巷道层状岩层顶板破坏机理

利用东北大学自行开发研制的岩石破裂过程分析软件（RFPA^2D），分析了层状顶板巷道围岩的变形破坏特征，以及不同侧压条件下和不同厚跨比条件下层状顶板的破坏规律.结果表明，水平层状顶板开裂在岩梁中部是由下向上发展的，层状顶板的最终破坏形态与裂纹最终将形成向上扩展的3条主裂纹.随侧压的增大，水平层状岩层的破坏范围逐步减小，顶板岩层的位移逐步减小.岩梁的厚跨比对巷道顶板围岩的最终破坏状态有重要影响.     

采动巷道软弱顶板塑性破坏演化规律与支护方案

软弱顶板条件下,巷道在原岩应力与采动应力叠加作用下会出现深度较大的塑性破坏区,引发剧烈的巷道围岩变形,甚至出现冒顶隐患。为掌握采动过程中塑性区在软弱顶板中的演化规律,以敏东一矿回采巷道为工程背景,系统研究了采动前后巷道围岩塑性区分布与演化特征,结果表明:在本工作面超前支承压力和上区段工作面采空区侧向支承压力的叠加影响下,采动巷道周边两个主应力比值急剧升高,同时,受邻近工作面覆岩移动影响,巷道围岩周边应力中的最大主应力方向也将发生大幅度的偏转。伴随着软弱顶板采动巷道围岩主应力大小和方向的不断演化,最大塑性破裂深度逐渐扩展且朝向顶板,塑性区扩展过程中会出现隔层分布现象,顶板剧烈变形主要是由塑性破坏产生,各层位顶板的破裂顺序依次为浅部塑性破坏、高位软岩塑性破坏和中位岩层的破裂。中部层位的断裂破坏一般滞后于高位穿透塑性区的形成。期间巷道围岩出现严重的非均匀性大变形,支护难度极大。据此提出了以注浆锚索为核心的顶板控制方法,注浆层位应主要集中在采动期间发生高位穿透塑性破坏的层位,注浆覆盖范围应不小于高位穿透塑性破坏的分布范围,巷道顶板变形监测结果表明,顶板控制效果良好,顶板未出现安全隐患且变形量在允许范围内。     

软弱互层复合顶板动压巷道锚杆索破断规律研究

软弱互层复合顶板动压巷道支护与围岩稳定性控制技术一直是工程现场及科研院所研究的热点及难点问题之一.基于皖北矿区某矿Ⅱ7324N工作面回风巷顶底板岩性及工作面在推进过程中巷道矿压显现规律与锚杆(索)破断特征,判定该巷道属于下软上硬的软弱互层复合顶板动压巷道.针对巷道内锚杆(索)破断特征与规律分3个区域进行分析,总结了降低...     

伏岩煤业3206工作面厚层软弱顶板巷道围岩控制技术

为保障伏岩煤业3206工作面厚层软弱顶板巷道围岩的稳定,采用UDEC数值模拟软件分析了巷道围岩裂隙发育规律及塑性区的分布特征,基于数值模拟结果,结合巷道围岩的具体特征,确定了顶板采用高密度长锚索加固,帮部采用短锚索加固,帮角采用单体加强锚杆的支护方案。现场应用表明,采用该支护方案后,在掘进期间,巷道顶底板相对移近量为142 mm,两帮相对移近量为133 mm,保障了厚层软弱顶板巷道围岩的稳定。     

侧压系数对巷道变形及周边应力分布规律影响

为了确定侧压系数对巷道变形与周边应力分布规律的影响,使用岩体力学、FLAC3D有限差分数值模拟软件对1<λ<3与λ>3下圆形巷道顶板下沉量、底鼓量、左帮位移和右帮位移以及周边应力分布的影响进行了研究.结果表明,当1<λ<3时巷道周边应力为压应力,当λ>3时巷道周边应力既有压应力又有拉应力,且2种情况下周边应力分布基本上都以巷道中心呈对称分布;随着λ的增大巷道的右帮位移、左帮位移、底鼓量都增大,两帮位移比较接近,顶板下沉量随着λ的增大而减小.通过工程实例得到较大侧压下仅考虑顶压作用的传统支护设计不能有效地控制巷道帮部变形及底鼓,可选用能抵抗侧压的支架与加强帮部支护方式来控制巷道变形.     

