内错尾巷围岩变形控制技术

针对阳煤二矿综放工作面内错尾巷受到强烈采动影响发生严重变形,分析了尾巷围岩变形破坏的原因,研究了尾巷围岩控制原理,提出了"采用分节组装式混凝土支柱将顶板压力传递到底板中央控制底鼓,同时减轻两帮受力,进而控制两帮的相对移近量"的高应力内错尾巷围岩控制技术,并应用于80704内错尾巷。试验表明,工作面回采过程中,在混凝土支柱加强支护段内未出现明显底鼓现象,支柱底端未插入底板,巷道断面积普遍保持在6.2 m2以上,顶底板相对移近量最大510 mm,两帮相对移近量最大130 mm。     

大采长双尾巷高瓦斯易燃煤层综放工作面内错尾巷与煤自燃的相关关系分析

大采长高瓦斯易燃煤层综放工作面采用双尾巷治理瓦斯,综放工作面与内错尾巷连接地带煤体由于矿压、采动等原因形成松动圈,煤体破碎。松散煤体进入采空区前经历了氧化过程,进入采区后经过二次氧化极易自燃。选取阳煤集团三矿K8202大采长、双尾巷高瓦斯综放工作面为试验工作面,采用钻孔测温、测气及钻孔监测卤素的方法,得出高瓦斯易燃煤层综放工作面内错尾巷与煤自燃的相关关系。     

高应力全煤尾巷围岩变形破坏机理及控制技术

针对高应力综放工作面瓦斯尾巷围岩稳定性控制难题,综合运用理论分析、数值模拟及现场实测的方法分析围岩变形破坏特征。结果表明:在非采动影响期间,巷道两帮塑性区不断向深部发展是引起顶沉和底鼓的根源;受采动影响时,缺乏超前支护是片帮垮顶的主因。据此提出"支顶-控底-助帮"支护理论及技术,即:在尾巷内布设1排混凝土支柱,给顶板强有力地支撑,并将顶板压力传递至底板以控制底鼓,继而减轻两帮载荷,阻止两帮塑性区向深部扩展;同时,对尾巷起超前支护作用。     

内错尾巷在高瓦斯低透气性综放工作面应用与研究

根据高瓦斯、低透气性煤层瓦斯赋存的特点,结合综放工作面瓦斯涌出的规律,以华电石泉煤业103综放工作面("U+I")为实例,利用fluent软件对工作面瓦斯涌出的进行模拟并结合现场测定,对内错尾巷在综放工作面瓦斯治理效果进行分析。研究表明:内错尾巷作为瓦斯抽采的重要补充,对综放工作面现采空区的瓦斯治理起到了良好的作用,当尾巷的回风量为工作面总进风量的1/3,尾巷回风流浓度保证在1%~2%时,才能保障上隅角及工作面回风流瓦斯不超限。尾巷内瓦斯浓度与上隅角及工作面回风流的瓦斯浓度变化线性相关,稳定的尾巷排放瓦斯是综放工作面回采过程中解决瓦斯问题的重要保障。     

U+I型尾巷布置及瓦斯治理效果探讨

阳煤集团石港矿15101综放工作面主采15#煤层,鉴于该层煤煤质松软以及顶煤距内错尾巷底板间距较小,容易发生顶煤垮落,不能充分发挥其治理瓦斯的作用。根据实际情况,尝试性地将内错尾巷布置在14#煤层。通过对工作面各巷道瓦斯涌出情况现场实测数据的对比分析,以及对内错尾巷布置在14#与15#煤层时数值模拟结果对比,总结出15101工作面内错尾巷布置在不同高度下的特点及其瓦斯治理效果。     

阳泉矿区综放面内错尾巷应用与自然发火相关关系的探索

阳泉煤业(集团)有限责任公司矿井瓦斯综合治理技术具有国际领先水平,综放面内错尾巷排放瓦斯技术是瓦斯综合治理技术中最重要的技术之一。但是,综放面布置内错尾巷后,采空区自然发火"三带"范围会发生变化,通过研究说明采用内错尾巷的布置形式,只要建立完善的自然发火预测预报制度,综放工作面保持日进2.58m/d以上的推进速度,就可以较好地预防煤层自然发火。     

综放工作面瓦斯治理技术效果研究分析

对阳泉矿区综放工作面U+I(内错尾巷)型通风方式加顶板走向高抽巷瓦斯抽放方式治理瓦斯的效果进行了分析,走向高抽巷控制了上邻近层约80%的瓦斯,内错尾巷分担了风排瓦斯量的60%,控制了瓦斯超限,实现了安全高效生产。     

石港矿内错尾巷布置特点及瓦斯治理效果研究

石港矿15101综放面主采15#煤,鉴于该层煤煤质松软以及顶煤距内错尾巷底板间距较小,容易发生顶煤冒落,不能充分发挥其治理瓦斯的作用。根据内错尾巷实际情况,尝试性地布置在14#煤层。通过对工作面各巷道瓦斯涌出情况现场实测数据的对比分析,以及对内错尾巷布置在14#与15#煤层时,数值模拟结果对比,总结出15101工作面内错尾巷布置在不同高度下的特点及其瓦斯治理效果。     

大采长综放面瓦斯来源及浓度分布测定及分析

论述了单元法测定大采长综放工作面各种瓦斯涌出源比例以及瓦斯浓度分布的方法原理.根据单元法实测数据分析可知:工作面漏风方向和漏风量大小、不同瓦斯涌出源的涌出量大小、综放面瓦斯分布规律以及该工作面走向高抽巷和内错尾巷的瓦斯抽放效果.     

