深部沿空掘巷围岩偏应力演化与控制

以邢东矿深部高水充填工作面沿空掘巷为工程背景,采用FLAC3D软件模拟采高3.0~5.0m时沿空掘巷围岩最大主偏应力的演化规律及塑性区响应特征。结果表明:沿空掘巷围岩实体煤帮存在偏应力峰值带,煤柱内的偏应力峰值区位于3.0~4.0m处,且巷道左下侧和左上侧分别存在偏应力低值区;随着采高的增加,煤柱内偏应力峰值区和峰值都逐渐减小,而实体煤内偏应力峰值带有逐渐向右上侧扩展的趋势;在采高增加过程中,巷道围岩塑性区的范围逐渐增大,且其扩展增大的方向与偏应力峰值带扩展的方向一致。据此,提出高预应力强力锚杆(索)支护系统对深部充填开采工作面沿空掘巷进行控制,并结合偏应力分布特征确定合理支护参数。现场应用证明该技术有效控制了围岩变形,实现了深部充填开采条件下沿空掘巷的稳定性控制。     

深部沿空掘巷围岩控制技术研究

针对深部沿空掘巷支承应力大的特点,使用高强度高预应力让压锚杆支护,在实体煤帮帮角安装锚杆,对实体煤帮进行二次支护,取得了良好的工程试验效果。     

深井综放沿空掘巷围岩变形破坏机制及控制对策

通过对赵楼煤矿综放沿空掘巷现场调查和变形监测,分析了巷道围岩变形破坏特征,深入揭示了围岩变形破坏机制,认为围岩强度低,地应力高,围岩松动破坏范围大,支护结构及参数不合理,巷道围岩应力环境复杂和断面尺寸大是围岩变形破坏的主要原因。基于强力让压耦合支护和关键部位加强支护的围岩控制原理,提出了顶板锚网带索、纵向钢带+两帮锚网梯索、纵向钢筋梯+窄煤柱帮部锚索加强和喷浆+实体煤帮钻孔卸压的支护对策并进行现场试验。结果表明:掘巷稳定后,巷道围岩控制效果良好;锚杆、锚索受力最大值均在其屈服范围内,并为回采期间留够了充足的余量。研究结果为类似复杂难支护巷道提供了借鉴。     

深部充填开采沿空掘巷围岩偏应力演化与控制

以邢东矿深部高水充填工作面沿空掘巷为工程背景,采用FLAC3D模拟采高3.0~5.0 m时沿空掘巷围岩最大主偏应力的演化规律及塑性区响应特征。结果表明：①沿空掘巷围岩实体煤帮存在偏应力峰值带,煤柱内的偏应力峰值区位于3.0~4.0 m处,且巷道左下侧和左上侧分别存在偏应力低值区;②随着采高的增加,煤柱内偏应力峰值区和峰值都逐渐减小,而实体煤内偏应力峰值带有逐渐向右上侧扩展的趋势;③在采高增加过程中,巷道围岩塑性区的范围逐渐增大,且其扩展增大的方向与偏应力峰值带扩展的方向一致。据此,提出高预应力强力锚杆（索）支护系统对深部充填开采工作面沿空掘巷进行控制,并结合偏应力分布特征确定合理支护参数。现场应用证明该技术有效控制了围岩变形,实现了深部充填开采条件下沿空掘巷的稳定性控制。     

沿空掘巷围岩稳定性控制方案

为了提高煤炭回采率,甘肃靖远矿区红会一矿1715运输巷道采用沿空掘巷与1713采空区留设窄小煤柱的方式护巷掘进,但是,巷道掘进过程中围岩稳定性控制问题凸显。针对1715运输巷道沿空掘巷留设窄小煤柱围岩稳定性难以控制的问题,根据自然平衡拱理论,计算了巷道两帮及顶板的破坏深度,并以此为基础,结合悬吊理论,设计出了巷道锚杆锚索支护参数,提出了切顶卸压和巷道锚杆锚索联合加固的围岩稳定性控制技术方案,为沿空掘巷窄小煤柱围岩稳定性控制提供了参考。     

复合顶板沿空掘巷围岩控制研究

为研究复合顶板沿空巷道围岩变形破坏机理及控制技术,基于该类巷道变形破坏特征的分析,得到巷道变形破坏的主要原因是没有考虑复合顶板沿空巷道围岩特性、支护强度低、变形不协调和没有发挥围岩的承载能力,揭示了复合顶板沿空巷道围岩变形破坏机理,研究了合理的围岩控制技术:1)优化临时支护工艺,减少复合顶板空顶时间,2)喷浆封闭围岩,防止复合顶板风化,3)高强度高预应力锚杆支护、底角锚杆、二次支护增加复合顶板层间结合力,提高两帮承载能力并控制底鼓,4)向采空区倾斜锚索增强基本顶关键块稳定性,保护内承载结构.工业性试验结果表明,围岩表面位移和复合顶板离层得到有效控制,基本顶很快稳定.     

