深部特厚煤层强采动巷道围岩综合应力场演化及支护对策

以麻家梁矿4号特厚煤层强采动巷道支护为背景,采用现场实测、数值模拟方法分析了14103辅运副巷在相邻14102工作面回采过程中的原岩应力场、采动应力场和支护应力场构成的综合应力场演化规律。原岩应力测试结果表明:麻家梁矿4号煤层顶板岩层原岩应力从量值上属于高应力,原岩应力方向为N30.6~52.1°W;基于原岩应力,分析得出采动应力从14103辅运副巷与14102回采工作面相交开始到滞后工作面50m的空间范围内急剧增大,滞后工作面150m后,巷道围岩采动应力逐步趋于稳定;现场实测发现支护应力的变化趋势与采动应力变化趋势总体一致,由于煤柱的影响,14103支护应力的显著增加从空间上略微滞后于采动应力的显著增加;锚杆锚索的预应力越高,其受力越稳定;预应力较低时,受采动影响其内部支护应力变化更剧烈。基于原岩应力、采动应力及支护应力分析结果,提出了14103辅运副巷的支护对策,现场监测结果表明14102工作面回采后,巷道断面收缩率仅为8.8%,完全满足了巷道的运输通风需求。     

深部特厚煤层对采对掘巷道围岩综合应力场演化研究

深部特厚煤层对采对掘巷道受高应力及多次强烈采动影响,应力环境复杂,围岩控制难度大,井下综合应力场演化对于巷道支护方式及参数的确定有益。以麻家梁煤矿14103辅运副巷为工程背景,采用井下实测、理论分析和数值模拟方法,揭示巷道围岩原岩应力场、采动应力场、支护应力场及位移场演化规律。实测得出麻家梁煤矿巷道围岩原岩应力场分布特征;揭示出相邻工作面回采滞后采动影响阶段是巷道围岩采动应力增加的主要阶段;锚杆锚索施加高支护应力可在围岩中形成稳定承载结构。基于应力场、位移场综合分析,得出14103辅运副巷围岩采动应力增加先于巷道变形的增加;受二次采动应力作用,围岩发生扩容变形,出现应力增加不明显而变形显著增大的现象,揭示出采动应力场、支护体受力及位移场时空演化相互关系。该结果对巷道布置方式及支护方案提供了依据。     

桁架锚索在综放工作面大断面巷道补强加固中应用

14208辅运巷巷道围岩变形严重,原有的锚网索支护体系中部分锚杆、锚索失效,给巷道使用安全带来威胁,提出采用桁架锚索对14208辅运巷断层影响区加固,并对桁架锚索围岩控制原理以及现场加固方案进行设计.现场应用后,14208辅运巷断层影响区在邻近采面动压影响下围岩始终保持稳定,期间顶板、巷帮变形量分别控制在162mm、1...     

深井动压巷道围岩控制研究

以深井受2次回采动压影响14103辅运巷为研究背景,通过围岩地质力学测试及2次工作面回采动压影响下煤柱内部应力观测,得出巷道受上区段工作面采后及本工作面超前采动应力影响较大;留设55m煤柱,并采取适当支护方式,可有效控制巷道围岩变形,保证矿井安全生产。     

大断面巷道联合支护围岩稳定性分析

以晋圣亿欣煤业XV1206工作面辅运巷大断面巷道支护设计为背景,通过运用数值模拟和现场实测相结合的方法,对“锚杆+锚索+钢带”联合支护下巷道围岩移近量及破坏情况进行了分析。数值模拟结果表明,当工作面推进80 m后,顶底板围岩移近量稳定在177 mm左右,两帮移近量稳定在129 mm左右;底板破坏严重,与其岩性密切相关,现场应做好水的管控。现场实测顶底板移近量稳定在148.8 mm左右,两帮移近量稳定在134.5 mm左右,与数值模拟结果相近。充分说明“锚杆+锚索+钢带”的联合支护设计对保证XV1206工作面辅运巷围岩稳定性效果显著。     

顶煤破坏区采动影响下巷道变形机理与控制技术

为解决顶煤破坏区下破碎围岩巷道变形大、破坏严重的难题，以韩咀矿32103工作面辅运巷为研究对象，采用现场实测及理论分析相结合的方法对巷道围岩应力分布及变形机理进行研究。结果表明：32103辅运巷道顶板存在的顶煤破坏区呈非连续分布，32103辅运巷道围岩应力环境调整及顶煤遗留煤柱与区段煤柱有效承载宽度减小是导致巷道矿压显现明显的主要原因。基于上述探测及理论分析结果，提出以“深浅孔注浆+锚网索”联合支护为主的巷道围岩控制技术及以“架棚+底板卸压”为主的加固技术。现场应用结果表明：采用新支护方案后，32103辅运巷道围岩最大顶底板移近量为70mm，最大两帮收敛量为48mm，支护锚杆未出现破断现象，且锚杆受力与围岩变形均在合理区间，巷道支护效果良好。     

