千米深井特厚煤层卸压巷合理位置的确定

以开滦矿业集团赵各庄煤矿为工程背景,采用理论分析和数值模拟方法对埋深-1 100m水平的2338工作面距采空区不同位置卸压巷两侧煤柱的应力分布和卸压巷的变形量进行了对比和分析。研究表明:卸压巷能够释放煤体高应力,对回采巷道的支护具有重要的意义,卸压巷的最佳布置位置为煤层中分层留设煤柱宽度为15 m处。     

卸压巷道位置和尺寸对下部巷道底鼓影响规律研究

底鼓是一种在软岩巷道或深部煤炭开采各种巷道中经常遇到的现象。对于高应力下开采环境,巷道围岩受到高应力作用,顶底板及两帮均向巷道内侧移动,对巷道稳定性和安全造成巨大影响。开挖卸压巷可以有效减小巷道围岩的移近量,研究卸压巷布置方位和尺寸对其下部巷道变形情况的影响规律具有重要的工程指导意义。基于ANSYS数值模拟软件,针对这一问题进行了细致深入的研究,得到了卸压巷位置和卸压巷的几何尺寸对下部巷道两帮移近量和底鼓量的影响规律,从而为软岩巷道和高应力巷道的底鼓控制提供一定的工程参考。     

近距离煤层采空区下巷道合理位置及围岩控制研究

为探求马兰矿12503工作面胶运巷合理的布置位置,利用FLAC3D数值模拟软件分别对巷道位于采空区下、煤柱边缘下及煤柱下时进行模拟研究,分析巷道在处于不同位置时围岩应力及塑性区分布特征,并根据数值模拟结果对巷道处于不同位置时分别给出支护参数。结果表明:12503工作面胶运巷的合理布置位置为距离02#煤层12503采空区下方大于14 m,距离煤柱边缘大于6 m处;当巷道布置于采空区下8 m、煤柱边缘时顶底板及两帮变形量大,需对支护参数进行优化,根据模拟结果显示优化支护参数后巷道围岩变形得到了有效控制。     

厚大坚硬顶板切顶卸压护巷方法研究

针对综采工作面因顶板厚硬悬顶导致的临近工作面巷道变形严重问题,文章采用理论分析、数值模拟与现场监测相结合的方法对厚硬顶板切顶卸压护巷方法进行了研究。结果表明：厚硬顶板极限垮落步距及最大载荷与顶板厚度及极限抗拉强度成正比,厚硬顶板将导致高应力向煤柱及临近工作面巷道转移,不利于巷道稳定;对厚硬顶板实施切顶卸压,可以有效降低煤柱及临近工作面巷道围岩应力显现程度,并确定合理的切顶角度与高度分别为15°与8 m.研究提出的平行深孔爆破切顶卸压护巷方法,通过现场实践,顶板下沉量降低52.0%,底鼓量降低41.6%,两帮移近量降低59.8%,起到了良好的护巷效果,可为类似条件矿山巷道稳定性控制提供指导与借鉴。     

近距离煤层回采巷道合理位置确定应用研究

为了确定近距离煤层回采巷道合理位置,采用物理力学参数试验分析巷道围岩特性,得到了煤、直接顶、直接底的工作面围岩强度参数。基于此,进行了理论分析、数值模拟和现场试验,研究了近距离煤层回采巷道合理位置。研究得出,根据数值模拟和理论分析,将己16-17-31020运输巷布置方式确定为外错式;把己16-17-31020运输巷布置在己15-31040采空区的下方,其巷道距上覆遗留煤柱边缘水平距离为25 m。顶板采用高强度预应力锚杆和高强度高预紧力锚索,帮部锚杆采用高强度预应力锚杆,对其进行围岩变形量观测和顶板离层监测。巷道顶底板最大移近量为57 mm,两帮最大收敛量为104 mm;巷道深部最大离层量为11 mm,浅部最大离层量为10 mm。在大平距外错的布置方式下,巷道的支护难度低、应力环境小、控制效果好。研究有效解决了巷道大变形、高应力问题。     

基于FLAC3D的沿空留巷巷道底板变形规律分析

为了研究沿空留巷巷道底板变形规律,理论计算了沿空留巷底板变形,主要包括弹塑性变形产生的底鼓量、扩容产生的底鼓量、流变产生的底鼓量以及遇水产生的底鼓量;然后采用FLAC^3D数值模拟软件,分析了不同采动位置处沿空留巷底板的应力分布、沿空留巷巷道塑性区变形规律。采用“十”字交叉法对一次回采前超前影响期巷道围岩变形情况进行了分析。     

腾晖煤业综放工作面临空巷道钻孔卸压技术研究

针对综放工作面临空巷道变形量较大，难以维护的问题，以腾晖煤业2-202工作面2-2021巷临空巷道为工程背景，通过FLAC^3D数值模拟软件分析了巷道内不同钻孔参数下的卸压效果，确定出合理的卸压钻孔长度为10 m,间距为1.2 m,直径为120 mm,并设计了巷道卸压钻孔布置方案，现场应用结果表明：工作面回采期间，巷道顶板最大下沉量为150.4 mm,最大底鼓量为42.7 mm,两帮最大移近量为170.7 mm,总体变形量较小，卸压效果较好。     

