开采扰动下底板巷道应力演化规律及围岩稳定性研究

为了研究开采扰动诱发底板瓦斯抽采巷围岩失稳问题,以龙凤煤矿5921底板瓦斯抽采巷为研究对象,采用数值模拟的方法分析了5921工作面开采过程中底板瓦斯抽采巷围岩应力演化过程及围岩变形破坏特征。研究结果表明：垂直应力在巷道跨度范围内随深度增加而增大,巷道位于工作面前方的位置,围岩应力分布特征大致相同,巷道位于采空区的部位,左帮岩体处于卸荷状态,而右帮岩体出现明显的应力集中现象;围岩变形在时空上相较工作面开采有一定的滞后,底板瓦斯抽采巷最大变形位置滞后于回采工作面10～30 m,工作面前方10 m范围内围岩变形呈增加趋势;底板瓦斯抽采巷位于采空区范围内的部位破坏以拉伸破坏为主,位于煤壁前方支承压力区的部位破坏则以拉伸-剪切组合破坏模式为主,巷道顶板垮落、底鼓的风险较大。     

深井预掘底板巷保护突出煤层掘进合理位置研究

为了研究深井无保护层开采条件的单一严重突出煤层煤巷条带区域瓦斯治理问题,运用FLAC3D模拟分析了底板巷道掘进时、工作面回采前后围岩应力分布特点,对采用底板巷穿层钻孔预抽煤层瓦斯时的巷道合理空间位置进行了研究,结果表明:预掘卸压底板巷布置在待掘煤巷正下方、法距8~15 m位置是合理、可行的。丰城矿区曲江煤矿213底板巷位于待掘煤巷正下方平均垂距9 m,巷道中心线两侧15 m范围煤层的钻孔瓦斯流量、透气性系数均有不同程度增加,缩短了抽采时间,有效的降低了煤与瓦斯突出危险;同时,穿层钻孔采用非等间距布置方式,节约大量钻孔工程、成本降低、缓解采掘接替紧张局面。     

动压巷道多次扰动失稳机理及开采顺序优化研究

应用计算机模拟、现场实测和理论分析综合研究方法,分析了煤层群开采条件下的张集煤矿1113(1)工作面轨道巷多次扰动失稳机理,并对煤层群邻近层多工作面回采顺序进行了数值计算,再现了不同开采顺序下的底板动压回采巷道围岩力学环境。研究表明：目前采用的邻近层交错同采方式,1113(1)工作面轨道巷失稳的力学本质为,本工作面回采活化了已破坏的上覆层间似连续-非连续-散体结构,加剧了工作面前方受多重采动影响的轨道巷浅部高应力环境下的大范围持续强变形,突出表现为巷道底鼓强烈;回采顺序显著影响煤层群回采巷道围岩稳定性,下行开采下伏回采巷道受扰动程度最低,巷道变形及围岩破坏范围最小;邻近层对应同采,下伏工作面轨道巷受上覆工作面底板聚压影响区高应力、巷道开挖、本工作面开采扰动等多重因素叠加作用,巷道围岩破坏范围最大、变形最严重。煤层群开采采区设计中应尽量采用下行开采,同时避免或减少巷道受多次采动影响。     

松软煤层留底煤巷道沿空留巷底板加固技术研究

针对松软煤层沿顶掘进留底煤巷道条件下的沿空留巷巷道底鼓,提出了一种钢筋混凝土灌注桩加固底板方案。在超前回采工作面巷旁支护体下方钻孔,钻孔穿过底煤至基岩以下约500 mm,钻孔内放入钢筋笼并且浇筑混凝土形成钢筋混凝土灌注桩,待工作面回采后使得巷旁支护体处于灌注桩上方。文章主要依托霍尔辛赫煤矿3605综放工作面柔模混凝土沿空留巷进行工业性实践,通过对沿空巷道围岩的收敛变形量进行观测,没采用底板加固段巷道底鼓量约稳定在350 mm,采用钢筋混凝土灌注桩加固底板后巷道底鼓量约稳定在100 mm。结果表明:钢筋混凝土灌注桩加固底板方案能够有效控制沿顶巷道条件下沿空留巷的底鼓。     