亭南煤矿巷道复合顶板破坏规律分析

介绍了前人对复合顶板的众多定义,并结合各定义的总结,给出了一个更为切合实际的复合顶板的概念,根据在复合顶板破坏前及破坏的临界状态顶板各岩层的变形曲率相同,将顶板所受的荷载分配到各岩层中,进而分析复合顶板各岩层的受力状态。结合亭南煤矿204辅助运输巷验证了复合顶板的失稳破坏规律。     

煤巷复合顶板变形破坏规律分析

基于现场实测巷道顶板变形规律提出了一个更为切合实际的煤巷复合顶板的概念。基于煤巷复合顶板破坏前及破坏的临界状态各岩层的变形曲率相同条件下,将顶板所受的荷载分配到各岩层中,进而分析复合顶板各岩层的受力状态。根据复合顶板的受力特征及其变形破坏规律,一般认为,复合顶板中软弱夹层因其自身强度低、厚度薄,巷道开挖后先将破坏,降低了顶板的整体刚度,使顶板结构弱化,从而产生较大的二次变形,随着顶板中的其他岩层应力变化,若顶板能够承受围岩荷载,则经应力变化顶板变形趋于稳定;若顶板不能够承受围岩荷载,则经应力变化顶板剧烈变形并失稳,提出了复合顶板有经过结构承载调整—结构刚度弱化—结构失稳的变形破坏规律。     

巷道层状岩层顶板破坏机理

为了有效了解巷道层状岩层顶板的破坏机理,通过阐述岩石破裂过程分析软件RFPA,对具体的数值模型和参数进行设计,最后对围岩的变形特征和顶板的破坏机理进行讨论,以满足煤矿企业的安全生产需要。     

复合顶板巷道破坏机理及支护技术研究

为缓解五凤煤矿复合顶板巷道支护的困难局面,通过理论分析、数值模拟,对复合顶板巷道变形破坏机理及相应的支护技术进行了研究,提出了锚喷支护设计方案(破碎段仍采用工字钢加强支护的方式)。数值结果表明,采用上述设计的支护方案,巷道围岩取得了良好的控制效果。     

软弱煤岩复合顶板巷道破坏机理与支护技术

为解决软弱煤岩复合顶板巷道支护困难的问题,采用现场调查、实验室试验、理论分析、数值模拟分析研究了某矿16402回风巷变形破坏规律。研究表明:软弱煤岩复合顶板巷道顶板不协调变形、片帮严重、支护结构破坏是由高应力导致的围岩流变、地质条件差、水的影响和围岩结构不合理造成的。据此,提出了从改善围岩应力大环境和控制淋水出发的巷道优化设计方案,应用工程实践后的结果表明,巷道围岩变形和破坏得到了有效的控制。     

松软顶板大采高工作面矿压显现规律及支架适应性研究

松软顶板大采高工作面因其采高加大煤壁易片帮,松软顶板更会增大冒顶几率,若支护不当,将会严重影响工作面的安全回采,针对此问题,通过实验室岩石力学实验,初步确定各岩层岩石力学参数,明确顶板类型;通过FLAC3D数值模拟,得到了松软顶板大采高工作面回采过程中超前支承压力分布特征;在获得以上研究结果的基础上,结合矿压理论建立顶板控制力学模型,分析松软顶板下支架工作阻力;最后对工作面支架的适应性进行监测,实测来压期间支架平均工作阻力与计算结果基本吻合,实践表明研究结果可以在类似条件下推广应用。     

不同侧压系数对软岩巷道的影响

以内蒙古孙家壕矿为依托,运用FLAC~(3D)进行数值模拟,模拟了在不同侧压系数情况下,软岩巷道围岩的塑性区域和变形情况,通过分析、比较,得出侧压系数对巷道的影响规律,为煤矿安全提供一定的理论依据。     

让压与锚注法在软岩巷道中的研究与应用

神火煤电公司葛店矿-600 m轨道大巷属于典型的软岩巷道,围岩具有大变形、高压力的特点,锚网喷加锚索等常用的支护形式已难以控制巷道围岩.软岩巷道可锚性差是造成锚杆锚固力低和失败的主要因素,提出利用锚杆兼做注浆管,可实现锚注一体化.基于数值模拟和现场观测,采用先让后抗的原则,在合适的时机进行了锚注支护.让压与锚注法在-600 m轨道大巷的应用结果表明:该技术能有效控制软岩巷道围岩的变形,是一个支护的新途径.     

