤柱的基础上再向前推进时断层带内承压水的高度又会急速递增。     

综放开采下组煤首采面上覆老空水探查及突水危险性评价

为了探究左权五里堠煤业上组煤老空区富水性及其对下组煤首采工作面突水的危险性,以下组煤首采面为研究背景,系统分析了研究区上下2组煤层顶底板岩性组合及水文地质条件;根据物探探测结果,在下组煤首采面巷道先后施工了20个探放上组煤老空水钻孔,发现上组煤老空水存在局部水量大、水压高、富水性分布不均的特点。在此基础上,建立了上下组煤层开采顶底板的工程地质数值模型,采用数值模拟方法对上组煤和上下组煤开采完毕后的应力场及塑性区场变化特征进行了对比分析,得到上组煤层开采后底板破坏深度为11 m,下组煤开采后导水裂隙带高度为112 m,没有波及上组煤底板破坏深度范围,与首采面实测涌水量反映的规律是一致的。根据首采面及附近2个钻孔的资料,采用2种相关经验公式类比计算了下组煤开采导水裂隙带高度,优选了可靠性较高的经验公式。