复杂采动条件下不同巷道断面形状围岩稳定性分析

依据济三煤矿实际的地质条件及地质资料,采用有限元数值模拟软件FLAC~(3D)模拟了183_下05工作面带式输送机顺槽是矩形断面与等腰梯形断面沿底板掘进,183_上07工作面后回采。得到了不同巷道断面掘进的巷道围岩应力应变情况,通过应力及应变数据得出:当183_下05工作面带式输送机顺槽掘进未支护时,巷道围岩垂直应力与水平应力规律基本一致,但是梯形巷道水平位移量要小于矩形巷道,梯形巷道垂直位移规律与矩形巷道相反,底鼓量大于顶板下沉量。     

近距离煤层采动对相邻巷道围岩应力及变形影响研究

依据济三矿183上煤层和183下煤层赋存特点,结合183上06工作面、183上07工作面以及183下05工作面回采巷道的生产技术条件,采用理论分析和FLAC3D数值模拟的方法,对济三矿近距离上煤层采动对下煤层相邻巷道围岩应力及变形进行了分析研究。结果表明,受上部煤层工作面开采影响,下部煤层工作面前方产生超前支承压力,超前支承压力和侧向支承压力产生应力叠加,通过煤层底板传播到下煤层,导致下煤层回采巷道顶板最大下沉量和底鼓量增大。在水平方向上,由于水平应力较大,会对巷道产生挤压,从而使巷道两帮产生明显位移。     

基于FLAC~(3D)的顶板和两帮强度对底鼓影响的数值模拟研究

巷道围岩是由顶板、两帮、底板构成的一个完整的结构体。为了防止在深部开采时巷道底鼓的发生,要加强巷道底板的稳定性,对底鼓进行有效的控制。结合潞安集团屯留煤矿实际情况,通过数值计算软件,模拟了在不同强度顶板和两帮的条件下,底板塑性区、底板水平应力和底鼓量的情况。结果表明,在一定的煤矿地质条件下,巷道顶板强度愈大,底板塑性区愈小,底板中的水平应力愈大,底鼓量愈小;煤体强度越大,底板塑性区越小,底板中的水平应力越大,底鼓量越小,反之,底鼓量越大。回采巷道的顶板和两帮煤壁的性质直接影响了巷道底板的稳定性,控制顶板和两帮对防治底鼓起到重要作用。     

大跨度沿空回采巷道底鼓防治技术研究

针对大跨度沿空回采巷道发生的非对称性底鼓现象,以赵固二矿11131工作面下顺槽为背景,建立力学模型,并分析底鼓机理,认为巷道两帮受集中应力的差异是造成非对称性底鼓的主导因素。采用底角锚杆联合底板注浆支护和底板全锚杆支护两种方案控制底鼓,结果表明:方案一使底鼓量降低约70%,方案二使底鼓量降低约55%,且都能使非对称性底鼓造成的底板倾斜角度从最大6°减小为最大2°,有效控制了非对称性底鼓的发生,确保了大跨度沿空回采巷道的底板稳定。     

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。     

伏岩煤业回采巷道底板破坏机理及支护技术研究

伏岩煤业3108工作面回采期间其运输巷出现严重底鼓变形,消耗大量的时间和人力物力进行巷道的维修,为了避免在3109工作面回采期间出现类似问题,通过理论分析、工程类比及数值模拟等方法研究得知,巷道底鼓的原因为支护强度不足和未采取底板控制措施,据此设计采用"锚网索+底板锚杆"对3109运输巷进行支护,现场应用及矿压观测表明,3109工作面回采时其运输巷顶板及两帮位移量很小,底板最大底鼓量为200 mm,最大变形速率为24.5 mm/d,有效避免了底板的过分底鼓,取得了很好的支护效果。     

坚硬顶板工作面回采巷道底鼓诱因分析及控制技术

为了解决坚硬顶板工作面回风平巷回采期间巷道底鼓严重问题,通过现场观测、数值模拟及工业性实验,确定了造成底鼓的主要原因是:巷道回采期间受工作面动压影响、两帮支护强度低及底板岩性差。针对该回采巷道特点,提出了采用"顶板超前预裂爆破+两帮锚杆补强+安装底角锚杆"的底鼓控制方案,并进行了工业性试验。工程实践表明:巷道最大底鼓量为258 mm,最大底鼓速率为12.3 mm/d,变形速率及底鼓量在巷道正常使用允许范围之内,动压影响期间巷道底鼓得到有效控制。该控制技术的应用可为地质条件类似的巷道底鼓控制提供一定技术借鉴。     

红阳三矿深部回采巷道底鼓控制技术研究

文章以红阳三矿西一708工作面运输斜巷为研究对象,从工程地质和采掘条件方面分析了红阳三矿深部回采巷道发生底鼓的原因,研究采用"锚杆锚索联合支护顶板和两帮+底角锚杆和底板锚杆加固底板"对巷道顶板、两帮、底板进行同时加固,提高了巷道围岩体强度和自身承载能力,有效地控制底鼓的发生。     