基于微震监测技术的巷道底板监测准确性研究

由于葛泉矿煤层底板受大青灰岩和奥陶系灰岩含水层的威胁,为保护工作面回采时底板不受突水危害,采用KJ959微震监测系统对11913运输大巷及周边区域布置拾震传感器进行实时监测,监测回采工作面底板下"三带"裂隙发育情况,并通过定位标定炮位置研究了巷道微震监测定位的准确性。     

沿空留巷围岩变形特征与控制技术研究

沿空留巷受两次工作面采动影响,巷道变形量大,为了研究沿空巷道围岩变形规律和控制技术,本文采用FLAC3D模拟上煤层回采后,本煤层一次回采巷旁充填、二次回采时应力位移变化情况。由模拟可知,伴随回采工作面的推移以及构筑巷旁充填体,工作面后方覆岩逐渐垮落,距后方100m后,上覆岩层基本稳定。采用锚网索支护和注浆加固提高沿空巷道承载能力,通过监测围岩变形量可知,支护取得了良好效果,能为类似条件下沿空留巷围岩控制技术提供借鉴。     

厚煤层综放工作面内错尾巷围岩控制技术研究

新景煤矿15020工作面回采初期其内错尾巷超前工作面一定距离内,围岩失稳破坏,严重影响工作面的正常回采。通过现场矿压观测得知15020内错尾巷围岩主要破坏形式为顶板下沉和底板底鼓,由于传统的加固方式影响顶煤的冒放性,设计采用高强度混凝土柱进行加强支护,通过数值模拟及理论分析确定该方案的可行性。现场应用后进行了围岩位移监测,结果表明,15020内错尾巷断面积普遍保持在7. 3 m~2以上,断面收缩率最大仅为17%,能够满足工作瓦斯抽采的断面需求,取得了较好的支护效果。     

过断层回采巷道围岩监测与治理实践

为研究某矿过断层时回采巷道围岩的变形规律,在14101工作面辅助运输巷断层前后布置3个测站监测其顶底板和两帮移近量,并与带式输送机运输巷对应位置的围岩状况对比。监测结果表明:过断层前巷道围岩变形发展趋势一致,但辅助运输巷围岩变形更大,顶底板和两帮移近量分别为63、43 mm;辅助运输巷围岩变形在过断层时和工作面推进至测点附近时分别出现峰值。加强超前巷道支护后,过断层时的围岩变形量显著减小,围岩变形得到控制。     

松软围岩沿空留巷矿压规律研究与支护技术的应用

基于新元公司3号煤巷道顶底板属软弱围岩,受强烈的工作面回采动压影响,巷道变形剧烈,尤其底鼓量大,两帮变形严重。为了解决沿空留巷后,巷道能够二次复用,减少整巷工程量,采用十字监测法监测围岩收敛变形,针对需要保留下的巷道两帮、顶底板的移近量、现场锚索失效规律,提出合理的支护方案。     

动静载叠加扰动下碎裂煤巷围岩冲击破坏研究

羊场湾煤矿1306孤岛工作面运输巷受顶板强烈动载扰动作用发生巷道冲击地压,通过现场调研、理论分析、微震监测和数值模拟等手段,对动静载叠加作用对巷道围岩的影响进行了研究。基于微震监测系统对冲击地压发生期间顶板大能量震动事件定位为依据,根据具体地质条件应用数值模拟方法建模分析了不同强度动载扰动作用下巷道围岩应力和位移演化规律。研究结果表明,随着动载震源与巷道距离的增加,巷道顶底板受到的影响效果急剧衰减,而两帮受到的影响效果成比例下降。     

30407运输巷底鼓防治措施及其效果监测

为控制30407工作面运输巷底鼓,保证工作面安全通风及生产,在运输巷布置钻孔对巷道围岩变形移近量进行监测,发现巷道底板在靠近煤柱一侧出现应力明显集中的情况,该侧围岩变形较为严重.现场在巷道两侧布置钻孔,对巷道围岩进行泄压及加固.监测结果表明:治理段巷道的底鼓变形20 d后趋于稳定,巷道底鼓量比未治理阶段减少200 mm,巷道底鼓变形得到控制.     

