潞宁煤矿深部巷道原岩应力分布规律研究

针对潞宁煤矿深部巷道地质条件复杂等问题，文章通过原岩应力原位测试技术开展相关测试。结果表明，潞宁煤矿深部巷道原岩应力场为最大水平主应力主导型应力场。文章分析了潞宁煤矿深部巷道最大主应力与最小主应力之差与垂直主应力的比值等不同侧压比及最大剪应力随埋深变化规律，为潞宁煤矿巷道布置及支护设计提供可靠基础参数。     

深部矿井下山采区底板巷道跨采技术研究

针对平煤十矿采区底板回风下山巷道工程地质条件,通过数值计算研究了深部回风下山底板巷道变形破坏严重的主要原因、跨采前后底板巷道围岩应力场和位移场以及跨采期间巷道围岩变形规律。研究结果表明,原岩应力高、围岩岩性差以及工作面采动影响,是采区回风下山巷道围岩变形失稳破坏严重的主要原因。跨采前巷道底板应力场呈"泡形"分布规律,巷道围岩最大应力集中系数为2～3;跨采后底板巷道围岩应力恢复到原岩应力。跨采期间底板巷道围岩移近量为底板巷道与跨采工作面水平距离L的单调递增函数。研究结论对于实现采煤工作面安全跨采提供了技术支撑。     

地应力实测在巷道支护优化中的应用

鲁西南某煤矿地应力实测结果表明最大水平应力方向与工作面巷道夹角一般在40o~70o左右,最大水平应力对巷道稳定性影响较大。为保证矿井安全生产,在不改变采区设计情况下,基于地应力实测结果采用大型岩土类三维分析软件3D-FSM·DDM间接边界元数值系统探求原岩应力与锚杆支护强度的关系,为巷道支护优化提供科学依据。     

动力现象频发矿区地应力测量及分布规律研究

为分析吕梁矿区动力现象频发的问题,通过理论分析和现场实测的方法对井下地应力测量及分布规律进行研究,采用应力解除法对井下的原岩应力进行测量,得到该矿区地应力分布规律,分析研究地应力与动力现象频发的相关性。结果表明:吕梁矿区地应力场以水平构造应力为主,并且水平应力的影响具有明显的方向性;最大水平主应力方位角集中在96.96°～109.11°,与工作面巷道轴向夹角较大,平均为77.85°,是引起动力灾害频发的原因。     

基于矿山工程地质特点的岩爆防治措施研究

以宜昌某磷矿工程的岩性和地质环境为基础,结合现场的岩爆特性和室内试验,分析引起该矿山开采时产生岩爆的主要原因,并提出岩爆防治措施。研究结果表明:(1)矿山在水平构造应力环境下,顶板含有硅质白云岩的岩体具有较强的岩爆倾向性;(2)由于开拓巷道的几何尺寸比采区的几何尺寸要小很多,采区的围岩应力受开采引发的多因素影响,致使采区的岩爆率与岩爆烈度相对比其在开拓巷道的大;(3)针对矿区特殊的初始应力与地质构造环境,可通过降低开采引起的围岩应力集中程度和加强矿山安全管理措施对矿山岩爆进行防护。     

煤矿井下应力场类型及相互作用分析

基于原岩应力场与采动应力场,提出支护应力场的概念,即支护在围岩中产生的应力场与在支护体内部产生的应力场,并指出3种应力场构成了煤矿井下综合应力场.在井下实测数据的基础上,研究了煤矿井下原岩应力,特别是构造应力的分布特征;采用数值模拟方法,分析了掘进工作面、巷道及采煤工作面周围应力分布特征与规律,采动集中应力的大小;计算了预应力锚杆支护、单体液压支柱及金属支架在围岩中产生的应力场.分析计算了锚杆杆体、托板及钢带等支护构件中的应力大小与分布特征,并对比分析了原岩应力、采动应力及支护应力的量值.论述了原岩应力场对采动应力场的影响,以及采动应力场与支护应力场的相互作用与关系.     