倾斜煤层软岩巷道底鼓机理分析及控制技术

 以清水营煤矿110202工作面辅助运输巷为研究对象,分析倾斜煤层巷道底鼓的主要因素,并根据巷道外接圆理论和郎肯土压力理论,建立倾斜煤层巷道底鼓力学模型,推导出倾斜巷道底板围岩压力公式,得出倾斜巷道底鼓力学机制：巷道顶板和两帮松动岩体的垂直应力向底板传递产生水平挤压应力,在底板形成主被动塑性区,被动塑性区内的底板围岩压力大于围岩强度时,底板破坏并向巷道临空区移动,形成底鼓。提出倾斜煤层巷道底鼓控制的“顶板—两帮—底板”系统结构支护方式,并运用到清水营煤矿110202工作面辅助运输巷,数值模拟结果显示：该方法能够有效的控制倾斜煤层巷道底鼓的发生。     

高应力回采巷道底鼓机理及治理技术

赵固矿区回采巷道在高地应力和采动叠加支承压力的共同作用下,超前支承压力影响范围达到160 m,造成泥质底板和碎裂煤帮变形严重,围岩变形量大,底鼓量达到400 mm以上,导致大量巷道返修。大采高沿底掘进巷道为挠曲褶皱性底鼓;上分层沿顶板掘进巷道为挤压流动性底鼓。提出了赵固矿区回采巷道底鼓的治理策略,即“强帮、控制顶角和底脚、强化底板、适度卸压,底板采用自钻式注浆锚杆”,并给出了支护方案。自钻式注浆锚杆具有可接长、自锚固、自钻进、主动支护、可注浆和柔性支护的特点,是控制巷道底鼓的有力支护手段。矿压观测表明,采用自钻式注浆锚杆加固巷道底板,能够有效控制巷道底鼓。提出的底鼓控制方法可以为类似条件巷道围岩控制提供参考。     

底板深孔爆破卸压机理及底鼓控制技术研究

高河矿E2305工作面胶带巷由于底板岩层强度低,在高应力作用下导致巷道底鼓严重。利用FLAC~(3D)软件分析了底鼓发生的主要机理,通过理论计算和数值模拟计算,提出了底板深钻孔松动爆破方案。通过相似模拟,研究工作面回采过程中矿压显现、回采巷道附近围岩的应力分布、位移、巷道的破坏方式及程度的规律。对回采巷道底板岩层进行深孔爆破卸压处理后与原支护不爆破卸压的巷道底鼓现象和规律做出对比,结果显示底板深孔爆破卸压能够解决底鼓问题。工程实践表明:巷道最大底鼓量为55mm,最大底鼓速率为26mm/d,变形速率及底鼓量在巷道正常使用允许范围之内,底板卸压爆破后巷道变形尤其是底鼓得到了有效控制,可以为相似条件下巷道底鼓治理提供借鉴。     

厚煤层回采巷道掘进层位与支护方案优化分析

针对厚煤层回采巷道,采用数值模拟分析了沿顶、沿底2种掘进方案下锚杆、锚杆索及锚杆索+梯子梁支护巷道围岩垂直变形规律。沿顶掘进时,锚索+梯子梁的悬吊控顶作用通过控制顶板下沉显著减少了巷道底鼓,使得最大底鼓量从729 mm降低至175 mm,沿底掘进时,支护方案变化对巷道垂直位移的影响不大。工业性试验后,矿压实测结果与数值模拟结果较吻合。     

松软底板巷道围岩控制研究

针对巷道底板软岩层出现强烈底鼓,运用FLAC3D模拟得出底板最大位移量;经在巷道底板切垂直卸压槽,减小顶板通过两帮传递到底板上的压力,有效减小了底鼓量.再对卸压槽灌浆加固,分解两帮的挤压应力,使其向巷道围岩深部转移,进而将底板和两帮的位移量控制在合理范围内,并经现场应用证明了该方法的合理性.     