深部承压水上底抽巷围岩破坏特征及合理位置

针对赵固二矿区域瓦斯治理需开掘底抽巷与承压水上开掘底抽巷易引发底板突水之间的矛盾,通过承压水影响下的圆形巷道围岩塑性区边界方程,分析了底抽巷围岩塑性区的分布特征与底板突水危险性之间的关系;采用数值模拟研究了工作面开挖后的底板应力分布状态及底抽巷布置在不同位置时的围岩破坏特征及相应的突水危险性。结果表明:底抽巷围岩塑性区的非均匀分布会显著减小底板隔水层厚度,增加底板突水危险;工作面开挖后底板应力根据其双向应力比值大小及应力加卸载状态可分为4个区域且按对底板突水危险的影响程度可排序为:卸压高应力比值区卸压应力比值稳定区增压低应力比值区原岩应力比值区。据此提出了赵固二矿底抽巷的合理位置为沿待采工作面法向布置,并在规划的煤柱中部下方的L9灰岩上部砂质泥岩层中沿底掘进。     

工作面长度对综放沿空留巷围岩稳定性影响模拟研究

以倾斜煤层综放工作面为研究对象,当工作面长度不同时,对综放沿空留巷围岩稳定性随上下区段工作面回采的演化进行了模拟研究,以得到上下区段工作面回采时,工作面长度对留巷围岩稳定性的影响规律,并对留巷受两次采动影响的围岩应力和位移进行分析对比。结果表明:在工作面推进相同距离时,随着工作面长度的增大,左帮的垂直应力受影响较大,且左帮应力比右帮应力大,巷道底板和右帮位移量变化并不明显;留巷变形量受二次回采的影响会进一步增大,因此,为保证留巷的成功,工作面一次回采时,应对巷道围岩加强控制。     

综放工作面沿空留巷技术与矿压显现规律研究

为进一步掌握司马煤业有限公司1218工作面回采期间沿空留巷技术在综放工作面的矿压显现规律，通过在1218胶带巷沿空留巷巷内“十字交叉法”测点、打设信号柱等措施，监测留巷巷道围岩收敛变形规律，分析得出留巷滞后回采工作面20～40 m时，巷道压力逐步开始显现，滞后回采工作面140～180 m时，压力基本达到峰值，巷道变形量最大，在滞后回采工作面200～260 m后，巷道压力趋于稳定。为合理优化沿空留巷设计、确定留巷巷内临时支护提供科学依据。     

矿震扰动作用下巷道冲击破坏研究与防治

基于某矿1306工作面运输巷冲击地压事故,结合SOS微震监测系统矿震能量统计结果,分析研究了静载荷和动静载叠加作用下巷道围岩破坏规律。结果表明:随着震源的远离巷道,底板所受扰动影响急剧衰减,而两帮所受扰动影响成比例下降。研究成果为受矿震扰动巷道围岩控制提供了一定的指导。     

不等长工作面覆岩活动及回采巷道采动影响变形规律

受断层影响,冀中能源股份有限公司邢东矿2225工作面沿推进方向斜长依次为50 m、80 m和126 m 3段。为研究不等长工作面覆岩活动规律和回采巷道采动影响变形规律,在工作面顶底板、巷道围岩中布置监测仪器,监测工作面生产过程中的顶板岩层位移、底板破坏深度以及巷道围岩表面位移。结果表明：随着工作面的推进,顶底板岩层移动和巷道变形逐渐增大;在工作面距一号测站-32~-42.8 m时测点底板岩层位移斜率达到4 mm/m,底板最大破坏深度超过45 m;当工作面推进至距三号测站40.1 m处时,顶底板相对位移为0.45 m左右,巷道两帮相对位移约0.5 m,位移相对速率达到20 mm/d。随工作面长度增加,工作面前方底板岩层扰动距离和底板岩层变形量明显增加;二号测点工作面长度为126 m,底板前方扰动距离约为40.5 m,该测点底板岩层位移已达300 mm左右;而一号测点工作面长度为50 m,前方扰动距离约为92.8 m,底板岩层位移最终只有90 mm。     

