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。     

综放大断面回采巷道底鼓诱因分析及控制技术

针对中煤平朔井工一矿4107等综放面回采巷道剧烈底鼓现象,分析了综放大断面回采巷道围岩条件及底鼓发生机理,提出了"卸压与加固联合"的底鼓控制措施,即开凿卸压槽与优化帮角锚网支护参数相结合,通过现场实测巷道底板破坏深度,确定卸压槽开凿深度为0.6~0.8m。工程实践表明:巷道最大底鼓量为227mm,最大底鼓速率为38.5mm/d,底鼓量及变形速率均在可控范围之内,确保了大断面回采巷道围岩的稳定。     

大倾角煤层回采巷道底鼓机理及控制技术

针对庞庞塔煤矿5-107工作面回采巷道底鼓严重这一问题,分析了采动影响下回采巷道底鼓机理,建立了回采巷道受采动影响的底鼓力学模型,并进行了受力分析;同时,采用FLAC~(3D)模拟研究了回采巷道的变形破坏规律。研究结果表明:采用底板开挖卸压槽的方式控制回采巷道底鼓效果显著,卸压槽深度0.5、1.0、1.5、2.0 m对应的最大底鼓量分别为302.6、256.5、217.8、170.0 mm;随着卸压槽深度增加,最大底鼓量逐渐减小且巷道拉底次数明显降低,产生非常可观的经济效益。     

综放大断面回采巷道底鼓诱因及控制技术

 摘要：针对中煤平朔井工一矿4107等综放面回采巷道剧烈底鼓现象,本文分析了综放大断面回采巷道围岩条件及底鼓发生机理,继而提出了“卸压与加固联合”的底鼓控制措施,即开凿卸压槽与优化帮角锚网支护参数相结合,通过现场实测巷道底板破坏深度,确定卸压槽开凿深度为0.6～0.8 m。“卸压与加固联合”的底鼓控制方案工程实践表明：巷道最大底鼓量为227 mm,最大底鼓速率为38.5 mm/d,底鼓量及变形速率均在可控范围之内,确保了大断面回采巷道围岩的稳定。     

基于爆破卸压的深部构造应力富水软岩巷道底鼓控制技术研究

底鼓是深部高应力软岩巷道常见的底板破坏形式,也是影响矿井安全高效生产的制约因素,更是目前千米深井亟待解决的关键问题。为解决深部高应力软岩巷道底鼓制约煤矿安全高效开采的现场问题,以平煤某矿-950水平回风大巷为工程背景,采用井下试验、物化分析、室内试验相结合的方法,从岩石强度和应力特征视角分析了围岩结构、矿物成分、水理作用、支护强度、原岩应力对巷道底鼓的影响机制,发现了高构造应力和水理作用是影响巷道严重底鼓的主要因素,揭示了该巷道的挤压流动性底鼓和遇水膨胀性底鼓机理。根据深部高应力软岩巷道底鼓机理分析,提出了基于底板爆破卸压的注浆加固底鼓联合控制技术,利用松动爆破技术阻断底板高应力传播路径,改善巷道围岩应力环境,释放底板压力;同时,利用注浆加固技术强化巷道底板围岩的承载力,提高底板抗变形能力。基于上述研究成果,提出爆破卸压+注浆加固的布置方案与参数,并进行了工业试验和底鼓变形监测。现场工业应用监测结果表明：采用底板松动爆破+注浆加固的联合支护方案后,巷道底板围岩处于稳定状态,底板在300 d内最大位移不超过310 mm,巷道底鼓变形量较无支护状态下减少了36.7%～49.0%,巷道底板未...     

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。     

回采巷道底鼓控制机理分析

建立了回采巷道底鼓力学模型,借助于MathCAD软件得到了底板应力应变解析解。由于煤岩为脆性材料,且参与底鼓的底板浅部岩层多为单向或两向受力状况,因此以最大线应变强度理论为煤岩破坏准则,分别研究了水平应力占主导作用和垂直应力占主导作用时底板岩层失稳破坏规律。针对底板岩层变形破坏规律,提出了相应的底鼓控制准则。     

底板型冲击危险巷道深孔断底爆破防冲原理及实践研究

通过采用弹性薄板小挠度理论对巷道底板受力分析,弄清冲击危险巷道底板冲击的主要影响因素,采用理论分析、数值计算相结合的方式研究断底爆破的防冲机理和优化方案,并对深孔断底爆破的防冲效果进行现场验证。研究发现,采动水平应力是造成巷道底鼓的主要原因,而底板的分层厚度、力学性质以及巷道两侧围岩的支护强度是巷道底鼓的主要影响因素。当底板岩层为致密厚质岩层时,当其断裂过程中所释放的弹性变性能会造成底板型冲击动力显现。深孔断底爆破其防冲实质为钻孔卸压法与振动爆破法防冲技术的有机结合。采用底板中部断底爆破与煤层断底爆破相结合的方式,不但可以释放底板内积聚的高应力,破坏其连续传递应力和积聚高能量的能力,也可使巷帮煤体的应力得到释放,卸压效果更为明显。     