内错尾巷布置高度对瓦斯治理效果的影响

随着综放工作面开采强度以及开采深度的加大,采空区瓦斯涌出量越来越大,传统的内错尾巷布置方式已在某种程度上显示出了不适应性,主要体现在由于顶煤冒落,内错尾巷易提前塌透而与工作面沟通,无法有效排放采空区瓦斯。基于此,探讨了改变内错尾巷布置高度加强采空区瓦斯排放的方法,并运用CFD技术,对此进行了数值模拟研究。结果表明:内错尾巷布置高度上移一定距离比传统布置在开采层中能更加有效地控制采空区瓦斯向工作面的涌出。现场的工程试验也进一步证明了内错尾巷布置层位的提高,能够明显提高瓦斯排放效果。     

尾巷风压及风量变化对采空区自然发火影响的理论分析与数值模拟

基于多孔介质的渗流连续性方程、动力弥散方程以及相似理论,建立了U+I型综放工作面与尾巷负压和风量变化相关的理论数学模型,对4种尾巷风量条件下有关采空区可能自燃带范围和回风流瓦斯浓度进行了模拟分析。通过理论分析和数值模拟发现,回风巷瓦斯浓度随尾巷风量变化幅度较大,而采空区可能自燃带宽度变化曲线较为平缓,因此,是否需要通过降低尾巷负压来减小采空区可能自燃带范围,必须根据各矿具体的实际情况而定:当工作面供风量较小时,实施意义不大;当工作面风量较大时,降低尾巷负压则可能既使回风巷瓦斯不超限,又使采空区浮煤自然发火危险性显著降低。     

煤矿深部巷道底臌发生机理及防治对策研究

在假定底板围岩为服从Coulomb屈服条件的理想刚塑性材料的基础上, 对剪切型底臌发生机理进行了分析, 认为剪切型底臌发生时存在一个临界剪切滑移面, 且此滑移面上围岩将达到抗剪强度极限值。根据剪切型底臌底板围岩受力特点将滑移面上底板围岩分为主动区、被动区、过渡区, 建立了底臌的计算力学模型及分析简图, 通过引用等效传递荷载方法推导了巷道底板塑性区发展深度的解析计算式, 然后以某巷道为研究对象, 经解析计算与数值仿真分析的对比研究, 发现两者结果具有一定拟合性, 验证了解析计算方法的有效性, 由此提出了顶板控制和增强滑移面剪切强度的巷道底臌控制方法。以淮南矿业集团新庄孜煤矿66210风巷为工程背景, 对底板底臌发生机理及塑性区发展深度解析计算式进行了分析, 提出了补打底角、帮脚锚杆、施加顶板锚索、底板注浆等具体的底臌防治措施, 工程监测结果显示上述支护措施取得了较好的经济技术效果, 为剪切型底臌的治理提供了借鉴指导意义。     

松软煤层留底煤巷道沿空留巷底板加固技术研究

针对松软煤层沿顶掘进留底煤巷道条件下的沿空留巷巷道底鼓,提出了一种钢筋混凝土灌注桩加固底板方案。在超前回采工作面巷旁支护体下方钻孔,钻孔穿过底煤至基岩以下约500 mm,钻孔内放入钢筋笼并且浇筑混凝土形成钢筋混凝土灌注桩,待工作面回采后使得巷旁支护体处于灌注桩上方。文章主要依托霍尔辛赫煤矿3605综放工作面柔模混凝土沿空留巷进行工业性实践,通过对沿空巷道围岩的收敛变形量进行观测,没采用底板加固段巷道底鼓量约稳定在350 mm,采用钢筋混凝土灌注桩加固底板后巷道底鼓量约稳定在100 mm。结果表明:钢筋混凝土灌注桩加固底板方案能够有效控制沿顶巷道条件下沿空留巷的底鼓。     

剪胀底臌机理与控制对策研究

研究表明,巷道底臌有挤压、挠曲、膨胀和剪胀等形式,剪胀底臌是最常见的一种形式.根据巷道围岩本构关系,建立了剪胀底臌力学模型及分析计算简图,根据岩土体主动和被动压力作用原理,导出了巷道底板塑性区发展范围、深度及底板压力解析计算式.经计算分析、数值模拟、工程实测等方法的对比,验证了解析计算方法和工程实际的拟合性,为剪胀型底臌治理提供了理论依据.     

