顶板淋水对巷道围岩变形破坏的影响及防治

基于某矿8203工作面5203回风平巷受顶板淋水的影响,致使顶板发生垮落,围岩变形破坏严重,难以实现该巷道的维护。运用理论分析、数值模拟和现场监测等方法,研究分析了巷道顶板在淋水条件下的围岩力学性质、塑性区扩展、巷道围岩应力和位移的变化规律。结果表明,顶板淋水会使围岩强度降低,变形量增加,顶板支护越困难。针对以上支护难题,提出了锚网索联合支护-新型防水锚固剂-注浆法等支护手段,并成功应用于5203回风平巷的维护。     

富水顶板巷道围岩变形破坏机理及控制技术

本文以新元煤矿的地质资料为背景,运用理论分析、数值模拟、现场监测等手段,对顶板富水条件下巷道的变形机理及关键控制技术进行了研究,得出结论如下：在含水层的作用下顶板岩层中的黏土性矿物将发生严重的膨胀变形,锚杆、锚索支护体施工期间将会加大含水层与工作面之间的水力联系;顶板专用疏放水钻孔的布孔深度,应保证其深入到含水层主裂隙1.5～2 m,以达到良好的疏放效果;为提高支护体的稳定性顶部锚索应采用快速凝固药卷和中速凝固药卷相配合的全长锚固形式;在开挖支护完成后的前20 d内顶底板及两帮的移近速率分别为5.1 mm/d和1.26 mm/d,最终顶底板及两帮的移近量分别为177 mm和38 mm。     

卸压开采顶板巷道破坏特征及稳定性分析

通过物理模拟实验显示上行卸压开采顶板岩层运动状况,分析了不同区域顶板巷道的采动破坏特征;利用长距离钻孔跟踪探测桃园煤矿上行开采顶板岩体的裂隙发育过程,得到了顶板不同区域巷道围岩的裂隙分区特征,并推断出该特定条件下上覆岩层采动稳定周期为165 d;采用FLAC软件进一步研究了不同侧压系数和采动应力环境下的顶板巷道的椭圆形...     

巷道顶板蝶叶塑性区穿透致冒机理与控制方法

针对高偏应力环境下层状顶板巷道冒顶事故频发、支护困难等问题,采用理论分析、数值模拟、现场探测和现场工程试验等综合研究方法,揭示了层状顶板巷道蝶叶塑性区的分布规律,阐明了蝶叶塑性区穿透分布致使巷道冒顶的力学机制,结果表明：蝶叶塑性区具有隔层穿透发育的特征,未发生塑性破坏岩层的存在不能阻断蝶叶塑性区在软弱岩层形成;顶板蝶叶塑性区穿透分布伴有强烈的变形压力,使软弱岩层塑性区下位未发生塑性破坏岩层受到持续巨大的“挤压”载荷,致使其发生断裂破坏,是巷道存在冒顶隐患的内在原因。据此提出了防止此类巷道冒顶的关键在于维护塑性区围岩稳定,需锚杆(索)长度大于塑性区边界,且具备可承受大变形而不破断的能力。基于以上研究,对神东保德矿81306二号回风巷进行了支护补强设计和试验,试验结果表明该支护对策能够有效维持巷道顶板稳定。     

巷道顶板围岩离层机理及失稳预警技术研究

基于前人研究成果,通过对顶板离层形成机理和力学机理进行分析,结合顶板稳定性安全潜力评价法、顶板离层临界值评价法、离层速度比率评价法,提出了一种巷道顶板失稳综合预警体系。通过采取得当措施来控制顶板,有效降低巷道顶板事故发生的风险系数,为巷道顶板管理提供科学依据,同时也为工作面安全生产提供一些参考。     