巷道底板软弱夹层厚度对底鼓影响的模拟分析

地层中软弱夹层对地下工程的稳定具有重要的影响,为研究巷道底板中软弱夹层在不同应力场环境下对巷道底鼓的影响,通过理论分析、数值模拟方法,分析了不同厚度夹层在不同埋深和不同侧压系数条件下巷道底板变形特征、底板岩层破坏规律及其对底鼓发生的影响。研究结果表明:浅埋深条件下巷道底鼓与夹层厚度、侧压系数呈正相关;中等埋深条件下巷道底鼓与较薄夹层、侧压系数呈正相关,而巷道底鼓量与较厚夹层、侧压系数呈先正相关后负相关;深埋条件下巷道底鼓与夹层厚度、侧压系数呈先正相关后负相关;浅埋深条件下软弱夹层及中等埋深条件下的较薄软弱夹层在巷道底鼓中起到弱化底板岩体的作用,中等埋深条件下较厚软弱夹层及深埋条件下软弱夹层在巷道底鼓中起到吸能和阻隔应力释放的作用;弱化底板岩体条件底鼓控制采用加固的方法,吸能和阻隔应力释放条件底鼓控制采用浅部岩体加固、深部岩体卸压的方法。     

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。     

综放工作面回风巷底鼓机理与治理技术

为了有效解决常村矿回采巷道底鼓问题,通过分析巷道围岩变形机理及破坏特征,提出了钻孔卸压和钻孔卸压+混凝土反拱+底板锚杆联合支护2种优化方案。现采用FLAC3D软件进行数值模拟,并分析比较了模拟塑性区、位移场的变化情况,对2种优化方案的支护效果进行验证。现场实测数据表明:在采用钻孔卸压+混凝土反拱+底板锚杆联合支护方案后,最大底鼓量为146 mm,仅为原有最大底鼓量的23%,因此达到了控制围岩变形和治理巷道底鼓的效果。     

巷道底鼓过程中能量转移规律及其控制研究

在深井煤矿巷道中,底鼓量往往占巷道顶底板移进量的一半以上.李村煤矿由于埋深较大受高地应力和回采工作面采动的影响,回采巷道底板出现严重底鼓现象,严重影响工作面正常生产.针对李村煤矿回采巷道严重底鼓现象,采用FLAC3D数值模拟软件对巷道围岩变形破坏特征及能量分布规律进行分析,并对巷道开挖后围岩能量转移特征展开了研究,分析...     

高水平应力下巷道底板切槽底鼓防治研究

针对高水平应力下巷道围岩变形量大、强烈底鼓等特征,基于两端固定梁力学模型,推导出引起底板变形破坏的临界水平压力公式,并引入底板变形破坏系数,说明在高水平应力下巷道更容易产生严重底鼓。在此基础上提出底板切槽卸压防底鼓原理,即通过切槽为巷道围岩变形提供一定的补偿空间,增大了其吸收变形能的能力,从而使巷道底鼓量减小。同时,以永煤集团城郊煤矿28采区轨道下山为数值模拟背景,利用FLAC3D建立巷道底板无卸压槽和巷道底板开卸压槽2种计算模型。模拟结果表明:当巷道处于高水平应力下时,底板卸压槽对底鼓的控制效果明显,对巷道顶板及两帮的不利影响相对较小。因此,在高水平应力下,巷道底板切槽技术能有效的防治底鼓。     

三交河煤矿11-201工作面两巷水力压裂切顶卸压技术研究

为缓解三交河煤矿11-201工作面回采期间巷道大变形、片帮及冒顶等问题,采用水力压裂切顶卸压技术对工作两巷顶板进行切顶卸压。卸压后,两帮位移量最大为142 mm,顶底板移近量最大为285 mm。相较于非压裂段,巷道两帮围岩位移量降低约45.5%,顶底板移近量降低约42.3%,说明采用水力压裂技术可以切断工作面两巷与上覆关键岩层之间的应力联系,达到卸压护巷的目的。     

近距离煤层回采扰动下巷道分区段底鼓控制方法研究

针对近距离煤层开采过程中下伏煤层巷道底鼓问题,采用数值模拟与现场监测相结合的方法,对某矿近距离煤层巷道底鼓控制方法进行了研究。结果表明：随着上伏煤层工作面推进,下伏煤层巷道所受应力表现为先增加后减小特征,应力峰值出现在工作面距巷道15 m时,此时巷道最大垂直应力达28.5 MPa,巷道顶底板及两帮位移分别达195 mm、773 mm与135 mm,巷道底板变形最为严重。根据研究结论提出了巷道底板切槽卸压与“U型钢+反底拱”加强支护相结合的分区段底鼓控制方法,给出了合理的切槽卸压参数。现场实践表明,巷道底板切槽卸压段与加强支护段的底板最大垂直位移分别降低62.1%和58.1%,实现了近距离煤层巷道底鼓的有效控制。     