极松软厚煤层简放开采回采巷道变形规律研究

淮北矿区芦岭煤矿8109工作面煤层为极松软厚煤层,采用简易放顶煤开采技术。为掌握简放工作面回采巷道受采动影响后围岩变形规律,对回采巷道围岩变形进行了观测。观测结果表明,运输巷围岩变形随时间整体上呈线性变化,支承压力影响区围岩的变形速率较原岩应力区巷道围岩的大,顶底板移近量和两帮移近量的变形速率呈现出一定的周期性变化;在支承压力影响区内,运输巷的两帮变形量和变形速率均大于顶底板移近量和移近速率。在采动影响下,回风巷围岩表现为明显的流变变形,变形随时间的增加而增长。在过支承压力峰值以后,随着离工作面煤壁越近,回采巷道变形表现越剧烈。回风巷围岩的顶底板移近量和两帮移近量大小相差不大,两帮移近量和速度大于巷道底鼓量和速度。     

某矿原切眼段切顶留巷围岩变形机理及防控技术

某煤矿21304工作面采用切顶沿空留巷技术,至安全回采留巷584 m时,为降低工作面排水成本,陆续对底板排水孔进行注浆封闭,从而导致原切眼段留巷迅速产生了较大变形。以上述问题为背景,对原切眼段切顶留巷围岩变形机理及防控技术进行了研究。结果表明:原切眼段留巷围岩变形受注浆封孔导致底板水压增大﹑积水导致底板吸水膨胀﹑支承压力降低区应力环境和巷道围岩完整性差等因素影响,其中底板排水孔注浆封闭导致底板水压升高是该段巷道变形的主要原因,巷道顶底板移近量以底鼓量为主,在此期间产生的底鼓量是顶板下沉量的2倍之多。提出了"重新疏通排水孔﹑加大支护强度﹑提高区域排水能力和矿压及排水量监测"等防控措施,有效控制了围岩变形,巷道卧底返修后能满足下一工作面使用要求。     

紧邻煤柱侧工作面巷道掘进瓦斯治理方案

兴旺煤矿21608工作面运输巷位于煤柱应力集中带及潜在的瓦斯突出危险性,本文通过工作面上覆岩层"上三带"和底板"下三带"结构特征,分析了布置顶板高抽巷或底板底抽巷穿层钻孔达到21608运输巷卸压及瓦斯预抽都是可行的;进一步通过FLAC3D数值模拟了工作面回采时高抽巷或底抽巷不同的应力分布情况,并考虑到钻孔的工作量,优先选择了布置底抽巷穿层抽采,底抽巷距离16#煤层的垂直距离为8.5 m、距离21608运输巷的水平距离为58 m。现场采取实施75 mm直径、终孔间距为1.5 m的钻场实施瓦斯预抽及煤柱应力集中区卸压,最终保证了21608运输巷的安全掘进。     

工作面专用回风巷位置优化及围岩控制

为避免某矿1231(1)工作面采动对工作面专用回风巷的影响,采用数值模拟方法分析了工作面回采期间辅助运输巷底板应力分布规律,对工作面专用回风巷的空间位置进行了合理优化,最终确定1231(1)工作面专用回风巷与上部辅助运输巷平距为8 m,垂距为25 m。根据专用回风巷在回采前后的变形破坏特征,提出了巷道围岩不对称支护方案。现场实践表明:巷道支护效果良好,保证了采动影响期间工作面专用回风巷的围岩稳定。