综放大断面回采巷道底鼓诱因分析及控制技术

针对中煤平朔井工一矿4107等综放面回采巷道剧烈底鼓现象,分析了综放大断面回采巷道围岩条件及底鼓发生机理,提出了"卸压与加固联合"的底鼓控制措施,即开凿卸压槽与优化帮角锚网支护参数相结合,通过现场实测巷道底板破坏深度,确定卸压槽开凿深度为0.6~0.8m。工程实践表明:巷道最大底鼓量为227mm,最大底鼓速率为38.5mm/d,底鼓量及变形速率均在可控范围之内,确保了大断面回采巷道围岩的稳定。     

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。     

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。     

综放大断面回采巷道底鼓诱因及控制技术

 摘要：针对中煤平朔井工一矿4107等综放面回采巷道剧烈底鼓现象,本文分析了综放大断面回采巷道围岩条件及底鼓发生机理,继而提出了“卸压与加固联合”的底鼓控制措施,即开凿卸压槽与优化帮角锚网支护参数相结合,通过现场实测巷道底板破坏深度,确定卸压槽开凿深度为0.6～0.8 m。“卸压与加固联合”的底鼓控制方案工程实践表明：巷道最大底鼓量为227 mm,最大底鼓速率为38.5 mm/d,底鼓量及变形速率均在可控范围之内,确保了大断面回采巷道围岩的稳定。     

高应力巷道底板卸压槽防治底鼓的机理研究及实践

随着煤矿开采深度的增加,高地应力巷道的底鼓问题越来越突出,针对这种现状,根据强弱强结构原理深入分析了底板中部卸压槽支护技术机理,在巷道围岩高强度支护的基础上,采用了底板中部卸压槽支护技术解决高地应力巷道底鼓问题。由于底板中部卸压槽施工工序复杂,施工困难,在巷道卸压支护中很少应用,为了解决施工问题,底板中部卸压槽采用了二次爆破技术,并优化技术施工方案,平行作业,保障了施工进度,成功解决了底板中部卸压槽的施工难题。现场工业试验表明,高应力巷道周围岩体的变形得到了有效地控制,采用卸压槽支护技术有效地解决了高应力巷道底臌问题,维护了巷道的稳定性,保证了矿井的安全生产。     

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。     

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。     

回采动压影响巷道底鼓防治

针对某矿工作面巷道受回采动压影响发生底鼓的具体情况,分析了巷道底鼓的主要原因,设计了巷帮加强支护与新开卸压槽联合控制底鼓的措施,通过现场工程试验,解决了工作面巷道底鼓严重的问题,总结了巷道加固段底鼓防治的效果,为该类巷道底鼓治理提供了成功的施工经验。防治结果表明:巷道无措施加固段底鼓量是巷道加固试验段底鼓量的1.7倍,有效降低底鼓变形量47%。     

厚煤层开采切槽卸压控制底鼓技术研究

针对某矿厚煤层开采巷道底鼓问题,研究采用现场监测与理论分析相结合的方法对巷道底鼓机理及其控制技术进行了研究。结果表明：采动压力影响下,巷道底板破坏宽度达1.65 m,底鼓量达270 mm,在底板两帮剪切力的作用下,致使底板软弱岩体沿剪切面凸起形成底鼓。底板切槽形成的“强-弱-强”结构,可以限制巷道底鼓变形的发展。基于切槽卸压机理,提出了“巷道顶帮锚索+锚杆+网带联合支护与底板切槽卸压”巷道底鼓控制措施。现场实践表明,该技术可有效控制巷道顶帮变形底板底鼓巷,可为类似条件矿山巷道底鼓控制提供工程借鉴。     

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评价开槽位置的优劣,并将以上3个指标与锚杆(索)锚固深度结合作为开槽深度的判别指标.根据模拟研究,帮角开槽且开槽深度为巷道宽度的60％时,应力梯度减小幅度最大、卸压防冲效果较好、开槽经济,结合锚杆(索)支护质量得到底板开槽防冲卸压优化方案:帮角处开槽,开槽深度为巷宽的40％.研究结果通过现场矿压现象得到了印证.     

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。     

安山煤矿软岩巷道底鼓机理及控制技术

为了有效控制吸水膨胀性软岩巷道的底鼓,以安山煤矿31煤四盘区主运大巷为研究对象,以载荷作用和水理作用为综合影响因素分析了巷道的底鼓机理,提出了卸压槽防治底鼓的措施。利用FLAC~(3D)数值模拟软件,研究了不同深度切槽下的巷道围岩应力分布与位移情况,进一步确定了卸压槽参数。研究表明采用切槽卸压减缓了巷道帮角应力集中效应,使得底板垂直应力向深部转移,卸压槽壁的挠曲变形吸收了底板的变形量。现场实践证明采用的卸压槽和卸压参数能有效控制巷道底鼓。     

