岩石巷道底鼓机理及影响因素分析

为研究巷道发生底鼓的机理,采用理论分析、模拟实验等方法,分析了底板岩层结构与物理性质、围岩应力状态、开采扰动、水理作用、支护结构等5种因素对巷道底鼓的影响,研究了一般巷道底鼓和动压巷道底鼓机理。基于此,提出复杂条件下巷道非线性、突变性、强动力性的底板岩层破坏演化及应力分布规律、巷道底鼓预防与治理时机是未来底鼓治理研究的重点。     

元甲煤矿软岩巷道底鼓机理及控制技术研究

针对元甲煤矿20101回采巷道底鼓严重破坏问题,通过对巷道底板围岩的矿物成分分析及物理力学强度测试,发现底板岩层中黏土矿物成分较多,易膨胀、软化,且底板围岩整体强度较差,是造成巷道底鼓严重的主要原因。根据元甲煤矿的工程地质条件,提出了打卸压槽的方案控制底鼓,利用FLAC3D数值模拟软件,研究了不同切槽深度下的巷道围岩应力分布及位移情况,确定出20101运输顺槽切槽卸压深度为2 m。现场工业实践结果表明,该方案有效控制了巷道底鼓,取得了良好的经济效益。     

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。     

松软底板巷道围岩控制研究

针对巷道底板软岩层出现强烈底鼓,运用FLAC3D模拟得出底板最大位移量;经在巷道底板切垂直卸压槽,减小顶板通过两帮传递到底板上的压力,有效减小了底鼓量.再对卸压槽灌浆加固,分解两帮的挤压应力,使其向巷道围岩深部转移,进而将底板和两帮的位移量控制在合理范围内,并经现场应用证明了该方法的合理性.     

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。     

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。     

回采巷道底鼓控制机理分析

建立了回采巷道底鼓力学模型,借助于MathCAD软件得到了底板应力应变解析解。由于煤岩为脆性材料,且参与底鼓的底板浅部岩层多为单向或两向受力状况,因此以最大线应变强度理论为煤岩破坏准则,分别研究了水平应力占主导作用和垂直应力占主导作用时底板岩层失稳破坏规律。针对底板岩层变形破坏规律,提出了相应的底鼓控制准则。     

煤矿回采巷道底鼓变形分析及其破裂过程模拟

文章建立了巷道围岩变形的力学模型,基于软岩的膨胀理论与层状底板的应力状态,分析软岩回采巷道底鼓发生过程,计算膨胀引起的底鼓量.为进一步分析软岩巷道底鼓过程,考虑软岩的蠕变特性及非均质性.在岩石破裂过程分析系统(RFPA)的数值模型中,引入蠕变模型及非均质系数,对软岩巷道的变形和底鼓破裂过程进行数值模拟.从数值模拟结果中可以看出,在水平恒定荷载及岩体蠕变作用下,巷道围岩的应力集中造成巷道底板岩层的初始破坏,底板岩层出现初始离层;垂向荷载下降,导致巷道底板出现破裂并发生扩展,加快巷道底板岩层向巷道内移动速度,致使底板发生离层;随着时间的变化,底板岩层的强度值不断衰减,造成巷道底板岩层不断向巷道内鼓出,产生挤压流动性底鼓.     

孤岛工作面软岩巷道底鼓机理及控制技术

阳煤五矿8410工作面为孤岛工作面,回进风巷道沿顶板掘进,底板为软岩,巷道受上覆岩层重力及采动影响极易发生底鼓。为防止底鼓产生危及安全生产,运用薄板理论建立软岩巷道底板力学模型,推导出底板岩层的应力状态与失稳临界条件,进而提出了孤岛工作面软岩底鼓机理,为底鼓控制及治理提供理论依据,并针对性地提出底鼓控制及治理相关技术,为同类巷道底鼓的治理提供借鉴。     

