大断面巷道非均匀变形机理及稳定性控制研究

为探究围岩受采动影响条件下巷道变形破坏与稳定性控制，以桑树坪二号井3309工作面运输平巷为工程背景，采用FLAC3D数值模拟方法分析“一掘二采”期间大断面巷道围岩主应力差分布特征，结合现场试验，揭示大断面巷道围岩非均匀大变形破坏机理，分析提出巷道围岩非均匀变形控制补强支护设计方案。研究结果表明：①一次回采和二次回采期间，巷道煤柱及煤壁两侧煤体峰值应力差分别为7.93MPa、12.96MPa，煤柱帮峰值应力远高于煤壁帮，两侧煤体呈非对称变形破坏特征|②与一次回采相比，二次回采期间3309工作面运输平巷煤柱帮主应力增大11.46MPa，塑性区范围从4.5m增加至煤柱宽度，煤壁帮主应力差增加27.46MPa，塑性区增加1.5m，巷道围岩处于高强度剪应力状态，易引起大变形破坏|③基于大断面巷道两侧煤体非均匀变形破坏特征，针对性提出“一长一短”两种补强支护方案，现场试验后巷道围岩稳定性控制效果良好。     

掘进巷道空顶板壳理论分析与超越函数的数值解算及其验证

合理空顶距的确定对巷道安全高效掘进意义重大.采用理论推导计算与数值模拟相结合的方法,对不同空顶距离的掘进巷道围岩应力分布及塑性区演化特征进行分析,并提出安全合理空顶距离及支护优化设计.结果表明:掘进工作面超前煤体内部塑性区宽度与超越函数特征值呈负相关自然对数关系,当特征值为0时,塑性区最大宽度为2.02 m;推导所得公式中煤层埋深、巷道断面尺寸及煤岩物理力学参数是影响塑性区数值大小的主要因素;受载矩形薄板最大跨度取决于薄板中心处拉应力大小,拉应力与直接顶抗拉强度比值大于1,顶板发生力学破断;掘进工作面超前煤体应力场遵循非均匀连续性且在模型固支边逐渐增大的特征规律,模拟结果印证了4.71 m计算结果为极限空顶距离,此时顶板未发生破断;在保证井下作业安全的前提条件下,确定4.0 m为空顶距离,提高综掘效率,加快成巷速度,缓解采掘接替紧张.     

赵各庄矿深部工作面动力显现防治技术研究

 针对赵各庄矿3237工作面分层开采条件下动力显现频发的现象,从矿井地质开采条件入手,对发生动压现象的工作面的诱发因素进行全面、系统分析,运用数值模拟、理论分析、现场实测的方法研究工作面前方分层开采和放顶煤开采条件下主应力分布规律,通过对不同条件下主应力分布规律分析,提出了通过开采保护层、采用放顶煤开采两项技术的耦合作用,同时结合局部解危技术改变煤岩层能量释放模式的方案。通过对该工作面的实际矿压观测研究,结果表明在深部高应力区域进行综放开采能有效缓解动压现象的危险程度;采用开采保护层方法解除了工作面的高应力,同时对放顶煤高应力区进行了区域卸压,使工作面前方支承压力集中系数为1.39,影响范围36m,整体上改变了高应力引发动压的力学条件,极大地降低了动压强度。     

深部煤巷围岩强化控制在谢桥矿的应用

 摘要：随着煤矿进入深部开采,煤层巷道围岩稳定性控制越来越受到重视。本文提出了深部煤巷围岩的强化控制思路,其核心是 “三高”锚杆支护体系。结合“三高”锚杆并应用FLAC数值模拟成功解决了谢桥矿12418顺槽深部高地压煤层巷道的支护问题。该深部围岩强化控制思路具有极大的推广意义。     

基于教学科研一体化的采矿工程专业实践教学体系探究

培养采矿工程专业一流人才,教学和科研一体化是关键。针对采矿工程专业目前实践教学环节的特点和现状,分析了教学科研一体化在培养人才方面的重要性。重点从创新性实践教师团队建设、教学科研基础条件和教学科研一体化实践教学模式3方面探究西部采矿工程专业实践教学体系。结合采矿工程专业现有资源条件,构建教学科研一体化实践教学模式框架,提出相应的措施。充分发挥教学科研相得益彰的源流关系,以期实现西部采矿工程专业"一高一强"培养目标。     

高位钻孔瓦斯抽放技术在开滦矿区的应用

分析了高位钻孔瓦斯抽放的适用条件和合理的层位布置,在唐山矿T1452工作面和吕家坨矿5323工作面进行了应用实践,结果表明,使用该技术后唐山矿T1452工作面上隅角瓦斯浓度一直保持在0.1%～0.5%之间,抽放率可达到83%;吕家坨矿5323工作面上隅角瓦斯浓度保持在0.3%左右,抽放率52%,效果明显.     

泵送混凝土沿空留巷技术研究

针对某矿的具体现场情况,提出了采用泵送混凝土进行沿空留巷设计,将混凝土用泵送入预先固定在采空区内的充填模板中实现巷旁支护,并对沿空留巷参数和工艺进行设计。通过对矿压的观测和留巷效果分析,达到了预期的效果。该方案的实施,成功解决了该矿采掘接替紧张的现状,并为类似条件下采用沿空留巷技术提供了借鉴。     

大采高工作面支架载荷的采厚效应分析

针对小保当煤矿2-2煤层的具体情况,通过物理相似模拟和数值模拟实验的方法对工作面顶板运移规律及支架工作阻力进行了研究。研究得出小保当煤矿大采高工作面来压期间,基本顶下位岩层形成了"悬臂梁"结构,来压强度均为中等,随着采高的增加,煤壁前方的应力集中现象更加明显,采高大于6.5 m时尤为明显,平均支架载荷随之增加,支架载荷的均方差也随之增大,支架载荷的大小更加离散化。     

基于主应力方向改变的深部沿空巷道非均匀大变形机理及稳定性控制

针对赵固二矿11030运输巷在掘进期间出现围岩非均匀大变形导致支护体支护失效的问题,采用理论分析、理论计算、数值模拟和现场试验等综合研究方法,研究了采空区侧方围岩主应力场方向的变化规律,及其对沿空巷道围岩塑性区分布形态的影响机制,揭示了深部沿空巷道非均匀大变形机理。研究结果表明:采空区侧向围岩应力场的主应力方向会发生显著变化,导致深部沿空巷道围岩形成非均匀塑性区,同时在主应力集中及支护体延伸性能弱等主要因素的共同影响下,深部沿空巷道出现非均匀大变形。在此基础之上,提出了以围岩塑性区形态为支护设计基础的、采用可接长锚杆代替普通锚索的深部沿空巷道冒顶控制技术;并在11030运输巷进行了现场试验,采用可接长锚杆支护后的顶板最大下沉量由927 mm降低为431 mm。     

综放开采放煤循环方式的合理确定及顶煤放出率分析

 根据安家岭二号井工矿B905试验工作面的具体条件,通过对目前常用三种放煤方式de放煤时间和回采率进行了实测比较,决定采用双轮顺序放煤。同时,根据后部输送机运输能力,计算出工作面同时放煤口数,确定了平均分三组单口放煤的放煤循环方式,并对工作面顶煤放出率进行了实测分析。结果表明,该放煤循环方式取得了良好的生产效率,工作面回采率达到84.22%,比试验前单轮顺序放煤提高了7.22%,工作面最高月产达到118万吨。