近距离煤层群多重采掘应力演化规律及控制研究

回采巷道围岩稳定性控制是实现井下安全开采需要解决的首要问题。在龟兹矿近距离煤层开采模式下,A3、A5煤层回采期间依次出现3种对采对掘情况,即本煤层对采对掘、相邻煤层上采下掘、相邻煤层下采上掘。回采巷道受多重动压影响,且各回采巷道围岩变形、应力演化不尽相同,以此3种情况下工作面回采巷道为研究对象,采用理论分析、数值模拟、现场监测等方法,综合分析了其围岩应力场及位移场的演化规律。在对采对掘情况下,随着掘进面与工作面相对推进,回采巷道围岩应力及位移先增大后减小,而后逐渐趋于稳定;根据多重动压对巷道的影响程度,将回采巷道分为强动压影响巷道和弱动压影响巷道,将强动压影响巷道进一步划分为3个阶段,即实体煤掘进阶段、迎采动掘进阶段、临采空区掘巷阶段。结合龟兹矿A3、A5煤层回采工程实践,提出了不同对采对掘情况下巷道围岩稳定性控制策略,即强动压情况下,确立合理的采掘时机及采取分段支护手段;弱动压情况下,采掘正常进行,且对整个巷道采用相同的锚网支护结构方式。     

对采对掘巷道围岩变形特征及围岩控制研究

针对井下对采对掘过程中巷道不同阶段围岩塑性区扩张引起的变形与支护问题,以斜沟煤矿23108材料巷为研究对象,采用理论分析、数值模拟和现场实测的手段,研究该巷道全生命周期内塑性区的变形特征及变形原因。结果表明：巷道掘进接近、进入叠加动压掘巷阶段(掘至60 m左右),巷道两帮由对称变形转向非对称变形,且顶板、两帮塑性区域面积显著超过底板,巷道掘进至70 m、80 m时出现扩容现象;巷道掘进至沿稳定采空区掘巷阶段,两帮变形逐渐向顶板边角移动;巷道掘进与工作面回采过程中,23108材料巷围岩非均匀劣化,巷道偏应力导致应力分布局部集中。基于巷道出现的扩容变形问题,在原支护方案基础上加强支护,现场试验结果表明加强支护方案满足矿井生产要求。     

大断面沿空掘巷围岩变形规律数值模拟分析

利用FLAC3D软件对大断面沿空掘巷围岩变形规律进行计算,分析沿空巷道在掘进和本工作面回采期间的应力、位移及塑性区分布变化规律,得出沿空巷道围岩以剪切破坏为主,破坏形式为两帮中下部煤体向巷道内挤出;在沿空巷道掘进和掘后稳定阶段,小煤柱为主要承载结构,在本工作面超前支承压力影响下,小煤柱受到破坏,支承压力高峰逐渐向实体煤侧转移。     

大断面沿空掘巷围岩变形规律数值模拟分析

利用FLAC3D软件对大断面沿空掘巷围岩变形规律进行计算,分析沿空巷道在掘进和本工作面回采期间的应力、位移及塑性区分布变化规律,得出沿空巷道围岩以剪切破坏为主,破坏形式为两帮中下部煤体向巷道内挤出;在沿空巷道掘进和掘后稳定阶段,小煤柱为主要承载结构,在本工作面超前支承压力影响下,小煤柱受到破坏,支承压力高峰逐渐向实体煤侧转移。     

采掘交锋沿空巷道围岩动态控制技术研究

针对长壁工作面与煤柱护巷沿空巷道采掘交锋期间,沿空巷道受上区段工作面采动影响围岩控制难度较大的问题,通过对长壁工作面采场围岩应力分布特征进行分析,从迎采掘进、交锋掘进、采空区掘进3个阶段提出了“精准停掘、分区动态加强支护”沿空巷道围岩控制技术。工程实践表明,在常规锚网索联合支护的基础上,沿空巷道内支设圆木或单体支柱临时动态加强支护技术,可以确保采掘交锋期间沿空巷道围岩的稳定,实现采掘安全生产。     

综采与机掘巷道交锋时支护技术研究

燕子山矿4~#综放工作面为动压开采,临空巷矿压显现强烈,在实践生产中,302盘区5210巷与8212工作面形成相向采掘交锋,原有支护难以对围岩变形量进行有效控制。通过对掘进巷道锚杆、煤柱留设宽度、回采工作面溜子道等支护参数重新设计,有效缓解了围岩变形程度,实现了工作面安全过交锋地。     

综采工作面超前切顶卸压对回采矿压及沿空掘巷的影响

为了降低王庄煤矿8103工作面回采期间动压对工作面巷道变形影响以及8103工作面回采对8102运巷沿空掘巷的影响,通过对8103回采工作面风巷超前段分段实施切顶卸压,大大改善了本工作面回采动压及临近沿空动压掘巷围岩应力,该技术的成功实践为其它综采工作面超前动压控制及回采期间临近工作面动压掘进提供了借鉴与经验。     