孤岛煤柱内巷道合理布置与围岩控制技术研究

为提升煤炭运输效率、形成高效运煤系统,新疆布拉克矿53采区集中运输巷需布置在孤岛煤柱内。为寻求巷道的合理位置,分析了孤岛煤柱上覆围岩结构与应力分布规律;运用数值软件FLAC~(3D)对不同掘巷方案下煤柱及巷道围岩应力、应变、位移和孤岛煤柱稳定性进行了对比分析,最终结合现场条件确定巷道留设在距5401采空区4m位置处。对集中巷围岩采用高预应力高强锚杆(索)进行组合加固,结合现场拉拔试验,研究确定了集中巷窄煤柱一侧锚杆的合理长度,保证了锚杆的锚固有效性。现场应用监测结果表明:巷道围岩变形速度初期较大,后期平缓,变形量在可控范围之内,运输巷变形得到了有效控制。     

水力压裂切顶卸压技术在干河煤矿的应用

为解决干河煤矿σHvh型构造应力场下2-2092巷在回采过程中超前影响段变形严重的问题,通过理论分析确定了水力压裂钻孔的最优布置参数为倾角50°、方位角90°、孔深40.5 m、孔距800 mm。在2-2092巷道内应用该钻孔布置参数进行水力压裂切顶卸压试验研究后发现:水力压裂段较非压裂段的底鼓量、顶板下沉量、两帮移近量的降幅高达59.4%、51.2%和38.9%,巷道在回采过程中超前影响段的围岩变形量控制在允许范围内,巷道不再需要起底和维护,水力压裂超前卸压效果非常显著。     

金庄矿特厚煤层综放沿空巷道围岩卸压控制研究

针对金庄矿8202工作面沿空巷道在整个掘进及回采期间围岩变形量大、矿压显现剧烈等问题,提出在采空区侧实体煤内布置卸压巷的方案。然后通过FLAC3D数值模拟软件分析沿空巷道围岩垂直应力分布规律、卸压巷在不同位置下对沿空掘巷围岩应力的影响。     

复杂应力下巷道底鼓控制关键技术研究

针对回坡底煤矿1021软岩巷道底板变形失稳问题,旨在研究其底鼓变形机理,并提出合理的底鼓控制方案。采用了理论分析、现场监测、数值模拟、井下应用等研究手段,详细研究了巷道底板围岩非对称受力分布状态、底鼓非对称变形分布状态及底鼓控制技术。研究结果表明:1021巷道处于上部采空区遗留煤柱底板破坏范围内,距离煤柱远的一侧位移速度更快;底板围岩受力非对称性,导致非对称性变形,巷道底板近煤柱侧水平变形量为近胶带侧1.2倍,近胶带侧底板垂直变形量为近煤柱侧的1.5倍;靠近煤柱侧采用卸压法改善应力环境,近胶带侧采用加固法控制围岩变形,因此提出了卸压孔和加固孔相结合的底鼓控制方案,并确定了相关孔位的具体技术参数。将该方案应用于井下巷道现场,防治段底板变形量与未防治段相比大幅减小,20 d后变形趋于稳定,底鼓控制效果显著。     

深部巷道底鼓原因及治理技术研究

为了对深部巷道底鼓进行治理,分析了研究区原岩应力,得出了研究区最大主应力方向大致为东向西分布,研究了巷道底鼓原因,主要有最小水平主应力的影响、巷道底板泥岩等软弱层的影响、巷道底板和底角缺少有效支护、相邻巷道掘进的动压影响和围岩蠕变变形。然后采用反底拱+大直径锚索束+深浅孔注浆技术,使巷道底板得到了有效的控制,减少了底板变形。研究为类似工程条件的巷道底鼓的治理提供了技术支持。     

深井高应力破碎软岩巷道过断层支护技术研究

针对深部软岩破碎巷道遇断层后,巷道围岩变形量增大、易造成顶板垮落、底鼓变形破坏剧烈等问题,对高应力软岩巷道过断层支护机理进行了研究。通过采用数值模拟与现场实践相结合的方法,确定“金属网、U型钢拱支架、喷浆、注浆和锚索”的综合支护方式。应用结果表明,巷道顶底板和两帮的变形量大大减小,有效控制了深部高应力破碎软岩巷道的大变形和底鼓,保证了巷道围岩稳定。     

深部沿空切顶巷道底鼓破坏机制及强化控制技术研究

为解决深部沿空切顶巷道的底鼓大变形破坏及频繁翻修维护问题,分析了深部沿空切顶巷道围岩应力环境的转变特征,基于滑移线场理论建立了不同应力扰动阶段下沿空切顶巷道的底鼓破坏力学模型,研究了不同应力扰动阶段巷道底鼓破坏机制,并开展了底板强化控制试验.结果表明:深部沿空切顶巷道的围岩应力环境转变可分为掘进后切顶前、切顶后一次采动...     

