底板深孔爆破卸压机理及底鼓控制技术研究

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鼓严重。利用FLAC~(3D)软件分析了底鼓发生的主要机理,通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鼓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鼓问题。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鼓得到了有效控制,可以为相似条件下巷道底鼓治理提供借鉴。     

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。     

卸压封底技术控制底鼓的研究与应用

分析了兖矿集团济宁二号煤矿沿空巷道的地质条件,提出一种新的控制底鼓技术—卸压封底技术。卸压封底技术是利用巷道围岩在弹塑性变形剧烈期间,提前在巷道底板上开挖一道梯形的卸压槽,当巷道围岩应力重新分布释放时,通过卸压槽松动底板,使巷道围岩弹性能得到释放。在巷道变形进入相对稳定阶段后,为阻止底板岩层流变的继续发生,导致使底板两角逐渐向巷道中间移动,又及时采用底脚支护的方式控制底鼓。解决了沿空掘进巷道底鼓的难题,为今后沿空巷道与软岩巷道的施工探索出一条新的途径。     

综放采场沿空区段巷道底板冲击地压防治及工程实践

冲击地压是岩体中聚积的弹性变形势能在一定条件下突然猛烈释放,导致岩石爆裂并弹射出来的现象,是深井开采面临的主要安全隐患之一。在有明显冲击地压可能性的综放采场一般采用沿空留巷的巷道布置方式,但因冲击地压的存在,沿空留巷存在底板冲击危险性,为了研究沿空区段巷道底板冲击地压的影响因素及卸压方法,通过数值模拟的方法,分析不同防冲方案下的巷道应力变形状态,择优应用。实践表明在防冲巷道布置方案下,底鼓量均较小,有利于巷道的维护,为同类工程实践提供参考。     

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...     

冲击危险巷道底板开槽卸压参数研究

针对底板型冲击地压防治,切槽机具的成功实践使得底板开槽卸压具有潜在应用价值,但目前对其防冲机理及参数研究尚不深入.本文基于弹性力学板壳理论与动静载叠加诱冲原理,研究揭示了巷道底板型冲击地压机理并得出了底板冲击破坏临界判别式.基于理论分析与数值模拟,提出了将底板应力梯度、弹性能积聚程度及巷道位移量作为防冲效果评价指标用于...     

高应力软岩斜巷底鼓机理及全断面注浆技术

为了控制巷道围岩稳定性,提出巷道全断面注浆锚固技术。通过理论研究、数值模拟与工程实践,分析巷道底鼓破坏机理并确定最佳支护方案。研究表明:高应力软岩倾斜巷道底鼓是由于帮部岩层滑移后释放内部弹性势能,造成巷道底板岩层弹、塑性势能大量积聚,采用拱形巷道断面及全断面注浆方式,有效控制了巷道底鼓的持续增长,巷道顶板及两帮围岩大变形也得以全面控制,保证了巷道围岩的稳定性。     

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.     

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。     

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。     

复杂应力下巷道底鼓控制关键技术研究

针对回坡底煤矿1021软岩巷道底板变形失稳问题,旨在研究其底鼓变形机理,并提出合理的底鼓控制方案。采用了理论分析、现场监测、数值模拟、井下应用等研究手段,详细研究了巷道底板围岩非对称受力分布状态、底鼓非对称变形分布状态及底鼓控制技术。研究结果表明:1021巷道处于上部采空区遗留煤柱底板破坏范围内,距离煤柱远的一侧位移速度更快;底板围岩受力非对称性,导致非对称性变形,巷道底板近煤柱侧水平变形量为近胶带侧1.2倍,近胶带侧底板垂直变形量为近煤柱侧的1.5倍;靠近煤柱侧采用卸压法改善应力环境,近胶带侧采用加固法控制围岩变形,因此提出了卸压孔和加固孔相结合的底鼓控制方案,并确定了相关孔位的具体技术参数。将该方案应用于井下巷道现场,防治段底板变形量与未防治段相比大幅减小,20 d后变形趋于稳定,底鼓控制效果显著。     

深部巷道底鼓原因及治理技术研究

为了对深部巷道底鼓进行治理,分析了研究区原岩应力,得出了研究区最大主应力方向大致为东向西分布,研究了巷道底鼓原因,主要有最小水平主应力的影响、巷道底板泥岩等软弱层的影响、巷道底板和底角缺少有效支护、相邻巷道掘进的动压影响和围岩蠕变变形。然后采用反底拱+大直径锚索束+深浅孔注浆技术,使巷道底板得到了有效的控制,减少了底板变形。研究为类似工程条件的巷道底鼓的治理提供了技术支持。     

轨道大巷底鼓机理分析及控制技术研究

为解决中条带轨道巷底鼓量大的问题,根据地质条件分析巷道底鼓机理,确定巷道底板鼓起量大主要是由于围岩受到剪切变形、遇水膨胀和流变的影响,据此确定采用浅孔注浆+深孔锚索注浆的治理方案。方案实施后进行的围岩控制效果的分析表明:底鼓治理措施使用后,顶底板最大移近量为281 mm,符合设计要求。     