厚煤层沿空巷道合理煤柱宽度留设及围岩控制研究

为解决18504与18506工作面间合理煤柱宽度留设及有效控制18506工作面辅运巷围岩变形的问题,根据18506工作面地质条件对辅运巷的支护参数进行设计,并实施矿压观测。结果表明:两工作面间合理煤柱宽度为19m,18506工作面辅运巷在19m护巷煤柱宽度现有支护方式下锚杆(索)受力和围岩变形量合理,满足回采巷道的使用要求。     

小峪煤矿8104工作面进风巷支护设计探索

为得到8104工作面进风巷支护设计参数,采用数值模拟方法对比了3种支护方案条件下巷道围岩塑性区分布、应力分布及位移情况.数值模拟结果表明:巷道围岩应力受锚杆/索长度影响较大,增大锚杆/索长度可以有效控制巷道围岩应力集中程度,而锚杆/索预紧力对巷道围岩应力集中程度影响较小,但锚杆/索长度及预紧力在控制巷道围岩变形方面均能够起到明显作用.现场对工作面开采期间巷道围岩变形量进行监测,结果表明,巷道顶板最大移近量为93.6 mm,两帮最大移近量为70.8 mm,这说明现有支护能够较好维持巷道围岩的稳定性.     

厚煤层大断面回采巷道围岩支护技术研究

运用数值模拟和现场实测相结合的方法对大庄煤矿91101工作面辅运巷围岩稳定性进行了研究,分析了工作面回采过程中巷道周围应力分布及不同支护条件下巷道围岩塑性破坏及变形情况,结果表明:同等锚固力条件下,适当缩短锚杆、锚索长度反而更有利于充分发挥其锚固性能,选择了合理的支护参数,经过现场监测支护设计科学合理。     

特厚顶煤大断面全煤巷道高预应力锚杆(索)支护机理及应用研究

塔山煤矿3-5~#煤层8105工作面5105辅运巷为特厚顶煤大断面全煤巷道,受多种因素影响巷道支护困难。采用单轴、三轴压缩试验对比研究了煤体在不同围压下的破坏特征;揭示出锚杆、索的高预应力可使巷道顸煤和巷帮煤体由二向或低围压三向受力状态变成高围压三向受力状态。数值模拟结果表明,锚杆、索施加的高预应力并配套合理的护表构件可形成有效压应力区并实现预应力在煤体中的有效扩散,因而在保证可锚的前提下应尽量提高锚杆、索的预紧力,并采用合理配套的护表构件。5105辅运巷现场试验表明,高预紧力使得掘进与回采期间锚杆与锚索受力变化不明显,有效控制了巷道围岩强烈变形。     

浅埋近距离煤层回采巷道支护技术研究

针对浅埋近距离煤层回采巷道顶板完整性差、支护困难等问题,以内蒙古高家梁煤矿20314辅运巷为工程背景,首先根据煤层间距和巷道位置不同,将20314辅运巷划分为层间距3.2~4m、层间距4m以上和上煤层遗留煤柱下三个不同区域,提出了不同区域巷道的支护技术:巷道上方为采空区时,采用锚(索)网带为基本支护方式,且间隔层小于4m,利用钢梁棚进行二次支护;煤柱下巷道在锚网带支护基础上,加强煤柱侧帮锚杆支护强度。然后,利用FLAC3D对不同支护技术的支护效果模拟验证,并在20314辅运巷进行现场试验。结果表明:巷道服务期间顶板最大下沉量为48mm,两帮最大移近量为93mm,锚杆、锚索受力稳定,无冒顶、片帮事故发生,支护效果较好。     

三交河矿2-511工作面回风巷支护设计及钻孔卸压技术研究

为保障三交河煤矿2-511工作面回采过程中高应力煤层巷道围岩的稳定,通过对回风巷地质情况的分析,决定采用锚杆索+钻孔卸压支护技术,结合钻孔卸压支护原理对回风巷支护参数、钻孔卸压方案进行了设计,并对支护后的巷道进行矿压监测,结果表明:支护方案实施后,顶底板的最大移近量为170 mm,两帮最大移近量为120 mm,保证了巷道围岩的稳定。     

缓斜厚煤层回采巷道围岩控制技术研究

为控制缓斜厚煤层回采巷道围岩变形,以华盖山煤矿201工作面回风巷为工程背景,采用数值模拟方法研究了回采巷道变形破坏特征,结果显示倾斜厚煤层巷道围岩破碎区和塑性区范围较大,并且破碎区主要集中于顶板,浅部围岩为剪切-拉伸破坏,同时锚网索喷支护技术能够有效控制在该地质条件下的巷道围岩变形。工程实践表明,锚网索喷支护巷道两帮和顶底板最大移近量分别为105mm和127mm,并且现场没有出现锚杆(索)失效情况,可为类似条件下的巷道围岩控制提供参考。     

