浅埋回采巷道围岩变形控制技术

为解决围岩强度低、支护结构不合理、受采动应力影响导致浅埋煤层回采巷道围岩变形严重的问题,以华盖山煤矿104工作面回风巷为工程背景,提出了U型钢可缩性支架支护方案。采用数值模拟方法研究了U型钢可缩性支架支护巷道围岩应力分布和塑性区特征,结果显示浅部围岩为剪切-拉伸破坏。     

某多金属矿炭质板岩巷道支护数值分析与方案优化

金属矿山开采过程中,支护是保证巷道稳定性的关键施工环节,但现有矿山巷道施工工艺种类较多,不同围岩质量的巷道支护标准难以统一。为探索巷道标准设计方案,以某多金属矿为工程背景,针对炭质板岩巷道的岩体质量条件,利用RS2软件开展了不同支护条件下的巷道围岩应力、位移分布特征解析,并结合工程实际对巷道支护的标准化方案进行优化。结果表明：不同类型的支护设计对巷道围岩不同区域部位的应力、位移影响不同,应基于不同岩体质量条件设计合理的支护方式,从而实现不同支护的统一管理。研究结果可为矿山巷道支护设计提供参考。     

山体浅埋煤层采场顶板支护设计研究

采用理论分析、数值模拟分析相结合的方法,研究了振兴煤矿山体浅埋煤层覆岩应力分布特征及采场顶板支护问题,确定了山体浅埋煤层采场顶板支护参数,为类似条件下山体浅埋煤层工作面的安全开采提供了科学借鉴.     

基于含弱面矿柱锚固的层状岩体采场参数优化

弱面削弱了层状岩体的抗剪强度,在地下采矿活动中会加速矿柱的失稳变形,易导致采场垮塌。为 研究含弱面矿柱稳定性,并对矿柱进行稳定性控制,以贵州省紫袍玉矿石地下采场为研究背景,运用矿柱面积承载 理论,通过理论计算推导出金属矿山方形矿柱的矿柱安全系数。为减少弱面对矿柱承载强度的影响,采用 FLAC3D 数值模拟软件对含弱面矿柱进行锚杆支护研究,结合矿柱安全系数,得出最优锚固支护参数。在矿柱加固的基础 上对 200 m 埋深处采场进一步参数优化,最终得出优化方案为选择锚杆间排距 1 200 mm、预紧力 60 kN 的矿柱锚杆 支护参数,采场参数为矿房跨度 14 m,矿柱宽度 6 m。同不进行矿柱加固的采场参数优化方案相比,此方案能提高 矿石资源回收率,最大限度提升矿山经济效益。     

正断层倾角变化对其下盘隧道围岩影响的研究

对在正断层下盘开挖隧道时,断层倾角β对隧道围岩的影响进行了研究.研究发现,β=53°是隧道围岩位移、应力和安全系数等变化的一个转折点;当β为90°～53°时,断层发生了下盘向下移动的活化,断层由正断层转化为逆断层,当β<53°时,断层两盘都有向下的位移,且上盘的位移要大些;断层破碎带对隧道开挖导致的变形有明显的屏蔽作用,这种屏蔽作用主要发生在断层倾角较陡时的情形;隧道围岩最大位移主要分布在隧道的顶部,且围岩最大位移-断层倾角β关系曲线呈近似的"U"字形;围岩强度按安全系数进行折减后就可得到隧道的失稳或破坏状态,隧道围岩稳定安全系数-断层倾角β关系曲线呈近似屋脊形,当β=53°时安全系数最大.结果表明,β的变化对隧道围岩的位移、应力和稳定性有重要影响.     

煤层倾角对沿空巷道围岩变形影响的数值模拟和模型试验研究

为了弄清楚不同倾角煤层开采围岩变形规律且进行合理的支护,应用数值模拟计算与模型试验相结合的研究方法,就煤层倾角对深部沿空巷道围岩变形的影响进行了研究,发现沿空巷道两帮及顶底移近量随煤层倾角变化的曲线呈现马鞍形;当煤层倾角在20°时,两帮及顶移近量最小,而倾角小于或大于此角度,两帮及顶底移近量均增大;马鞍形曲线的形状随采深的变化稍有变化,当采深逐渐加大时,大于20°一侧的曲线逐渐抬高,即大于20°与小于20°相同度数时,采深度数大的移近量更大一些。     

浅埋煤层综采面切顶卸压末采贯通技术研究

以哈拉沟煤矿12201综采面为工程背景,对浅埋煤层综采面切顶卸压末采贯通关键技术进行研究。通过对工作面贯通后顶板受力状态分析,确定影响浅埋煤层切顶卸压末采贯通的关键参数为顶板预裂高度、预裂切顶角度、预裂爆破孔间距、恒阻锚索支护、垛式支架支护。最终通过理论研究和现场工业性试验,得出了浅埋煤层复合顶板条件下切顶卸压末采贯通回撤新技术的相关工艺参数。研究成果在现场实践工程中得到了验证,工作面实现了安全顺利贯通。     