近距离煤层回采扰动下巷道分区段底鼓控制方法研究

针对近距离煤层开采过程中下伏煤层巷道底鼓问题,采用数值模拟与现场监测相结合的方法,对某矿近距离煤层巷道底鼓控制方法进行了研究。结果表明：随着上伏煤层工作面推进,下伏煤层巷道所受应力表现为先增加后减小特征,应力峰值出现在工作面距巷道15 m时,此时巷道最大垂直应力达28.5 MPa,巷道顶底板及两帮位移分别达195 mm、773 mm与135 mm,巷道底板变形最为严重。根据研究结论提出了巷道底板切槽卸压与“U型钢+反底拱”加强支护相结合的分区段底鼓控制方法,给出了合理的切槽卸压参数。现场实践表明,巷道底板切槽卸压段与加强支护段的底板最大垂直位移分别降低62.1%和58.1%,实现了近距离煤层巷道底鼓的有效控制。     

基于FLAC3D的沿空留巷巷道底板变形规律分析

为了研究沿空留巷巷道底板变形规律,理论计算了沿空留巷底板变形,主要包括弹塑性变形产生的底鼓量、扩容产生的底鼓量、流变产生的底鼓量以及遇水产生的底鼓量;然后采用FLAC^3D数值模拟软件,分析了不同采动位置处沿空留巷底板的应力分布、沿空留巷巷道塑性区变形规律。采用“十”字交叉法对一次回采前超前影响期巷道围岩变形情况进行了分析。     

构造应力影响下半煤岩巷底鼓机理及防治技术

以曙光煤矿集中轨道巷为工程背景,分析了围岩性质、构造应力和水理作用对底鼓的影响。结合数值模拟和工程实践分析了底板无支护时,水平应力作用下巷道周边应力分布及塑性区发育情况,阐述了巷道底鼓机理并提出治理巷道底鼓的措施,通过优化现有支护参数,提高顶板及两帮煤体的承载能力;消除水对底板的影响;增强底板岩体的强度,减少底鼓变形量。     

底角锚杆在深部软岩巷道底鼓控制中的应用研究

底鼓作为深部软岩巷道围岩变形与破坏的主要形式之一,一直困扰着贵州开磷集团马路坪矿。通过对700m中段运输大巷变形状况的实地调查,以及对底鼓因素的理论分析,同时运用数值模拟方法,研究底角锚杆在控制底板变形中的受力特征,从而提出底角锚杆控制底鼓的工作机理。通过对三种底锚形式(单排底锚、双排底锚以及垂直底锚)的数值模拟对比,得出如果在高地应力情况下,安设垂直底锚能够防治由于较高的应力集中而形成的剪切破碎带随着破坏的发展、剪切带贯通而形成的楔形破坏。同时加设双排底锚,利用材料自身的抗剪强度,切断底板基角部位的塑性滑移线,使应力向岩体深部传递,最终有效地控制巷道底鼓。     

袁店一井大断面软岩上山底鼓综合治理技术

针对大埋深大断面软岩巷道围岩变形严重,反复维修工程量大,底鼓突出的问题,结合工程实践,分析了巷道的底鼓的变形机理,并采用数值模拟方法研究巷道的变形破坏规律及影响因素。给出了大断面软岩上山底鼓治理技术方案,确定了锚注联合支护技术的设计参数。现场应用表明,采用锚索、底脚底板注浆锚杆和槽钢耦合支护底鼓控制方法,有效地控制了巷道的底鼓变形,取得了良好的围岩控制效果。     

半煤岩软底巷道底鼓控制技术

已15煤岩软底巷道底鼓一直是困扰平煤集团三环公司的重大问题．以该巷道大范围内的岩体为研究对象，通过对巷道底鼓影响因素的理论分析，得出围岩性质、地质构造和支护形式是产生底鼓的主要因素，提出了锚注加固底板控制巷道底鼓的方案，并对其支护加固机理进行了研究分析．采用数值模拟软件，对巷道使用普通锚网支护和锚注支护加固底板的围岩变形破坏规律进行了数值模拟，对锚注加固底板前后围岩的应力、位移及塑性区的变化情况进行了系统的分析．现场结果表明：锚注加固技术显著提高了底板岩体的强度和承载能力，极大的提高了巷道的支护效果，有效的控制了半煤岩软底巷道的底鼓变形．     