张集煤矿北区原岩应力实测与分析

采用应力解除法,对张集煤矿北区测点的原岩应力进行实测和分析,得到了各测点原岩应力的大小和方向。结果表明,张集煤矿北区的最大水平主应力分别约为最小水平主应力的1.65~2.79倍和垂直应力的2.58~2.66倍,原岩应力的分布对深部煤矿岩层的变形破坏形式和矿压显现规律均有较大的影响。根据实测发现原岩应力的最大水平应力方向为NWW-SEE方向,为减小原岩应力对巷道围岩稳定性的影响,巷道走向宜布置为NWWSEE方向。张集煤矿原岩应力的实测和分析对揭示矿压显现规律具有重要意义,对巷道走向布置具有参考价值。     

深部特厚煤层对采对掘巷道围岩综合应力场演化研究

深部特厚煤层对采对掘巷道受高应力及多次强烈采动影响,应力环境复杂,围岩控制难度大,井下综合应力场演化对于巷道支护方式及参数的确定有益。以麻家梁煤矿14103辅运副巷为工程背景,采用井下实测、理论分析和数值模拟方法,揭示巷道围岩原岩应力场、采动应力场、支护应力场及位移场演化规律。实测得出麻家梁煤矿巷道围岩原岩应力场分布特征;揭示出相邻工作面回采滞后采动影响阶段是巷道围岩采动应力增加的主要阶段;锚杆锚索施加高支护应力可在围岩中形成稳定承载结构。基于应力场、位移场综合分析,得出14103辅运副巷围岩采动应力增加先于巷道变形的增加;受二次采动应力作用,围岩发生扩容变形,出现应力增加不明显而变形显著增大的现象,揭示出采动应力场、支护体受力及位移场时空演化相互关系。该结果对巷道布置方式及支护方案提供了依据。     

深部高应力矿井原岩应力测试与生产影响分析

本文通过应力解除法在郭屯煤矿巷道中选取了4个测点,进行原岩应力测试,分析原岩应力分布规律以指导矿井更加安全高效的生产。结果显示:最大主应力为水平应力,方向为119.03o～122.01o;工作面巷道掘进方向与最大水平应力已接近垂直,水平应力对巷道围岩控制和底板破坏深度影响严重。     

基于岩爆发生条件的原岩应力反分析方法

岩体中存在大量的微裂纹,岩爆发生时,塑性损伤区内微裂纹扩展生成宏观裂隙,从而有岩块脱离并崩出。通过测定崩出岩块的厚度,估算出塑性损伤区深度。统计多个巷道发生岩爆时崩落最大岩块厚度、巷道半径和塑性区半径,得到崩落岩块厚度与塑性损伤区深度的比值k0的关系式。根据损伤力学和极值点失稳理论,对圆形洞室岩爆进行解析分析,进而对岩爆的解析解做了进一步简化,可通过简单的测量岩爆时巷道半径,岩石的相关参数,快速反算出原岩应力的大小,从而形成一种新的原岩应力反分析方法。此方法计算岩爆远场应力值与已有原岩应力实测值基本一致,对发生岩爆的远场应力分析具有参考价值。     

煤矿典型砂岩的单轴压缩试验研究

利用伴有声发射检测的RMT岩石力学试验系统、数值模拟等手段,研究煤矿采区内不同尺寸砂岩受力变形过程中的应力、应变、抗压强度等参数的变化规律及破坏形式,并在此基础上分析岩样的岩爆倾向性,为采区内巷道的开拓和煤矿岩石的安全采集提供一定的指导意义。     

北皂煤矿海域扩采区地应力测量与分析

基于北皂煤矿海域扩采区为三软地层,为了合理布置巷道,解决巷道支护较困难问题,采用地应力解除法,使用空芯包体应力计对海域扩采区进行了地应力测量,通过对所测数据进行分析得到了北皂煤矿海域扩采区水平构造应力与垂向应力的比值平均为1.56,地应力场以水平构造应力为主,最大主应力方向为北偏东约45,°因此建议巷道轴线方向应尽可能沿北东方向布置。     

基于应力及能量条件的岩爆发生机理研究

为了研究深井硬岩巷道岩爆发生的机理,结合大台井玄武岩区岩爆工程实践,分析了区域构造应力场特征,研究了区域内煤岩体的弹性潜能分布特征.从构造应力和能量的角度出发,分析了具有岩爆倾向性的巷道围岩产生岩爆时应具备的应力条件和能量条件.研究结果表明,在具有岩爆倾向性的岩体中掘进巷道,岩爆的产生应同时具备所需的应力条件和能量条件,岩爆的位置和剧烈程度与最大主应力方向有关.研究成果将对大台井岩爆防治,深部开采的水平大巷布置和巷道支护等提供理论依据.     