深部煤层沿空掘巷围岩稳定性控制技术研究与应用

本文研究了深部煤层开采沿空掘巷支护技术方案,通过关键层理论对上覆岩层破断后形成的梁结构进行分析,运用薄板理论对关键层进行分析,根据极限平衡区宽度确定沿空掘巷的小煤柱留设宽度,最终利用高强预应力锚杆进行巷道支护。通过观测王楼煤矿七采区深部煤层沿空巷道的支护效果,发现巷道围岩稳定性保持良好。     

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...     

沿空掘巷围岩控制的时效特征

针对掘巷滞后时间、沿空掘巷围岩经历掘巷和回采两次扰动的影响,采用理论分析、数值模拟和工程实践研究了沿空掘巷的开挖巷道和回采过程窄煤柱对围岩的控制作用.研究结果表明开挖巷道最佳时间和煤柱宽度的选择是沿空掘巷在掘进和回采期间控制围岩稳定的关键.沿空掘巷实体煤帮加固,延缓围岩小结构的失稳破坏;合理选择加固煤柱的支护结构对提高煤柱承载能力和维护其稳定至关重要.工程实践证明沿空巷道在掘巷和回采过程中围岩变形明显不同,两帮加强支护能有效地控制沿空掘巷的围岩稳定.     

深部大倾角沿空掘巷围岩稳定控制技术研究

针对深部大倾角沿空掘巷维护困难的现状,综合运用理论分析、数值模拟、现场试验等方法,系统研究围岩稳定机理与控制技术,采用顶板高阻让压与窄煤柱侧倾斜穿层锚索加固联合支护技术后,改善了巷道维护效果,减少了巷道返修率,满足了安全生产要求.     

深部连续开采充填工作面沿空掘巷围岩偏应力演化与控制

为解决深部连续充填工作面沿空掘巷围岩控制问题,以邢东矿1128运输巷为工程背景,借助FLAC^3D数值模拟软件,探究1126工作面采空区在不同充填率条件下沿空掘巷围岩偏应力分布规律,模拟分析充填开采工作面超前段受开采影响的围岩偏应力演化特征。研究发现：巷道浅部围岩形成环全断面低偏应力区,顶板低值区深度明显小于两帮与底板,低值区外的巷道四边均有一个偏应力高值区;围岩最大偏应力区位于巷道右上部,峰值大于20 MPa,当充填率大于90%时,巷道围岩四周偏应力值逐渐减小且沿巷道两帮呈对称分布;充填开采对超前段巷道围岩形成的高集中应力主要分布在工作面前方0～15 m,巷道顶、底板两尖角处围岩受巷道围岩偏应力影响形成4个“突出变形区”。结合模拟分析结果、锚杆索预应力承载结构及采空区高水材料充填性能,提出巷道围岩“超强锚杆+大直径高延伸率锚索”联合支护技术,并应用于现场工程实践,结果表明该技术可实现对深部连续开采充填工作面沿空掘巷围岩的有效控制。     

松软煤层沿空掘巷围岩变形破坏规律研究

采用现场实测及数值模拟的方法,以恒源煤矿Ⅱ616沿空风巷为工程背景,对松软煤层中沿空掘巷围岩变形破坏规律进行了研究。结果表明,松软煤层中沿空掘巷两帮内挤变形约为顶底板移近的1.89～2.5倍,且煤柱帮移近变形占两帮总位移的60%左右,实体煤帮变形趋于稳定时间明显早于小煤柱帮。同时通过对围岩塑性破坏场的分析,揭示了沿空巷道的实体煤侧肩窝为沿空巷道的应力集中区及支护的关键部位。     

深部沿空掘巷变形破坏机理及控制技术研究

为解决阳泉矿区深部开采15号煤层沿空掘巷围岩变形量大的问题,分析了其工程地质特点、地质力学参数特征及原支护方案,揭示了深部沿空掘巷初期相对稳定—靠帮顶板弯曲下沉—倒梯形大变形—顶板失稳的变形规律,研究了巷道变形破坏机理,指出原岩应力高、主应力差大、多次采动是影响巷道稳定的基础因素,初期支护强度低和弱帮支护是决定性因素。结合煤柱尺寸与围岩应力关系分析,提出了以强帮支护为主、顶帮协调支护的高预应力控制技术。结果表明:初期支护强度提高了149%,断面收敛率降低48%,保证了巷道整体稳定,满足安全生产要求。     