围岩应力与顶板破坏

本文通过对围岩应力的有限元法分析，了解顶板破坏的一般规律和内在原因，从而在施工中可采取相应的措施，避免应力集中和采取适宜的支护形式。     

基于偏应力场的巷道围岩破坏特征及工程稳定性控制

针对巷道围岩破坏机理及稳定性控制问题,采用岩石力学等相关理论推导了巷道围岩偏应力场的解析解,分析了圆形巷道围岩在不同情况下的分布情况,建立了偏应力场与塑性区分布的本构方程,表明塑性区半径与极坐标的角度和偏应力是密切相关的,可呈不规则分布;结合工程实际,采用数值计算模拟分析了垂直应力大于水平应力时(侧压系数λ=0.4)和水平应力大于垂直应力时(侧压系数λ=1.6)不同应力状态下的巷道围岩偏应力和塑性区演化过程;根据现场调查及塑性区演化特征,提出在不同侧压系数下巷道围岩可形成典型正对称失稳模式和典型角对称失稳模式,并分析了这两种破坏模式的巷道围岩支护误区,以及相应的控制原则与关键技术。结合木孔煤矿和高坑煤矿的工程实践,应用了以"锚杆+锚索"支护为主,以提高两帮稳定性目标的"高强刚桁架"综合支护技术;以及以"关键部位注浆",发挥内、外耦合作用的"锚杆+U型钢+锚索"综合治理方案。工程实践表明,所提出的支护方案分别能对正对称失稳巷道和角对称失稳巷道围岩变形能起到较好的控制效果。     

深埋破碎围岩巷道破坏机理及控制

针对大埋深高矿压破碎围岩巷道支护困难问题,以郭屯煤矿13_下14工作面轨道巷为例,通过理论分析和现场实践相结合的方法,分析了深埋情况下巷道围岩破坏因素及特征,针对现场实际提出了“一次支护让压+二次支护补强”的综合支护对策。现场试验与矿压观测结果均表明,该支护方案通过改善破碎围岩力学特性,大大增强了围岩稳定性,有效控制了巷道顶底板和两帮围岩变形,保障了回采巷道安全。     

采动巷道复合顶板离层破坏机理与预测方法

复合顶板产生的离层破坏对巷道顶板整体稳定性起着较大的控制作用,针对巷道离层破坏机理不明、难以预测等问题,以赵固一矿复合顶板回采巷道为工程背景,采用理论分析、数值模拟、现场探测和现场工程试验等综合研究方法,揭示巷道复合顶板离层破坏机理,获取不同软弱岩层位置和不同应力环境条件下的顶板离层区分布特征.结果表明:采动巷道塑性区...     

顶板淋水巷道围岩破坏与控制技术研究

基于某矿2209回风平巷淋水围岩支护难题,综合运用理论计算、数值模拟和现场试验等方法对淋水巷道围岩应力分布及破坏特点进行分析。结果表明:含水煤岩体受水影响物理力学性质减弱,淋水巷道围岩塑性区范围变大,变形量增加。针对2209回风平巷淋水围岩支护难题,提出采用锚网索联合支护配合使用防水锚固剂及马丽散注浆、布置泄水孔等方式进行围岩控制,并用于现场试验,取得较好的控制效果。     

深部采动巷道顶板稳定性分析与控制

深部采动巷道冒顶事故是当前煤炭资源开采中面临的重大难题。基于深部采动巷道围岩应力环境,分析了双向非等压条件下巷道围岩塑性区形成的力学机制及其形态特征,并对顶板稳定性影响因素进行了探讨。结果表明:1深部采动巷道围岩双向压力比值λ(0λ1)较小时,围岩塑性区形态不再是圆形和类椭圆形,而呈现出蝶形分布的特征,当碟叶位于巷道顶板上方时,容易发生冒顶;2采动应力方向决定围岩最大破坏深度的位置,并控制潜在冒落区的范围,当围岩最大破坏深度与潜在冒落高度相同时,顶板稳定性最差。要保持顶板围岩稳定,支护体必须要有足够的长度和延伸性能,据此,提出了可接长锚杆支护技术,现场试验结果表明,可接长锚杆较好地适应了顶板围岩的剧烈下沉,取得了良好的支护效果。     