煤矿开采中的地应力特点与运用分析

对煤矿开采中地应力的特点进行了分析,结合煤矿开采实际情况对于原岩应力进行实地测量,通过巷道原岩应力实测结果分析得出,一些准备巷道设置的方向和最大水平主应力的方向相互垂直。因此,在这些巷道两帮位置处均需进一步强化了锚网支护,确保煤矿开采的安全性。     

大倾角中厚煤层采区巷道围岩稳定性分析

在高地应力和采动影响下,大倾角煤层采区巷道矿压显现突出,存在顶板垮落、片帮、底鼓、支架弯曲大变形、锚杆拉断等现象。以石洞沟煤矿31321、31325工作面运输巷为研究对象,现场监测了巷道围岩完整性、塑性区、松动圈、变形量,理论估算了巷道的变形量,研究得出：采区巷道松动区、塑性区范围为2.5 m;巷道在采动影响下侧帮及顶板均属于Ⅲ类中松动圈一般围岩,未受采动影响下巷道侧帮及顶板均属于Ⅱ类中松动圈较稳定围岩,采动形成的煤壁前方支承压力降低了围岩的等级;巷道开挖后改变了原岩应力场,围岩产生变形,变形可分为3个阶段,2个月左右逐渐趋于稳定,且可理论计算巷道的变形量。     

深部巷道围岩变形与破坏特征

针对某矿深部巷道片帮严重、冒顶频发等变形破坏严重、支护困难的具体情况,通过理论分析深部巷道周围的应力场分布状态,结合有限差分数值计算软件FLAC3D对深部巷道围岩变形破坏的发展过程进行了研究,通过对比不同原岩应力水平下圆形巷道塑性区的发展过程以及巷道围岩的形变特征,研究发现巷道埋深增加引起巷道围岩破坏的位置上移,多表现为顶部和靠近顶部的两帮围岩破坏,指出了受水平构造应力影响的深部巷道围岩破坏特征以及防止围岩大变形的措施。     

套孔应力解除法深度选取的复变函数分析

为了避免巷道开挖对原岩应力场的影响,钻孔的深度即应力解除深度应满足一定的标准,通常按照以往经验取3倍以上的巷道水平跨度。利用复变函数解法,通过保角变换、柯西积分求出直墙半圆拱型巷道的复应力函数,分析巷道开挖对周边原岩应力的影响,为应力解除深度的合理选取提供理论依据。最后,对不同解除深度下测得地应力数据的修正提出了意见。     

大地精浅埋深矿井地应力测试及应用

以大地精浅埋深矿井为测试对象,采用自主研发的地应力测量装置进行原岩应力测量,分析矿井地应力场分布特征,得出大地精浅埋煤层形成σH型原岩应力场,最大主应力方向在N40.3°E～N52.1°E。根据地应力测试成果,优化采区巷道布置,把采区大巷与工作面回采巷道布置方位作出调整,回采巷道走向与最大主应力方向近似平行,解决了回采过程两煤帮片帮问题;基于地应力测试数据,采用FLAC3D数值软件,分析不同支护方案对巷道围岩稳定的影响,提出综采工作面巷道优化设计,现场应用表明既保证了巷道安全,又节约了支护成本,提高了掘进进尺,取得了良好的技术经济效果。     

地应力分布对动力灾害的影响规律分析

为研究地应力分布特征对煤与瓦斯突出的影响规律,采用理论分析和现场实例验证相结合的方法,即通过数值模拟方法分析原岩应力的分布对采动应力场、煤岩体的物理力学性质等要素的影响,探究应力方向对采面回采突出危险性影响规律,并结合桑树坪煤矿南一采区实测数据加以验证。研究结果表明,当最大应力方向垂直于巷道掘进或采面回采方向时,工作面前方应力集中现象更明显、卸压破坏区范围更大、煤体孔隙率更低,工作面发生突出危险率也更强。并结合桑树坪煤矿南一采区煤与瓦斯突出现象与地应力实测数据,验证了当最大主应力方向垂直于推进方向时突出危险性更大。     

深井大松动圈软岩巷道支护技术

针对车集煤矿23下部采区复杂的围岩条件及原支护形式下的巷道破坏情况,对23下部采区轨道下山的地应力及围岩松动圈进行了测试,测试结果表明巷道水平应力大于垂直应力,地应力特征为水平应力场型,巷道围岩松动圈属于大松动圈软岩巷道。依据连续梁支护原理,采用大锚杆配合纵横向钢带交错联合支护方式,并强化了帮部的支护,实现了巷道围岩的整体控制,有效地防止了巷道的围岩变形,取得了较好的支护效果,为相似条件下的巷道支护提供一定的技术借鉴。