沿空掘巷围岩控制技术研究

沿空掘巷技术是我国煤炭行业发展高效、绿色开采体系中重要的组成部分,对于提高采出率、减少煤炭损失等意义重大。文章中分析了沿空掘巷的矿压显现及覆岩移动规律,通过对沿空掘巷相关体系的模拟分析,对其稳定性做了进一步阐述。     

厚煤层沿空掘巷围岩失稳机制及控制技术

深埋厚煤层沿空掘进巷道回采期间巷道大变形治理是制约煤矿安全开采的难题,国内外专家在支护实践中,总结多套巷道支护技术,但由于矿井地质条件的复杂多变性,现有的支护技术还不能完全控制围岩大变形。以羊场湾煤矿130205工作面深埋厚煤层小煤柱沿空掘巷回采期间围岩大变形为工程背景,依据全尺寸数值计算分析构建厚煤层沿空侧的覆岩运动特征与力学结构模型,利用摩尔-库仑准则分析沿空采动期间围岩失稳机理,得出通过降低作用于煤柱上方的垂直应力才能有效控制围岩变形。在此基础上提出泵送支柱辅助支护方案,通过该方案的实施,风巷超前段围岩大变形得到有效控制,两帮移近量由3.6 m减小至1.5 m,减小58.3%;顶底板移近量由1.5 m减小至0.7 m,减小66.1%,确保了工作面的正常回采。     

深部倾斜煤层沿空掘巷围岩变形特征与控制技术研究

通过对深部倾斜煤层沿空掘巷掘、采两阶段围岩应力场与位移场的分析,揭示了该类巷道围岩非对称大变形特征：窄煤柱帮与底板变形量远大于实煤体帮及顶板,巷道整体断面收敛率大。产生该变形破坏特征的原因：1)巷道埋深大,围岩处于较高的应力环境中;2)护巷煤柱宽度及支护阻力过小,使其过早进入残余承载阶段;3)无支护底板作为变形破坏能量主要释放通道,加剧了巷道顶帮围岩整体下沉。通过对不同宽度护巷煤柱方案的数值模拟,合理确定了试验巷道护巷煤柱宽度及试验巷道支护技术与参数。工程实践表明,采用新支护技术后,巷道窄煤柱与底板非对称变形大变形得到了有效控制,保持了巷道长期稳定。     

新景矿沿空掘巷围岩变形控制研究

为了解决沿空留巷围岩变形大的问题,以新景矿3216工作面为研究背景,利用数值模拟软件对不同煤柱宽度下应力及巷道变形曲线进行分析,确定了合理煤柱留设宽度6m,在此基础上给出了锚索锚网联合支护方案.通过现场实践对煤柱宽度6m下巷道支护方案的可行性进行验证,发现巷道变形及巷道变形速度均得到有效的控制,巷道整体变形量处于可控范...     

窄煤柱沿空掘巷围岩支护控制研究

依据四候煤矿地质条件提出了留设窄煤柱护巷技术,通过理论公式计算出合理煤柱宽度为4.5～5 m。针对1201辅助轨道运输巷存在的顶板冒落、巷道围岩变形等问题,提出高强预应力让压支护方案。运用ANSYS对无支护条件下的巷道进行应力及位移数值模拟计算,可知巷道沿空侧变形量显著较实体侧变形量大一个数量级,应加强对沿空侧的支护。基于数值模拟结果及变形机理分析,提出应用左旋无纵筋滚丝锚杆。工程观测表明,在观测5 d时支撑力已经达到94.8 kN,15 d时达到其峰值150.9 kN,而原有锚杆支撑力峰值仅为98.7 kN,由此可见左旋锚杆抗拔强度、屈服强度以及锚固力均远大于普用的右旋锚杆,较好地改变巷道围岩变形,更适合1201巷道支护。     

深部大倾角窄煤柱沿空掘巷围岩控制技术研究

针对某矿7121大倾角综采工作面进风巷埋深大、支护困难等问题,运用FLAC3D数值模拟软件分析了掘巷后围岩的应力分布规律和变形特征,基于沿空掘巷大、小结构的稳定性原理,提出巷道围岩整体性控制措施及高强耦合体系的联合支护方式,并在7121工作面进风巷现场应用。结果表明:巷道掘进和回采阶段围岩变形量在可控范围,达到了围岩控制目的,保证了矿井安全高效生产。     

深部沿空掘巷围岩塑性区分布数值模拟研究

根据陈四楼煤矿工程地质条件,采用数值模拟方法研究不同开采深度、不同支护强度条件下沿空送巷围岩变形和塑性区分布规律,并分析了不同支护强度对围岩变形的控制作用,指出巷道的两帮是支护重点和难点,应当采用全长锚固锚杆支护才能满足围岩变形的要求,就深部开采回采巷道的支护提出了一些具体的技术措施。