渗水巷道掘进工作面冒顶机理及控制技术

为解决渗水巷道掘进工作面易发生冒顶事故的问题,基于化乐煤矿3号轨道石门发生渗水并且掘进后发生大面积冒顶的现象,采用岩石体力学试验、X射线检测和理论分析的方法研究此类巷道的冒顶机理。结果表明:围岩中含有易崩解膨胀的物质,巷道渗水出现岩石泥化的现象,导致围岩力学性能显著降低,不能有效支承顶板,针对该问题提出注浆控制技术、强力锚网索支护技术、喷浆技术,并采用浅孔注浆和深孔注浆工艺,使巷道顶底板和两帮移近量分别控制在122、106 mm以下,围岩稳定后锚索、锚杆锚固工作阻力分别达224、83~90 k N,有效控制巷道变形,保证围岩的稳定性。     

复合顶板大断面煤巷围岩稳定性试验研究

为探讨复合顶板大断面煤巷围岩渐进性破坏机理,以晋城煤业集团赵庄煤矿为工程背景,采用石膏单元板等相似材料,进行了煤巷开挖掘进、锚杆与锚索一体化支护相似模型试验研究。研究结果表明：分级加载条件下,以泥岩和砂质泥岩为主的复合顶板大断面巷道围岩底臌严重,围岩两帮移近量相对较小,顶板整体下沉较大;围岩底臌属挤压隆起型,两帮属脆性压裂破坏,顶板破坏呈现出离层破坏特征;顶、底角处的围岩受到水平应力为主的双向应力,其破坏均为剪切型挤压破坏。     

随机节理岩体巷道再生顶板失稳机理与控制研究

为研究随机节理岩体巷道再生顶板失稳机理及控制方法,基于龙口某矿油页岩上分层巷道节理参数统计结果,结合蒙特卡罗模拟方法,采用UDEC软件内置FISH语言编写了随机节理模拟程序,建立了随机节理岩体巷道数值模型,对随机节理岩体巷道再生顶板的失稳破坏过程及支护方式进行了模拟,并通过工程应用对数值模拟进行了验证。结果表明:再生顶板巷道开挖后预留护顶中小的易冒块体首先沿节理面滑落,之后关键块体在上部破碎岩块压力作用下沿节理面滑动下沉,当关键块体一端滑离巷帮节理面时,关键块体失稳,发生冒顶;再生顶板下预留护顶掘进巷道合理支护方式为锚索-架棚联合支护,可有效控制巷道顶板变形并防止顶板破碎块体冒落。     

复合顶板动压巷道变形破坏机理与锚杆支护技术

薛虎沟煤矿为解决复合顶板巷道围岩控制和支护困难,通过理论分析、数值模拟并结合工程实践,对复合顶板巷道变形破坏机理及相应的锚杆支护技术进行了分析及应用。结果表明复合顶板动压巷道围岩变形破坏主要是锚杆支护的主动支护作用效果差,特别是复合顶板岩层节理裂隙发育程度高,会使巷道顶板的稳定性大幅降低;结合矿井实际地质条件,采用锚杆、锚索联合支护技术,提升了锚杆、锚索的预紧力,增强了联合支护的支护强度,提高了联合支护的主动支护效应,可有效控制复合顶板动压巷道围岩的变形破坏。     

软岩巷道底鼓变形防治技术研究

针对回坡底煤矿1021巷道巷道受煤柱应力传递影响出现底鼓现象等问题,采用现场实测手段研究了围岩应力,得到靠煤柱侧的底板围岩中产生了较大的应力集中现象,导致围岩变形量较大;并针对性采取了一侧巷道布置卸压孔、另一侧布置加固孔的底鼓防治措施;通过现场应用,得到当巷道受到采动影响时,防治段巷道与未经过底鼓防治处理段巷道相比底板变形量较小。     

冒裂带高度的确定方法

 阐述了煤层开采后顶板的分带特征,分析冒裂带形成的时间规律,探讨冒裂带的确定方法主要是计算摸拟、类比和现场实际测定。