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。     

30407运输巷底鼓防治措施及其效果监测

为控制30407工作面运输巷底鼓,保证工作面安全通风及生产,在运输巷布置钻孔对巷道围岩变形移近量进行监测,发现巷道底板在靠近煤柱一侧出现应力明显集中的情况,该侧围岩变形较为严重.现场在巷道两侧布置钻孔,对巷道围岩进行泄压及加固.监测结果表明:治理段巷道的底鼓变形20 d后趋于稳定,巷道底鼓量比未治理阶段减少200 mm...     

回坡底煤矿回采巷道底板非对称变形机理研究#br#

为研究回坡底煤矿11#煤层1021回采巷道的底鼓规律及机理,利用全角度钻孔稳定性动态监测装置监测巷道底板钻孔变形特征,并对监测数据进行系统分析。结果表明,随着时间增长,围岩水平变形量近似呈线性增长;在各个钻孔中,孔深越大,底板围岩的变形量越小,即巷道深部底板围岩较为稳定,浅部围岩稳定性较差,并且靠近残留煤柱侧的底板围岩累计变形量大于靠近采空区侧底板,综合确定1021巷道表现为非对称底鼓现象。采用数值模拟方法对应力演化规律进行研究表明, 1021巷道底鼓量也呈非对称分布特征,即巷道两帮围岩的垂直应力和水平应力呈非对称分布特征,并且应力值相差较大,这是导致巷道出现非对称底鼓的直接原因。结果为回采巷道底鼓防治提供一定的理论依据和技术指导。     

回坡底煤矿回采巷道底板非对称变形机理研究

为研究回坡底煤矿11~#煤层1021回采巷道的底鼓规律及机理,利用全角度钻孔稳定性动态监测装置监测巷道底板钻孔变形特征,并对监测数据进行系统分析。结果表明,随着时间增长,围岩水平变形量近似呈线性增长;在各个钻孔中,孔深越大,底板围岩的变形量越小,即巷道深部底板围岩较为稳定,浅部围岩稳定性较差,并且靠近残留煤柱侧的底板围岩累计变形量大于靠近采空区侧底板,综合确定1021巷道表现为非对称底鼓现象。采用数值模拟方法对应力演化规律进行研究表明, 1021巷道底鼓量也呈非对称分布特征,即巷道两帮围岩的垂直应力和水平应力呈非对称分布特征,并且应力值相差较大,这是导致巷道出现非对称底鼓的直接原因。结果为回采巷道底鼓防治提供一定的理论依据和技术指导。     

回坡底煤矿回采巷道非对称底鼓机理及防治措施

以回坡底煤矿为工程背景,通过理论分析、数值模拟及现场实测研究了孤岛煤柱下回采巷道的非对称变形机理,提出了相应的底鼓防治措施。研究结果表明:孤岛煤柱下方岩体存在分区破坏特征且以剪切破坏为主,而采空区下方岩体以拉伸破坏为主,岩体破坏形态呈倒梯形;11-1021巷道位于剪切破坏和拉破坏岩体的交界处,导致巷道两侧围岩的破坏程度和破坏特征不同,从而巷道表现出非对称变形特征,1021巷道靠近煤柱侧围岩内应力较大,变形量较小,而靠近采空侧围岩的应力小,底鼓量大。基于巷道两侧围岩的应力和变形分布特征,提出了一种基于让抗结合的底鼓防治技术并进行现场验证,结果表明:当巷道不受采动影响时,经底鼓防治措施处理的区域底鼓量大幅减小,并且随时间增长底鼓速度趋于稳定;当巷道受采动影响时,经防治措施处理区域底鼓量减小近1/2,满足生产要求。     

深井大断面双巷布置回采巷道破坏机制及控制技术

为解决深井大断面双巷布置回采巷道二次采动期间围岩控制问题,以刘庄矿6203工作面回风巷为工程背景,根据现场实际观测情况分析了巷道变形特征,即回采期间巷道变形表现为底鼓量大于顶板下沉,煤柱帮变形远大于实体煤帮的非对称形态,巷道底板及煤柱帮围岩变形最严重。在此基础上分析了护巷煤柱、围岩应力、围岩强度、支护形式对巷道底鼓的影响,认为护巷煤柱尺寸过小,支护参数不合理是导致巷道破坏变形的主要原因。提出了改变护巷煤柱尺寸、优化巷道支护参数、局部注浆和留设卸压槽的底鼓控制技术。通过工程实践表明,新的支护方案使巷道围岩得到了有效控制,具有良好的安全技术经济效益。     

孤岛煤柱下沿空掘巷底鼓机理及控制技术

针对孤岛煤柱下沿空掘巷围岩应力大、巷道底鼓严重的问题,分析了巷道围岩性质、工作面动压、沿空掘巷窄煤柱宽度、孤岛煤柱集中应力等对巷道底鼓的影响,通过数值计算得到该类巷道具有围岩塑性区分布大、最大主应力等值线远离底板、底板岩层易挤压流动造成巷道剧烈底鼓等特点。在分析平沟煤矿1603轨道平巷底板浅部围岩位移特点的基础上,提出采用2根底角锚杆、2根底板锚杆的加固法控制巷道底鼓,现场观测表明,该支护方案加固后巷道底鼓量减小65%,取得了良好的控制效果。     

9402运输顺槽底鼓防治技术试验研究

9402运输顺槽在上覆采空区煤柱应力作用下底板底鼓呈明显的非对称性,为确保巷道使用安全并降低底鼓防治工作量,提出综合使用卸压法及加固法对底鼓进行治理,并依据现场情况对底鼓防治技术方案进行设计.现场应用后,底鼓防治段底鼓量明显降低,在采动影响范围内巷道底鼓量较使用前降低1/2;采动影响范围以外巷道底鼓量在防治措施应用后20 d基本趋于稳定,最大变形量控制在82 mm以内,取得较好的防治效果.     