不同倾角结构面对巷道稳定性的影响

本文在实验室用立体相似模型研究在三向荷载作用下,结构面倾角为30°,45°,55°,65°和80°时,掘进巷道对其围岩稳定性的影响。通过试验分析得出:结构面倾角为45°时围岩稳定性较好,随着结构面倾角增大围岩稳定性减弱,当结构面倾角为80°时,围岩失稳较大。并得出巷道周围影响范围约为巷道半跨的五倍左右。     

程潮铁矿采准巷道围岩稳定性数值模拟研究

松软破碎围岩的巷道支护一直是困扰地下金属矿山生产的重大技术难题。结合程潮铁矿东区的具体工程地质条件和采场布置参数，采用FLAC软件对无断层破碎带无支护、有断层破碎带未支护和有断层破碎带喷锚网支护3种情况进行模拟研究。并从应力、位移和塑性区3方面分析巷道围岩的稳定性。模拟计算表明，现场所采用的支护方案是正确的。     

薄基岩浅埋深长壁工作面覆岩结构运动特征

利用离散元数值模拟软件,分析了典型浅埋深长壁工作面围岩力学场分布特征和覆岩运动规律,研究了浅埋深长壁工作面覆岩结构形式及运动特征。研究得出浅埋深长壁采场开采后,围岩应力场中可形成"承压拱"结构,该结构具有承载作用,并具有连续性、稳定性和动态性特点。     

阶段空场嗣后充填胶结充填体力学强度模型研究

利用普氏平衡拱理论、侧帮楔体滑动理论,构建阶段空场嗣后胶结充填体向临空面滑动的失稳模型,在考虑采场长度、高度、宽度、倾角、围岩和充填体自身材料力学特征、充填体与围岩接触面特性和爆破震动等影响因素的基础上,推导出胶结充填体在极限平衡状态下所需单轴抗压强度理论公式。以某地下稀土矿山为工程实例,开展需求强度设计、影响因素分析和充填配比试验研究,研究结果表明:采场宽12.5 m、高50 m、长40 m和倾角68°时,考虑1.5的安全系数后,充填体设计需求强度1.55 MPa;需求强度随采场长度、高度增加而增大,随采场宽度、倾角增加而减小;采场高度、宽度、倾角和长度对需求强度影响依次降低;推荐灰砂比1∶6、质量浓度78%的充填料浆,28 d抗压强度1.52 MPa,塌落度26 cm,流动度210 mm,流动性能较好,泌水率9.4%,不离析满足生产要求。     

不同煤层倾角锚杆支护巷道围岩受力特征物理模拟研究

为了研究煤层倾角变化对锚杆支护回采巷道围岩力学特征的影响,结合淮南矿区大倾角煤层开采地质和技术条件,应用自制相似材料模拟旋转试验架,建立了煤层倾角为0°,30°和45°的锚杆支护回采巷道的相似材料模拟模型,系统分析了不同煤层倾角锚杆支护回采巷道围岩应力、变形和破坏特征。随煤层倾角增大,巷道围岩应力分布和变形的非对称性特征更加明显;倾角越大,巷道围岩的整体稳定性越差。研究得出顶板、高帮和底板是大倾角煤层实体煤回采巷道围岩稳定性控制的关键部位,揭示了煤层倾角变化对锚杆支护巷道围岩力学特征影响的作用机理。工程应用表明,大倾角煤层回采巷道围岩稳定性控制的关键是根据巷道围岩非对称结构特点和围岩力学特征的非对称性,采用非对称锚网索组合支护,并不断改进支护材料、优化支护参数、加强施工工艺和质量管理。     

神东矿区长壁采场矿压显现规律与支架选型

为解决神东矿区浅埋煤层开挖过程中的围岩稳定和支护设计难的问题,在分析该矿区榆家梁矿、补连塔矿、上湾矿和大柳塔矿采场矿压与岩移观测资料的基础上,采用线性回归方法研究了浅埋煤层长壁采场矿压显现规律和工作面支架临界支护强度.研究结果表明:初次来压步距、周期来压步距与工作面推进速度成正比关系,.与工作面长度成反比关系;动载系数与采高、推进速度及工作面长度成正比关系;沿工作面长度方向,支架载荷分布呈现二次抛物线规律;采高相同时,支架的临界支护强度与工作面长度成正比关系.采高、工作面长度和推进速度是影响浅埋煤层长壁采场矿压显现与支架工作阻力的三大因素.     