临空巷道煤柱割缝爆破切顶联合卸压技术研究

坚硬顶板下临空巷道存在着高应力集中、大变形、难支护等问题,以葫芦素煤矿21105工作面为工程背景,分析了坚硬顶板下工作面回采期间上覆顶板破断规律,研究了临空巷道围岩变形机理,提出了临空巷道“顶板爆破+煤柱割缝”联合卸压巷道变形控制方法,采用FLAC^3D软件模拟了卸压前后临空巷道围岩应力分布规律。在葫芦素煤矿21105工作面回风巷采取“顶板爆破+煤柱割缝”联合卸压措施后,临空煤柱深基点应力峰值降低36.1%,浅基点应力峰值降低19.1%,试验区域微震日均能量降低67.0%,日均微震总能量降低35.7%,采取卸压措施后临空巷道顶底板移近量减小60.1%,两帮移近量减小41.6%,巷道变形得到有效控制。试验结果表明临空巷道“顶板爆破+煤柱割缝”联合卸压技术可有效降低煤柱应力,减少巷道变形,为坚硬顶板下临空巷道变形控制提供了一种新的治理手段。     

基于应力场干预的巷道围岩控制技术

高应力巷道围岩破坏严重变形剧烈,在服务期间难以满足回采的要求,已经成为煤矿安全开采研究的重点和难点.本文从应力转移、应力阻隔和应变能释放3个角度,归纳总结了应力场干预的巷道围岩控制技术.针对坚硬顶板提出水力压裂断顶,高应力底鼓聚能爆破断底,大变形巷道钻孔卸压技术,分别探讨了每种手段的技术原理.水力压裂使岩层的承载层向高位移动,同时应力向煤体深部转移;聚能爆破在底板岩层中形成连续的结构面,阻断水平应力的传播途径和改变其传播方向;钻孔卸压可以释放高应力岩体的应变能为围岩变形提供补偿空间.工程实践表明,提出的应力场干预技术能够有效地控制围岩稳定,为高应力巷道维护提供技术保障.     

近距离煤层开采巷道底鼓防控技术研究

针对某矿近距离煤层开次巷道底鼓问题,采用现场监测与理论分析相结合的方法对其巷道矿压显现特征、巷道底鼓机理及其防控技术进行了研究。结果表明：实体煤垂直应力表现为“马鞍形”变化特征,应力峰值达为3.92 MPa,应力最低值达2.85 MPa,在深度为5～6 m范围存在一定的弹性能,上层遗留煤柱形成的底板压力对下层实体煤应力分布形成叠加效应;计算得到煤柱侧破坏深度为0.55 m,巷道破坏主要为底板帮角处岩层错动变形,致使底板破裂岩体岩滑移面凸起形成底鼓。据此研究提出了底板锚固注浆加固与钻孔卸压相结合的底鼓防控技术,通过现场试验,实施底鼓防治措施后底板底鼓量控制在145 mm,可满足巷道后续使用需要,取得了良好的底鼓控制效果。     

强动压坚硬顶板大跨度煤巷底鼓协同控制技术

为解决五阳煤矿坚硬顶板大跨度煤巷强动压下底鼓强烈控制困难的问题,理论分析得到强动压大跨度煤层巷道底鼓特征和失稳机理,提出坚硬顶板预裂卸压、优化煤柱宽度、巷帮注浆和底板补强的协同控制技术。数值模拟和现场实测表明:坚硬顶板预裂卸压和优化煤柱宽度使得巷道处于低应力环境,巷帮注浆和底板补强能提高巷道抵抗变形能力,实现了巷道与围岩在应力环境和强度的协同,稳定后的巷道底鼓量为167 mm,顶板下沉量为116 mm,两帮移近量为141.5 mm,有效地控制了巷道底鼓。     

综采工作面回采巷道反底梁支护技术研究与应用

为控制回采巷道底鼓问题,提出回采巷道薄板底鼓力学模型并进行理论分析,得出底鼓量变形方程,并分析了底板岩层的挠度与承载力q、巷道底鼓段的长宽比b/a以及底板岩层材料参数的关系,提出回采巷道底鼓控制技术,即提前加打矩形棚反底梁。该控制技术在官地矿33415综采工作面进行了应用,使用十字布点法对底鼓段围岩变形量进行监测,结果表明反底梁支护对回采巷道底鼓控制效果明显,同时反底梁的实施改善了巷道围岩的整体力学性能,减少了两帮和顶板变形量。