钱家营矿近距离煤层巷道破坏原因及支护对策

为了安全高效地开采钱家营矿深部近距离煤层,研究了近距离煤层回采巷道的变形破坏机理并提出相应的支护对策,通过现场调查和非连续变形分析(DDA)对钱家营矿近距离煤层运输巷的变形破坏机理进行了研究。结果表明:多次动压影响是造成近距离煤层回采巷道变形破坏的根本原因;而巷道两帮移近量大于顶底板移近量主要是由于矿区水平应力远大于垂直应力所造成的。通过DDA对原支护方案进行了优化分析,提出实施3根顶锚索支护方案,中间锚索是控制顶板位移,两边锚索是将上覆岩层应力引入到深部,底角锚杆控制底鼓。现场应用表明新支护方案能有效控制运输巷顶底板及两帮移近量;证实DDA方法将可为锚杆支护巷道的优化设计提供参考。     

弱黏结复合顶板回采巷道围岩变形与加固技术

针对色连二矿12205工作面回采时辅助运输巷围岩变形破坏严重的问题,从巷道围岩岩性、应力变化、水的弱化作用及原支护结构失稳4个方面分析了巷道围岩失稳的原因,提出了回采巷道加固支护方案,应用FLAC~(3D)数值模拟软件对原支护方案与加固方案进行对比分析。结果表明:工作面回采前加补顶板锚索与增打两帮走向锚索,巷道围岩中垂直应力峰值位置向巷道边缘移动了0.9 m,巷道顶底板与两帮移近量分别降低了274 mm与240 mm,巷道围岩的塑性破坏区范围最小。现场实践表明:工作面回采影响期间,辅助运输巷采用加固支护方案后,顶底板及两帮累计移近量比未加固段平均降低了约50%,该巷道加固支护方案取得预期的效果。     

回采巷道破碎底板底鼓机理及控制对策

针对义棠煤矿10502工作面回采巷道发生强烈底鼓的现象,采用现场实测、室内岩石力学试验及理论分析相结合的方法,建立回采巷道底鼓力学模型,对底鼓机理及其控制对策进行研究。结果表明:对于破碎底板围岩,在两帮煤体传递的支承压力作用下形成塑性滑移线场,当一定宽度内煤体底板围岩产生的被动朗肯区宽度等于巷道宽度时,定义这一宽度为底鼓影响区;底板围岩破碎的回采巷道发生底鼓的主要原因是底鼓影响区内的垂直应力超过底板岩体的极限载荷;通过施加底角锚杆,既能切断底板塑性滑移线,阻止围岩移动,又能起到"销钉"作用,对底板"弱面"进行加固,提高其抗剪切强度,从而控制底板围岩;当底角锚杆的支护强度达到0.5 MPa时,监测结果显示随着工作面推进回采巷道最大底鼓量仅为86 mm。     

薄煤层回采巷道沿煤层底板割顶掘进支护技术研究

针对七一煤业薄煤层回采巷道沿顶板破底掘进、底板较硬导致掘进缓慢、采掘接替困难等问题,采用沿底破顶掘进方式,并采用理论计算分析和现场工业性试验等综合研究方法,选取合理的锚网索联合支护形式作为永久支护。在实施该掘进工艺和支护方案后,巷道顶底板及两帮移近量明显减小,满足了矿井安全生产需要。     

西曲矿12315运输巷矿压显现特征及支护技术

西曲矿12315运输巷成巷后围岩变形破坏严重,通过现场勘查和矿压监测研究表明,临近工作面采动影响下,顶板严重下沉,底板遇水膨胀底鼓严重,采用“强顶强底”的支护理念,增加顶板锚索数量提高顶板的支护强度,采取底板隔水措施抑制底鼓。现场应用后矿压监测结果表明,采动影响下巷道顶板离层量很小,底板底鼓量最大为208 mm,顶板下沉量小于60 mm,两帮总相对移近量小于73 mm,巷道变形量能够满足工作面回采期间的正常使用。     

底板深孔爆破卸压机理及底臌控制技术研究

高河矿E2305工作面胶带巷由于底板岩层强度低,在高应力作用下导致巷道底臌严重。利用FLAC3D分析了底臌发生的主要机理,经过理论计算和数值模拟计算,提出了底板深钻孔松动爆破方案。通过相似模拟,研究工作面回采过程中矿压显现、回采巷道附近围岩的应力分布、位移、巷道的破坏方式及程度的规律。对回采巷道底板岩层进行深孔爆破卸压处理后与原支护不爆破卸压的巷道底臌现象和规律做出对比,结果显示底板深孔爆破卸压能够解决底臌问题。工程实践表明:巷道最大底鼓量为55mm,最大底鼓速率为26mm/d,变形速率及底鼓量在巷道正常使用允许范围之内,底板卸压爆破后巷道变形尤其是底臌得到了有效控制,可以为相似条件下巷道底臌治理提供借鉴。     

挖金湾煤矿煤柱工作面巷道布置及支护技术应用研究

为解决挖金湾煤业大巷保护煤柱回收工作面巷道布置和支护问题,设计采用“锚网索梁”联合支护方式。结果表明,回风平巷侧小煤柱合理宽度为5m,运输平巷侧保护煤柱合理宽度为30m,顶板下沉量最大为125mm,底板底鼓量最大为28mm,窄煤柱帮最大位移量约为123mm,回采帮最大位移量约为180mm,巷道断面能够满足掘进和工作面回采的要求。