不同倾角采动边坡移动变形特征及稳定性分析

为了研究采动对不同倾角的坡体稳定性影响,基于FLAC3D数值模拟,分析了不同倾角的采动坡体位移变形情况。运用强度折减法计算出煤层开挖前后不同倾角的坡体安全系数,并对坡体稳定性进行了分析。研究表明:坡体倾角越大,受采动影响及位移越大,不同倾角下最大垂直位移均集中在坡脚处,最大水平位移随坡体倾角增大向坡顶转移;坡体倾角越大,安全系数越低。煤层开采后,最大安全系数为30°坡体时的1.22,最小安全系数为75°坡体时的0.73。;坡体倾角大于60°时,采动坡体处于易失稳状态,应采取必要的边坡防治措施。     

大倾角层状采动煤岩体重力-倾角效应与岩层控制

大倾角煤层开采过程中，重力-倾角效应是导致细观层状煤岩体单元体主应力偏转和层间接触面应力非均衡传递，介观层状采动模型优势破裂面方向偏移，宏观层状关键层区域迁移、岩体结构异化的主要因素。研究表明，在倾角35°以上煤层采场中重力-倾角效应影响尤为明显：(1)煤岩组合界面倾角35°～60°时，非均衡传力特性逐渐凸显，界面附近煤岩体内应力传递方向发生偏转，且偏转量随倾角增加逐渐增大；煤体破坏由压剪破坏转化为近平行于界面的滑移剪切破坏，煤岩体的强度和弹性模量也随之减小。(2)改变了采场围岩采动应力路径演变规律，在采动应力驱动下顶板的损伤变形与破坏运动存在明显的区域性和时序性。(3)诱发了大倾角采场顶板结构跨层迁移转化、底板非对称破坏滑移、区段煤柱或煤壁局部-整体破坏，以上围岩失稳存在多尺度链式时空关联性，特别是引发围岩灾变的采场关键岩块位置多变，形成采场围岩承载结构异化和泛化特征。理论与实践表明，重力-倾角效应作用下大倾角煤层岩层控制具有显著的多维度和多尺度特点，突破传统开采方法与技术瓶颈，研发全新型成套装备是实现该类煤层安全高效开采的有效途径。     

深部高应力条件下无底柱分段崩落采矿法的应用

随着浅部资源的逐渐枯竭,金属矿山不得不面临向深部勘探开采资源的工作。受深部岩体高应力存在的影响,浅部开采的采场结构布置在深部适用性很低。本文根据深部岩体应力的存在以及变化情况,结合深部采场围岩变形规律、地压显现问题,论述了在高应力条件下科学合理的应用无底柱分段崩落法采矿工艺,以实现有效控制地压,达到卸压开采,顺利回采矿块的目的。     

平底结构浅孔留矿采矿法在上宫金矿的实践

"平底结构浅孔留矿法"适用于倾角在50°左右、顶底板较稳固的矿体,与下向分层留矿法相比,工艺简单、成本低、回采率高。上宫金矿应用"平底结构浅孔留矿法"采场出矿效率为90 t/d,采矿损失率为10%,矿石贫化率为17%,采场盈利达226万元。     

煤岩倾角对采场周边支承压力影响的数值模拟研究

为研究煤岩倾角对采场周边围岩应力的影响,采用FLAC3D软件中的MohrCoulomb模型分别模拟0°、30°、45°采场周边应力变化情况,研究采场周边围岩应力、位移的空间动态演变过程。结果表明,煤岩倾角对采场倾向围岩活动影响作用很大,即:随煤岩倾角增大,工作面倾向围岩应力及位移分布特征从对称形态转变为非对称形态;走向煤壁应力集中系数呈先增后减的变化趋势,塑性区范围减小,应力影响范围减小,应力峰值降低,峰值距离减小;巷帮垂直应力减小,工作面巷道受压影响范围变小,运输巷应力值较回风巷偏大,应力集中系数变化不大,但峰值距巷帮的距离有所减小。     

采场矿山压力研究的新成果——《浅埋煤层长壁开采顶板结构及岩层控制研究》评介

由西安科技学院黄庆享博士撰写的《浅埋煤层长壁开采顶板结构及岩层控制研究》一书已于近期由中国矿业大学出版社出版 .该书以研究浅埋煤层上覆关键层顶板结构及其稳定性为核心 ,揭示了浅埋煤层矿压显现的基本规律 .全书先以 4个不同装备的采场实测资料分析为引入 ,并辅以相似模拟实验及数值模拟 ,提出了浅埋煤层采场顶板来压时“砌体梁”滑落失稳的结构和模型 ,并详尽分析了其关键岩块咬合面的摩擦因素及挤压因素 ,以便对此结构作定量化分析 ,进一步丰富、发展了“砌体梁”理论 .在本书后部分分析了浅埋煤层的“支架 -围岩”关系 ,即“给定…     

金属矿山节理化岩体巷道锚杆支护加固机理模拟研究

论文通过数值模拟手段分析研究锚杆支护对金属矿山节理化岩体巷道的加固机理,研究了锚杆支护前后岩体结构应力场和位移场的变化规律,从而判断锚杆的加固效果。模拟结果表明:锚杆加固支护极大增强了节理巷道围岩自身的承载能力,改善了巷道围岩的受力情况,限制了巷道岩体围岩的变形量,为锚杆支护在节理岩体中的应用提供了理论支持。