极近距离下位煤层回采巷道合理布置及围岩控制技术研究

针对极近距离煤层回采巷道维护困难的问题,结合山西登茂通矿具体地质条件,采用理论计算和UDEC数值模拟相结合的方法,研究了3106工作面回采巷道合理布置及围岩控制,2~#煤残留煤柱下方11m范围内底板应力呈不均匀分布特征,受剧烈的非均布荷载影响下位煤层巷道顶板和巷帮易发生局部过度承载而破坏;距残留煤柱边缘15m范围内的巷道变形破坏具有显著差异性,距残留煤柱中心越近,巷道围岩破坏越严重,稳定性越差,极近距离下位煤层回采巷道布置应避开应力增高区和高水平应力的应力降低区;合适的锚杆(索)支护结构可有效抑制围岩损伤裂隙的增加并使围岩趋于稳定。3106工作面回采巷道实践表明:回采巷道布置在距残留煤柱边缘15m处并采用高强度锚杆(索)关键部位协同支护方案,可减小残留煤柱底板应力影响,有利于保持巷道围岩整体稳定性。     

基于矿压监测的浅埋临空巷道煤柱稳定性研究

为保证下阶段将采11603工作面的正常回采,以及为下个工作面回采巷道的支护优化、护巷煤柱的留设宽度合理性提供理论依据,现场采用矿压观测手段对正在回采的11602工作面巷道布置的4个测站进行实时监测,监测内容包括本工作面不同回采阶段下的顶板离层量、巷帮围岩应力变化以及锚杆索的受力状况.结果表明:巷道围岩位移变化情况及围岩...     

超千米深井高地应力软岩巷道底鼓机理及支护技术研究

针对磁西超千米深井高地应力软岩巷道底鼓量大、难支护的问题,采用理论分析、数值模拟以及现场观测的方法分析了巷道围岩力学特征及形成底鼓的主要影响原因,提出了巷道围岩全断面U型钢支护和底板深浅部围岩锚杆(索)联合支护技术。现场实施效果表明总回风巷整体断面顶底板移近平均值为144 mm,移近平均速度为3.5 mm/d,两帮的移近平均值为124 mm,移近平均速度为3.1 mm/d,高地应力软岩巷道底鼓得到了有效控制。     

采动影响沿空掘巷小煤柱合理宽度与围岩控制技术

以成庄矿4310综放面4220沿空掘巷为研究对象,采用理论计算和数值模拟分析方法对沿空掘巷小煤柱宽度的合理留设进行深入研究,分析了不同煤柱宽度的塑性破坏区范围和煤柱区域的应力分布特征,进而结合现场实际地质生产条件,综合确定煤柱宽度为10m。根据现有巷道支护理论,确定了4220副巷围岩变形控制技术,并数值模拟分析采动影响沿空掘巷围岩变形特征,进而制定了高预应力高强度锚杆索支护方案与支护参数。4220副巷支护试验结果表明:高预应力高强度锚杆索支护技术对沿空掘巷服务期间围岩变形控制效果显著,提高了成庄矿煤炭资源采出率,为矿井后续沿空掘巷的使用提供技术依据。     

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。     

综采工作面采动压力影响下巷道支护技术研究

基于黄陵一号井805工作面地质条件,通过制定锚杆(索)联合支护方案和工业性试验监测,分析在综采工作面超前支承压力作用下,回采巷道围岩应力及顶板离层变化,说明805工作面两条回采巷道在回采期间受采动压力影响下围岩得到有效控制,表明锚杆(索)联合支护方案合理,能够有效地降低采动压力影响下回采巷道围岩收敛变形,满足安全回采需要。     

平沟煤矿020903工作面回风巷多次采动影响围岩稳定分析

采煤工作面回采巷道受采动影响矿压显现剧烈,复杂采动影响不利于回采巷道围岩稳定控制,致使支护工程问题日益凸显。本文以平沟煤矿020903工作面回风巷为研究对象,运用FLAC3D数值模拟技术,对多次采动影响下的回采巷道围岩应力环境变化、围岩变形破坏特征、承载结构进行数值模拟分析,分析得知:903回风巷处于邻近902采空区的围岩应力环境,同时存在来自903工作面回采影响,多重采场围岩应力叠加,围岩应力环境复杂变化造成巷道变形速率快、变形量大且支护较为困难,为此提出903回风巷采动巷道"锚索+锚杆+钢筋梯子梁+网"联合支护方案,实现对巷道的帮顶围岩的保护,进而充分发挥围岩本身的自承能力实现采动巷道的围岩控制。