半煤岩软底巷道底鼓控制技术

己15半煤岩软底巷道底鼓一直是困扰平煤集团三环公司的重大问题．以该巷道大范围内的岩体为研究对象,通过对巷道底鼓影响因素的理论分析,得出围岩性质、地质构造和支护形式是产生底鼓的主要因素,提出了锚注加固底板控制巷道底鼓的方案,并对其支护加固机理进行了研究分析．采用数值模拟软件,对巷道使用普通锚网支护和锚注支护加固底板的围岩变形破坏规律进行了数值模拟,对锚注加固底板前后围岩的应力、位移及塑性区的变化情况进行了系统的分析．现场结果表明：锚注加固技术显著提高了底板岩体的强度和承载能力,极大的提高了巷道的支护效果,有效的控制了半煤岩软底巷道的底鼓变形．     

综放工作面煤柱巷道软岩底板非对称底臌机理与控制

针对综放工作面煤柱巷道非对称底臌剧烈、支护维护困难、起底工程量大等难题,以大南湖一矿综放工作面煤柱巷道为工程背景,采用理论分析、数值模拟、现场试验等综合研究方法,分析了煤柱巷道围岩周边应力环境特征及其作用下的变形破坏形态。结果表明:煤柱巷道底板强度低下以及在采动影响下围岩应力环境出现非均匀现象,进而导致巷道底板塑性区出现非均匀分布,是造成非对称底臌的内在原因;底臌变形规律监测结果显示,非对称底臌程度与放煤厚度有内在联系,放煤厚度在5.9 m范围内,放煤厚度越大,基本顶岩层破断偏转角度亦越大,巷道围岩周边主应力比值、主应力旋转角度等参数越大,底板塑性破坏引起的非对称底臌变形越剧烈;底板最大塑性破坏深度位置随着主应力方向旋转角度的增加,逐渐向巷道中部位置移动,导致底臌变形最大位置分布不同,同时,煤柱巷道的这种底臌变形可控性较差,现有技术条件下企图采用高强支护是不可行的,控制上应以适应底臌变形为主;然而,当放煤厚度超过5. 9 m,基本顶岩层有沿煤柱边缘失稳切落的可能,巷道围岩应力环境趋于原岩应力状态,巷道围岩塑性区分布范围大幅降低,底臌变形较小。据此,以巷道非对称底臌规律为依据,提出了以调整采掘关系、优化巷道底臌硬化方案为主的底臌控制对策,现场应用效果良好,底臌变形量有效减少的同时,巷道底臌处理工作量亦大幅降低。     

义棠煤业巷道底鼓切槽控制技术研究

针对100505工作面回采巷道底鼓的问题,通过建立力学模型,分析了底鼓的成因并提出了切槽卸压防治底鼓的措施,计算出了卸压槽的具体尺寸.利用FLAC3D数值模拟试验,得出了切槽宽度越宽,底鼓控制效果越好的结论,但巷道两帮及顶板变形量增加的特征,结合理论计算及数值模拟结果,确定了巷道切槽最佳尺寸;并在现场进行了工业试验,切槽切槽后150 d巷道最大底鼓量仅为73 mm,底鼓防治效果显著.     

深部软岩巷道底鼓破坏机理及支护对策研究

该文通过研究软岩巷道底鼓的力学机理并对底鼓机理进行了分类,获取了软岩巷道底鼓的主要影响因素;提出了控制底鼓的支护措施;在此基础上通过数值模拟优化了支护参数,提出了一种新型控制底鼓的支护技术—锚网喷+锚索+底角锚杆支护技术。工程实践表明:在复杂的软岩支护中,该技术取得了令人满意的效果,能有效控制巷道底鼓。     

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。