回坡底煤矿回采巷道围岩破坏规律及支护技术

为探究矿井综采工作面回采对巷道围岩的破坏规律,以回坡底煤矿11-105综采工作面为工程背景,通过采用FLAC~(3D)软件对工作面掘进、回采阶段的巷道围岩破坏规律进行了数值模拟研究。结果表明:巷道掘进完毕后围岩整体处于稳定状态,围岩破坏不明显,随着工作面推进距离的增加,回采巷道所受的垂直应力由11.67 MPa增加至23.33 MPa,两帮移近量及顶板下沉量分别高达564,242 mm,围岩稳定性较差。根据上述对巷道围岩破坏规律的分析,采用超前支护方式对11-105工作面的11-1051、11-1052巷道进行了处理,并讨论了具体的支护工艺实施方案及支护参数取值,对于类似条件下工作面巷道围岩稳定性控制有一定的借鉴价值。     

深部动压回采巷道的矿压时空分布规律研究

开采深度增加,地质力学环境比浅部复杂,深部动压回采巷道仍沿用浅中部的超前加强支护范围已不能有效控制动压巷道围岩变形。针对埋深762 m的某矿回采工作面顺槽的支护和超前加强支护范围,分析得出:回采和掘巷期间围岩变形不同,掘巷期间以底臌为主,而回采期间以顶板下沉为主;深部动压回采巷道超前支承压力影响范围明显增大,加强支护范围应大于采动剧烈影响区5~10 m。     

龙马煤业迎采迎掘回采巷道围岩控制技术研究

为了尽早使3307工作面形成生产系统,矿方决定采用迎采迎掘的方式来加快巷道掘进。但迎采迎掘巷道变形量大,巷道围岩控制较为困难。龙马煤业针对3307回风顺槽迎回采工作面掘进的特殊应力环境,为保证巷道的稳定性,采用理论分析、数值模拟等方法分析了迎采迎掘巷道的围岩应力演化规律,得到了如下结果：提出了分段控制迎采迎掘巷道围岩的稳定的支护策略,即将巷道分为受二次动压影响的新掘段、已掘段和不受二次动压影响的新掘段3段;确定了迎采迎掘巷道的掘进时机;确定了合适的支护参数并进行了现场试验。研究成果对于改善龙马煤业迎采迎掘巷道的围岩控制、缓解采掘接替紧张、促进矿井安全高效生产等有着重要的现实意义。     

受采动影响的薄基岩回采巷道围岩控制技术研究

大量生产实践表明,回采巷道顶板为薄基岩时,矿压显现剧烈。同时,由于采掘接替紧张,相邻工作面未回采完毕就进行下一工作面回采巷道的掘进,造成掘进巷道处于复杂的应力环境中,严重影响回采巷道围岩的稳定性。通过FLAC3D数值模拟软件从回采巷道所受的应力场、塑性区以及锚杆锚索受力等方面验证了支护方案的合理性,通过现场矿压观测结果,分析了薄基岩矿压显现规律。     

迎回采工作面沿空巷道围岩稳定性机理及控制技术研究

迎回采面沿空掘巷经历邻近工作面回采引起的动压全过程,巷道围岩稳定性急剧恶化并发生较大变形,巷道维护困难。采用理论分析、数值模拟及现场工业试验来研究迎回采工作面沿空掘巷围岩稳定性及支护技术,得出此类巷道具体的支护技术。现场工业试验表明,该技术能有效控制围岩变形,保证了工作面的正常接替。     

迎采动工作面沿空掘巷动态分段围岩控制技术

为解决神华蒙西矿区单翼开采矿井采掘接替紧张的难题,采用现场观测和数值计算的方法对迎采动工作面沿空掘巷上覆岩层运动和围岩变形的时空效应进行研究,得出迎采动阶段巷道围岩变形量与采掘工作面之间的距离呈逻辑斯蒂函数关系,沿空掘巷阶段巷道围岩变形量与巷道掘进距离呈指数函数关系.在此基础上,确定并调整了各段巷道的掘进时机和支护参数,提出了“高阻支护、动态监测、分段控制、固结煤帮、稳控顶板”的动态分段控制原理和“分段锚网索梁联合强力支护,重点时段窄煤柱注浆加固、单体支柱π钢梁加强支护顶板”的动态分段控制技术.现场实践表明,巷道顶底板和两帮变形量均小于900 mm,有效控制了迎采动工作面沿空掘巷的变形破坏.     