高地压软岩巷道围岩强化控制技术

结合祁南煤矿6#煤组上山的工程实例,提出治理高地压软岩巷道大变形的强化控制原理路线:强化锚杆承载性能、强化围岩体强度和弱化区补强支护,运用FLAC2D5.0数值模拟软件,并结合现场工业性试验,对高地压软岩巷道进行了支护设计,现场监测结果表明,巷道支护状况良好,成功解决了6#煤组上山高地压软岩巷道的大变形失稳问题。     

林南仓矿软岩巷道支护技术研究

随着林南仓矿开采深度的增大,巷道所处应力水平不断增大,巷道矿压显现剧烈,围岩变形严重,尤其是高应力条件下的泥质软岩巷道支护变得越来越困难。通过对林南仓矿高应力下深部软岩巷道破坏机理,巷道围岩矿物成分和主要围岩物理力学性质的分析,提出了采用拱顶锚杆前期临时后期永久支护、金属拱形支架、壁后混凝土充填、墙体补强锚索和注浆锚杆耦合协调支护,对巷道变形进行有效控制。通过FLAC3D数值模拟,确定了林南仓矿深部高应力软岩巷道围岩的变形破坏特征,并验证支护设计的可行性和优化支护参数。通过巷道变形监测,表明新型支护体系有效地控制了深部软岩巷道围岩的大变形和底臌,维持了巷道的长期稳定,取得了良好的技术经济效果。     

采空侧巷道围岩应力分析与控制技术研究

常村煤矿S6-1皮顺为深部采空侧大变形巷道,亟需一种新的科学支护方式提高巷道围岩稳定性.通过分析煤层工作面工程地质条件,确定了包含煤层、顶板、底板的四种岩性试样进行物理力学试验,将试验结果赋值到UDEC模拟软件中模拟工程现场煤柱应力分布和巷道变形规律.结合现场情况和模拟结果,设计不同的切顶卸压方案并进行数值模拟对比.模...     

孔隙水压力对高应力软岩巷道稳定性影响的数值仿真

为了研究孔隙水压力对深部高应力软岩巷道围岩稳定性的影响规律,利用有限差分程序对不同孔隙水压力工况下深部软岩巷道围岩稳定性及孔隙水压力分布规律进行了数值仿真,结果表明:随着孔隙水压力的增加,围岩应力集中程度及其影响范围呈增加趋势,顶底板集中区到巷道中心点的距离逐渐趋于定值;随着孔隙水压力的增加,围岩位移量增加,其趋势为:两帮明显大于顶板,顶板大于底板,围岩治理的重点在于两帮收敛变形控制。     

复合顶板松软煤层巷道变形破坏机理及合理支护设计

依据巷道围岩物理力学条件,结合数值模拟对复合顶板松软煤层巷道变形破坏机理进行分析,结果表明:巷道变形破坏原因主要是由于原有支护缺乏主动支护作用,复合顶板和松软煤帮物理力学性质差,在围岩应力作用下,顶板易离层、冒落,两帮易片帮、下沉,并且两者相互影响、相互作用。为此提出了在巷道掘进过程中采取的支护对策并对回采巷道进行合理支护设计。     

深井软岩巷道底鼓机理与钻孔卸压技术研究

为解决深井开采条件下软岩巷道的底鼓问题,以青云煤矿020202运输平巷为工程背景,建立巷道底鼓力学模型,理论分析了巷道底鼓的特征及其影响因素,通过分析得出：在岩石处于极限平衡的塑性状态下,当集中应力超过岩石的承载能力后,平衡状态被破坏,底板岩石沿底板剪切滑动面被挤出,最终达到新的平衡,从而引起底鼓。通过弹塑性理论分析得到卸压范围与巷道底鼓量之间的关系,并根据煤矿实际地质条件,提出巷道帮部钻孔卸压的方法,使巷帮应力峰值点向深部转移。采用FLAC^3D数值模拟方法,分析了不同卸压钻孔深度对巷道围岩应力场、塑性区及顶底板位移的影响,最终确定卸压钻孔合理深度为4 m。现场工业性试验结果表明：巷道围岩变形得到了有效控制,取得了较好的经济效益。