Controlling floor heave of extraction opening by reinforcing sides and roof

Introduction The study of floor heave control has been focused on the floor rock for a long time, many control meas-ures are applied in the practice, for example, floor an-chor, floor grouting, concrete concave crown, floor dissection etc. These measures can control floor heave to a certain extent, but construction is complicated, and the cost is very high. On the basis of analysis of influence each other of deformation and stress of every parts of surrounding rock, the new way that roof, side…     

综放工作面煤柱巷道软岩底板非对称底臌机理与控制

针对综放工作面煤柱巷道非对称底臌剧烈、支护维护困难、起底工程量大等难题,以大南湖一矿综放工作面煤柱巷道为工程背景,采用理论分析、数值模拟、现场试验等综合研究方法,分析了煤柱巷道围岩周边应力环境特征及其作用下的变形破坏形态。结果表明:煤柱巷道底板强度低下以及在采动影响下围岩应力环境出现非均匀现象,进而导致巷道底板塑性区出现非均匀分布,是造成非对称底臌的内在原因;底臌变形规律监测结果显示,非对称底臌程度与放煤厚度有内在联系,放煤厚度在5.9 m范围内,放煤厚度越大,基本顶岩层破断偏转角度亦越大,巷道围岩周边主应力比值、主应力旋转角度等参数越大,底板塑性破坏引起的非对称底臌变形越剧烈;底板最大塑性破坏深度位置随着主应力方向旋转角度的增加,逐渐向巷道中部位置移动,导致底臌变形最大位置分布不同,同时,煤柱巷道的这种底臌变形可控性较差,现有技术条件下企图采用高强支护是不可行的,控制上应以适应底臌变形为主;然而,当放煤厚度超过5. 9 m,基本顶岩层有沿煤柱边缘失稳切落的可能,巷道围岩应力环境趋于原岩应力状态,巷道围岩塑性区分布范围大幅降低,底臌变形较小。据此,以巷道非对称底臌规律为依据,提出了以调整采掘关系、优化巷道底臌硬化方案为主的底臌控制对策,现场应用效果良好,底臌变形量有效减少的同时,巷道底臌处理工作量亦大幅降低。     

复杂围岩大断面回采巷道底鼓控制研究

 底鼓是复杂围岩环境下巷道破坏的主要特征之一。采用有限差分软件FLAC3D对清水营煤矿110202工作面辅助运输巷道底鼓进行模拟,分析其位移、应力分布特征,得出其底鼓力学机理：巷道开挖后,在巷道顶板中形成拱形承载结构,上覆岩层重量通过拱形承载结构传递到巷道两帮,在两帮产生应力集中,在两帮垂直集中应力的约束下,底板受水平挤压作用形成主被动塑性区,当底板塑性区围岩压力大于围岩强度时,巷道底板发生应力失稳,产生底鼓。提出复杂围岩环境下巷道底鼓控制的“顶板—两帮—底板”系统结构支护方式,试验结果表明该支护方式取得了良好的底鼓控制效果,取得了显著的经济和社会效益。     

林南仓矿软岩底鼓综合治理技术实践

 开滦林南仓矿-650暗立井是二水平延深的关键工程,下井口马头门进车侧操车基础段掘出120d后,产生强烈底鼓与两帮内挤变形,7个月巷道无法使用,严重影响了矿井生产的正常衔接和安全。本文深入分析了该段底鼓的发生机理,提出反底拱锚喷、钢筋砼与注浆相结合的治理方案,对支护参数进行了优化设计,工程监测与使用效果表明,综合治理技术能有效控制巷道底鼓变形,为相似工程提供了可以借鉴的宝贵经验。     

软岩回采巷道底臌破坏机制与支护技术

软岩巷道底臌治理一直是软岩支护中重点攻关的难题之一,作为受采动压力影响的软岩回采巷道来说,巷道的底臌问题尤为突出。针对山东能源临矿集团上海庙矿区软岩大变形技术难题,首先从巷道底臌变形的力学机制入手,根据巷道围岩本构关系及应力作用模式,在结合朗肯压力理论的基础上建立了剪切错动型巷道底臌力学模型,导出了巷道底臌力源P_0的计算方程。计算分析知,当底臌压力P_0大于底板岩体的强度极限时,巷道底板岩体将发生剪切和扩容变形挤入巷道空间,随时间效应的加大最终导致巷道底臌;其次,结合建立的底臌力学模型,提出了一种与剪切错动型巷道底臌力学机理相适应的新型反底拱底臌控制技术,对反底拱伸出段、底板预应力锚杆和反底拱主体段3部分在底臌控制过程中的作用进行理论分析,揭示了其"控底-助帮"的底臌控制机理,并综合数值计算和正交实验的方法对新型反底拱结构的3个主要参数进行试验优化,模拟显示影响巷道底臌量指标的主要因素为底板超挖深度和反底拱伸出段长度,影响巷道两帮移近量指标的主要因素为反底拱伸出段长度;最后,通过对榆树井矿13803工作面回风巷原始支护条件下底板压力的验算,确定了底板围岩压力与矿井水的耦合作用是造成该巷道底臌的主要原因,并根据优化后的底板治理方案在榆树井煤矿13803工作面回风巷返修段进行工业性试验。工程实践表明,该项新技术控制软岩回采巷道底臌及两帮变形效果较好,有效保证了工作面回采期间巷道的稳定性。