大采高工作面回采巷道布置层位选择及差异性分析

为了确定厚煤层大采高工作面回采巷道在煤层中的合理层位,提高煤层巷道围岩控制的可靠性,通过理论分析和数值模拟,研究了同等支护条件下在不同层位(沿顶掘进和沿底掘进)回采巷道的支护与围岩的相互作用效果。结果表明:在巷道高度小于煤层厚度的大采高一次采全厚综采工作面条件下,工作面回采巷道沿煤层顶板掘进与沿煤层底板掘进相比,巷道围岩控制更可靠,顶板更容易维护,可适当降低巷道顶板的支护强度。研究结果对优化大采高工作面回采巷道位置、有效控制巷道围岩、节约支护成本具有一定现实意义。     

邻采邻掘动压影响巷道锚网索联合支护技术研究

邻采邻掘巷道受回采动压影响,巷道掘进至回采工作面临近区域会出现围岩变形、煤体破碎等问题,造成巷道施工难度大、后期维护成本高.三元煤业2303工作面回风巷紧邻正在同采的综放工作面进行巷道掘进施工,通过对动压条件下巷道的支护方案的科学设计,一定程度上解决了动压巷道掘进过程中出现的问题.     

迎采巷道围岩稳定分段控制技术研究

本文以新元公司9110掘进工作面的地质资料为背景,运用理论分析、数值模拟、现场监测等手段对迎采动压巷道在不同掘进掘进阶段围岩的应力演化规律、变形破坏特性进行了系统研究,得出结论如下:受邻近回采工作面采动影响,在9109工作面采空区边缘与待掘巷道区域内会产生一定的应力升高区,应力集中系数为1.4～2.4;根据迎采巷道与回...     

沿空动压巷道围岩稳定性模拟研究

针对综放沿空动压巷道围岩稳定性进行了模拟研究,分析了沿空动压巷道围岩受邻近工作面回采全过程下位移场、应力场及塑性区的分布特征和变化规律。研究结果对制定沿空动压巷道围岩的控制对策起到了指导作用。     

深部孤岛工作面留小煤柱掘巷围岩破坏机制与控制

针对深部软碎煤体巷道围岩大变形破坏的控制难题，以某矿围岩控制难度极大的深部软碎煤体孤岛工作面留小煤柱沿空掘巷为工程背景，分析了煤体巷道围岩控制的主要难点；基于FLAC3D数值模拟软件研究了留小煤柱掘巷围岩大变形破坏机制。结果表明：大采高工作面回采扰动引起围岩应力调整卸荷后，掘巷上覆顶板荷载主要由实体煤帮承载，得出留小煤柱掘巷围岩应力峰值区主要位于实体煤帮及其肩角深处，其垂直应力集中系数高达3.04，阐明了掘巷实体煤帮顶板肩角、煤柱帮及实体煤帮浅部塑化围岩是关键控制区域。明晰了留小煤柱掘巷稳定后顶板、实体煤及其煤柱帮塑性破坏区的延伸宽度最大分别为5.88、2.50、3.00 m，揭示了掘巷围岩分区域非对称破坏机制。分析阐明了掘巷支护设计时需将锚索等支护构件的锚固基础位于围岩深部较完整弹性区内，基于此提出了锚梁网支护+槽钢锚索加固+注浆改性等分区域联合支护技术，通过现场工程实践证实采取高强度支护加固技术及注浆改性措施有效改善了深部煤岩体软碎且易发生大变形破坏的留小煤柱掘巷围岩应力状态，试验段掘巷顶板及两帮围岩变形量均控制在500 mm以内，保障了大采高工作面的安全有序回采，为此类深部软碎煤...     

深部矿井动压回采巷道围岩大变形破坏机理

针对深部动压回采巷道的大变形失稳破坏及其控制难题,建立了深部动压环境下圆形巷道力学模型,导出了塑性区边界隐性方程式。在此基础上,对深部动压巷道塑性区形态演化规律进行深入分析,阐明了第I类及第II类蝶形塑性区形成的力学条件,界定了塑性区恶性扩展及其临界的定义,揭示了深部动压回采巷道的变形破坏机理。结果表明,开采动压影响比常规条下围岩更易产生蝶形塑性区,且蝶叶发育尺寸、塑性破坏范围更大。随着动压影响的增强,巷道区域应力场成为超常规的超高应力场,巷道顶底、两帮的塑性破坏进一步向深部扩展,变形加剧,致使塑性区恶性扩展,最终造成围岩大变形破坏。对于深部动压回采巷道的设计、支护应充分考虑如何避免或降低动压的影响,改善围岩应力环境,减小蝶叶塑性破坏深度,以便更好地维护巷道。     

灵东煤矿西采区北翼三面回风巷围岩应力规律研究

随着煤矿开采深度及开采强度的增加,长壁开采出现了更多的矿压控制问题。主要体现在采深的增加和矿压显现的加剧,特别是相邻工作面回采动压对工作面巷道围岩稳定性影响较大。如何有效控制矿压,减少其对采掘作业的影响将是今后矿压研究的重点方向。基于区段煤柱围岩应力分布规律及破坏特征的分析,提出了相邻回采工作面掘进巷道施工时间控制及支护原则,为后期类似施工提供了有力支撑。