深部盘区巷道群集中静载荷型冲击地压机理与防治

针对深部矿井,盘(采)区巷道群屡次发生冲击地压这一问题,以我国新建千米深井盘区巷道群冲击地压发生为背景,理论分析了巷道群无动载诱发冲击启动的机理与防治方法。结果表明,巷道底煤的厚度对底板水平应力集中影响较大;褶曲构造带也显著影响巷道群应力环境;巷道底臌量与底板释放动载荷量值、底煤厚度均成正相关关系;深部煤层巷道群冲击启动原理,是巷道群自身应力叠加在巷间煤柱,提供了基础静载荷;灾害发生地段底煤厚度以及褶曲构造影响,提供了时机静载荷,2者叠加导致巷间煤柱垂直载荷超过了临界值,同时底板煤体承受的载荷超过了其极限承载力;深部煤层巷道群冲击地压属集中静载荷型,采用基于集中静载荷疏导的深孔区间爆破法可防治冲击地压灾害。     

五阳矿厚煤层巷道底鼓机制及控制研究

针对五阳矿76#-2厚煤层专用回风巷道底板经常发生大变形破坏,通过研究厚煤层巷道底鼓机制及控制原理,提出对厚煤层巷道底板进行中、深部加固的治理思想控制底鼓.采用FLAC3D模拟了不同支护方法对底板的作用,研究表明:底板无支护,底板变形量为1.3～1.6 m,在采动应力扰动下,底板破坏范围将逐渐增大;采用锚网浆支护,底板塑性破坏区相应减少,但受到应力扰动的影响,底鼓量为0.7～1.0 m,仍不能满足生产需要;采用高强度锚索束分区注浆及混凝土条块耦合支护(锚混凝土浆支护),底板围岩塑性区明显缩小,底鼓量仅为0.24～0.38 m,达到控制底板变形的要求.通过对锚混凝土浆支护方法进行工程试验,结果表明:巷道两帮收缩量226 mm,底鼓量283 mm,分别减少了56.5％,83.4％,有效控制了厚煤层巷道底板的较大变形.     

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...     

高水平应力巷道连续“双壳”治理底臌实验研究

基于深井工程软岩巷道严重底臌这一状况,以河北陶二煤矿扩大区北大巷条件为工程背景,对连续"双壳"如何有效控制深井软岩巷道底臌进行了实验研究。通过现场地应力测量、解算,确定了巷道围岩应力状态,采用自行设计的双向加载试验台,进行深井软岩巷道不同侧压系数时底板围岩变形失稳特征的相似模拟实验,得到底板位移场变化规律及围岩应力分布状态。模拟实验结果表明:底板连续"双壳"加固巷道底臌量较原支护巷道平均减小53%;底板浅孔注浆(浅部壳体)提高岩体承载能力,深孔锚索束注浆(深部壳体)扩大岩体承载范围,浅深壳体共同承载、协同变形有效控制了底板围岩稳定。最后揭示了连续"双壳"治理底臌机理。     

强动压“三软”煤层巷道“卸-转-固”围岩控制技术

针对强动压影响下“三软”煤层巷道围岩控制难的问题,以仲恒煤矿“三软”煤层115-101回风巷为工程背景,通过现场调查、围岩松动和地应力测试,采用UDEC数值软件根据实际建立数值模型,研究了巷道变形破坏原因,并基于应力控制原理,提出受强动压影响的“三软”煤层巷道“卸-转-固”围岩综合控制理论。研究结果表明:115-101回风巷围岩松动圈范围0~5 m,应力峰值在深入围岩5~6 m处,采用“卸-转-固”围岩控制技术,在原有的29U型钢支护条件下,降低支护排距,根据煤层倾角及厚度设计并施工爆破卸压孔,在孔底连线安装炸药,利用自制的封孔设备将加固材料通过高压风压入钻孔进行封孔,实施爆破。爆破后,围岩应力重新分布,重新形成破碎区、塑性区和弹性区,并使应力集中的弹性区转移到围岩更深处,降低巷帮及底板浅部围岩应力集中,在巷道周围表层一定范围内形成低应力卸压圈,而在围岩深部形成了应力集中的自承载圈,集中应力主要由该自承载圈的岩体承担。该自承载圈的岩体处于围岩深部,基本处于三向应力状态,降低集中应力对巷道的破坏作用,稳定性得到很大提高。巷道围岩顶底板移近速率降低了79.43%,两帮移近速率下降了54.17%,巷道围岩变形量明显减少,有效控制了强动压影响下“三软”煤层巷道围岩变形。     

大雁二矿高应力软岩巷道底臌变形机理与支护的研究与实践

软岩巷道变形是软岩矿区影响煤矿安全生产的主要危害之一,大雁二矿二水平( 250m)高应力软岩巷道失稳变形的主要因素是底臌,文章对引起巷道底臌的原因以及底臌变形规律进行了分析,提出了针对现场切实可行的防治措施。