新峪矿采空区下近距离巷道矿压特征研究

为研究采空区下近距离巷道的矿压特征,通过现场围岩变形监测分析了回采期间巷道的围岩变形规律,采用数值模拟的方法研究了巷道围岩应力的变化规律。 结果表明:巷道的竖向收敛量是两帮收敛量的2.02~3.09倍;距工作面10m的范围内,是采动影响的剧烈区,两帮在此区域受到的影响更为显著;巷道靠煤柱一侧围岩,竖向应力均呈现出一直增长的趋势,采空区的出现破坏了其下方围岩应力变化曲线的指数函数分布形式;上层采空导致了下层工作面的顶板不完整,支承压力作用明显减弱,影响范围仅为5~10m,相比常规类型巷道,影响范围大大缩小;由于上层煤柱侧向支承压力的存在,帮部岩体易因受压膨胀而破坏,引起顶板整体下沉,采空区渗水会加剧铝质泥岩的底板隆起。     

富水弱胶结软岩巷道围岩变形破坏特征分析

弱胶结软岩巷道围岩稳定控制是煤矿安全生产需要解决的一个技术难题。为研究弱胶结软岩巷道围岩的变形破坏特征以及合理的支护技术,以色连二矿12307巷道为研究背景,考虑采空区积水下渗对弱胶结软岩强度的影响,采用FLAC^3D对“锚杆索网”以及“钢筋网+全锚索+混凝土地坪”两种支护方案下弱胶结软岩巷道的应力、变形、塑性区等分布特征进行了数值模拟分析。研究结果表明,常规“锚杆索网”联合支护下富水弱胶结软岩巷道很难维持自身的稳定,其围岩变形量以及破坏范围将随着巷道的向前开挖而持续增长,最终在顶板、底板、两帮出现的最大位移分别为630、410、155 mm,而塑性区深度则可达5.9、4.0、6.0 m。而“钢筋网+全锚索+混凝土地坪”联合支护下,富水弱胶结软岩巷道则在巷道开挖后会迅速保持稳定,并且其在顶板、底板、两帮出现的最大位移分别为37.0、31.2、9.8 mm,塑性区深度仅为2.0、1.5、1.1 m。应用表明,采用“钢筋网+全锚索+混凝土地坪”联合支护能够有效控制富水弱胶结砂质泥岩的泥化现象,有利于巷道的掘进与使用安全。     

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。     

深部岩巷底鼓机理及底板超挖锚注回填技术

基于深部软岩巷道底鼓问题严重这一状况,以望峰岗矿深部岩巷条件为工程背景,对如何有效控制深部软岩巷道的底鼓问题进行了试验研究,通过对底鼓影响因素的理论分析和原支护效果的数值模拟以及底板岩层移动规律的现场实测,掌握了底板无支护条件下巷道围岩塑性区范围、围岩变形移动规律和巷道周边应力分布状况,提出并试验了控制深部岩巷底鼓的新...     

回坡底煤矿回采巷道非对称底鼓机理及防治措施

以回坡底煤矿为工程背景,通过理论分析、数值模拟及现场实测研究了孤岛煤柱下回采巷道的非对称变形机理,提出了相应的底鼓防治措施。研究结果表明:孤岛煤柱下方岩体存在分区破坏特征且以剪切破坏为主,而采空区下方岩体以拉伸破坏为主,岩体破坏形态呈倒梯形;11-1021巷道位于剪切破坏和拉破坏岩体的交界处,导致巷道两侧围岩的破坏程度和破坏特征不同,从而巷道表现出非对称变形特征,1021巷道靠近煤柱侧围岩内应力较大,变形量较小,而靠近采空侧围岩的应力小,底鼓量大。基于巷道两侧围岩的应力和变形分布特征,提出了一种基于让抗结合的底鼓防治技术并进行现场验证,结果表明:当巷道不受采动影响时,经底鼓防治措施处理的区域底鼓量大幅减小,并且随时间增长底鼓速度趋于稳定;当巷道受采动影响时,经防治措施处理区域底鼓量减小近1/2,满足生产要求。     

沿空掘巷技术在嵩山煤矿三软煤层中的应用

煤矿软岩问题一直是困扰煤矿生产和建设的重大难题之一,尤其是三软煤层地质条件下煤炭开采,巷道围岩矿压大,巷道变形快,底鼓严重。巷道围岩的突出特征是围岩由非均质层状岩体组成,围岩变形不协调而容易离层和失稳,表现为巷道变形破坏明显。河南省偃龙地区三软煤层地质条件下,综采工作面回风巷、运输巷煤巷变形的有效控制,一直是个技术难题。论述了目前传统的三软煤层地质条件下留设大煤柱掘进的煤巷,维护的现状及存在的问题。 以嵩山煤矿二二采区2203综采工作面回风巷4号段为例,结合现场实际情况,将沿空掘巷技术应用到该段煤巷掘进中,着重分析了沿空掘巷技术在三“软”煤层条件下煤巷掘进中的适用性。实践表明,在三软煤层地质条件下,沿空掘巷技术适用性强,相较于留设大煤柱掘进的煤巷,沿空掘进的煤巷巷道变形慢,得到了有效的控制,大大减少了返修量,具有很大的经济效益和社会效益。