顶板深孔聚能爆破预裂卸压护巷工艺

王坡煤矿3312运输顺槽为复用留巷,由于受临近3314综采工作面采动影响,3312运输顺槽出现了两帮强烈挤压、顶板破碎下沉和底板底鼓的全断面变形。为了减小或消除临近留用巷道的有害变形,保证围岩的整体完整性,避免留用巷道围岩变形破坏后进行二次维修甚至多次巷修,在3314回风顺槽顶板采用深孔聚能爆破预裂卸压技术。爆破后利用钻孔窥视仪对3314回风顺槽顶板预留空孔观察表明：孔内9.1～21.9 m之间纵向和横向裂隙交错发育,以纵向裂隙为主。3312运输顺槽顶板离层量和巷道收敛量均控制在50 mm之内时,巷道帮鼓、底鼓现象得到一定程度的改善。     

发耳煤矿高应力大巷底鼓成因及控制技术

针对贵州发耳煤矿+980 m水平大巷严重底鼓现象,采用FLAC~(3D)数值模拟软件对巷道围岩移动特征进行分析,并确定采用"卸压槽+底角锚杆"的联合支护方案对巷道底鼓进行控制。同时,研究了不同的卸压槽尺寸条件下巷道底鼓变形规律。研究表明:卸压槽宽度对治理底鼓作用不明显,而卸压槽深度对于底鼓控制作用显著,确定卸压槽的宽度为0. 5 m、深度为1. 5 m。工程实践证明,"卸压槽+底角锚杆"的联合支护方案有效地控制了现场巷道底鼓。     

高应力巷道底板卸压及围岩锚注支护技术

针对平煤八矿高应力回风上山巷道围岩软弱易破碎、巷道底鼓严重的问题,采用底板卸压和围岩锚注的支护思路,提出了“混凝土+锚网+注浆+卸压槽”的多层次联合支护方案。结合UDEC数值软件确定了卸压槽的宽度为1.2 m,深度为2.0 m。钻孔窥视表明,深孔、浅孔交替注浆后,浆液扩散半径达到3.0 m,巷道围岩整体性较好,巷道变形得到了有效控制。该技术解决了巷道在支护过程中遇到的问题,保证了矿井的安全开采,可为类似矿井提供借鉴。     

中厚煤层切顶卸压小煤柱沿空掘巷关键参数研究

为解决青龙煤矿因围岩压力大带来的巷道帮鼓、顶板下沉、围岩变形大的问题,采用切顶卸压双向聚能爆破技术,结合理论分析、数值模拟、现场实测等方法对中厚煤层切顶卸压小煤柱沿空掘巷关键参数进行研究。提出了“切顶卸压预裂爆破技术”+“锚网索联合支护”的小煤柱沿空掘巷技术来应对传统小煤柱沿空掘巷在深部矿井所面临的问题。研究表明,当切断基本顶关键岩块,改变其断裂位置,能够减弱后期基本顶回转下沉对沿空巷道的破坏。切顶角度10°、切顶高度10 m、炮孔间距500 mm、煤柱尺寸5 m时卸压效果最佳。沿空巷道切顶段在掘巷期间顶底板移近量比非切顶段减小了32%;煤柱帮变形量比非切顶段减小39%;实体煤侧变形量比非切顶段减小42%。回采期间切顶段顶底板移近量比非切顶段减小24%;煤柱帮变形量比非切顶段减小30%;实体煤侧变形量比非切顶段减小27%。切顶卸压效果明显,对在深部围岩应力大、巷道变形严重难以控制的沿空掘巷矿井实施切顶卸压小煤柱沿空掘巷有一定借鉴作用。     

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。     

深井高应力巷道卸压法防治底臌机理研究

依据某煤矿的地质条件,对该矿轨道上山的底臌现象进行了数值模拟研究,并对采用巷道底板切槽、两帮切槽进行卸压条件下的围岩应力分布和底板岩层位移进行了分析。卸压法可以使巷道在开挖时就处于相对的低应力区,从而保护围岩的完整性,为后期巷道的支护加固创造有利条件。底板开槽时,开槽深度对卸压效果有明显的影响。模拟结果表明,开槽深度为底板宽度的60%左右时,卸压效果最好且开槽的工程量最少。     

台头前湾煤业高应力巷道底鼓控制技术实践

为了解决巷道底板底鼓量大的问题,以台头前湾煤业2S202综采工作面为工程背景,对巷道底板底鼓控制技术进行研究。首先通过数值模拟对爆破卸压及切槽卸压控制巷道底鼓效果进行分析,选定爆破卸压方案,后根据现场支护经验选定在巷道600～650 m位置采用底板注浆+锚网索联合支护方案;在巷道650～700 m位置采用底板爆破卸压方案。通过工业化试验对实施两种方案后巷道底鼓情况进行监测,发现两种方案均能满足巷道底板底鼓控制要求,为矿井安全高效开采提供了保障。     

深井倾斜岩层巷道复合支护技术研究

随着开采深度的不断增加,巷道的支护问题日趋严重,单一的支护形式难于控制巷道的稳定,必须采用各种复合支护方式来控制深井巷道的稳定。对于倾斜岩层,巷道的底板一般呈坡状鼓起,上帮底的底鼓量较大,下帮底的底鼓量较小。采用帮底锚杆并在巷道上帮底角孔底爆破卸压的复合支护,可以有效地控制巷道的底鼓,达到巷道围岩的稳定。