区段煤柱宽度对工作面双巷掘进底鼓的影响机理研究

巷道底鼓是煤矿安全开采面临的主要问题.针对山西某矿15202工作面留设15 m区段煤柱发生的底鼓变形问题,通过FLAC3D数值模型研究煤柱宽度对巷道底板应力场和底鼓量的影响规律,揭示煤柱尺寸对巷道底鼓的影响机制.结果表明:随着煤柱宽度的不断增加,巷道底板的垂直应力及水平应力也不断增大,水平应力是造成底鼓的主要原因;煤柱...     

重复采动下顶板含水巷道顶底板变形机理及控制

针对内蒙古巴彦高勒煤矿重复采动下影响顶板含水层回风巷道顶底板变形较大的问题,采用现场实测及理论分析方法,通过分析巷道围岩松动圈的成因及影响因素,对巷道顶底板变形较大的机理及控制措施进行了研究。结果表明:初次采动影响时,支承压力主要作用于护巷煤柱,巷道顶板松动圈范围较小,护巷煤柱应力在巷道底板释放导致局部的底鼓现象,但巷道顶底板整体变形不明显;重复采动影响时,巷道顶板承受支承压力较大、两帮应力在底板释放,顶底板松动圈范围扩大,顶板松动圈发育至含水层后,顶板水弱化顶底板煤岩体强度,导致顶底板松动圈进一步增大,巷道顶底板变形较大;提出了相应的巷道变形控制措施,在现场应用效果显著。     

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。     

采动巷道围岩非均匀变形特征及稳定性控制技术研究

受到原岩应力与采动应力叠加影响的巷道会产生非均匀变形,甚至发现顶板事故,采动巷道围岩稳定性控制是实现矿井安全高效开采的关键。针对长岭一号煤矿152106工作面轨道巷受到采动影响变形严重的问题,采用现场监测、数值模拟等研究方法,分析了采动巷道围岩变形特征及塑性区演化规律。结果表明：在采动影响下,巷道围岩变形呈非均匀特征,工作面前方巷道围岩变形量小于工作面后方,巷道煤柱侧变形量大于煤壁侧,顶板出现离层并且靠近煤柱侧底鼓量更大,局部可达400mm|工作面前方最大主应力、主应力比值、塑性区范围均小于工作面后方,塑性区呈椭圆形分布,巷道围岩位移量与塑性区范围具有一致性。据此提出了补强支护方案,即顶板补打锚索、煤柱对穿锚索及打设单体液压支柱,现场试验结果表明轨道巷煤柱帮变形减少了65%,巷道底鼓量260mm,工程应用效果较好。     

回坡底煤矿工作面运输巷复合型底鼓机理研究

以回坡底煤矿11-1021工作面运输巷为研究对象。利用半平面无限体理论对11-1021巷上方10号煤层孤岛煤柱对底板岩层的应力集中进行了研究。根据11-1021巷底板岩层的实际情况,发现11-1021巷的底鼓类型为挠曲褶皱性+挤压流动性的复合性底鼓,其底鼓机理较为复杂,对11-1021巷的复合型底鼓进行了具体分析。研究结果表明:孤岛煤柱造成的应力集中使得11-1021巷的水平应力达到19. 6 MPa,较大的水平应力作用是巷道发生底鼓现象的原因之一。对于11-1021巷直接底的0. 8 m铝质泥岩底板,根据压杆稳定理论得到失稳的临界应力为17 MPa,因此直接底会发生失稳鼓起。而对于11-1021巷厚度较大的基本底,利用滑移线理论计算得两帮处的支承压力峰值超过了底板岩层的极限承载力,会产生挤压流动性底鼓。同时,靠近孤岛煤柱一侧的支承压力峰值更大,在底板会形成较大区域的滑移线场,从而使巷道底鼓出现非对称性,并在远离孤岛煤柱一侧的底鼓量更大。     

深井回采巷道底鼓变形与支承压力关系分析

为了研究深井回采巷道底鼓变形与支承压力之间的关系,以铜川玉华煤矿2407工作面回风巷道为研究对象,采用理论分析、数值模拟和现场观测相结合的方法进行分析研究。通过建立巷道底板等效载荷力学分析模型,推导出在支承压力作用下巷道底板最大底鼓量的表达式。通过FLAC^3D模拟软件模拟计算得到不同煤柱宽度条件下巷道煤柱侧及煤壁侧的垂直应力分布,从有效避开采动影响的角度考虑,当煤柱宽度为25 m时,支承压力对巷道底鼓变形影响最小。现场观测结果表明:在采动影响下巷道两侧帮部塑性区呈不对称分布,煤柱侧帮部塑性区范围比煤壁侧帮部塑性区范围大。研究成果可为相似地质环境下巷道底鼓的分析提供参考。     

花草滩煤矿轨道暗斜井变形破坏机理研究

随着煤矿开采深度的增加,U型钢被动支护难以缓解轨道暗斜井的变形。为解决轨道暗斜井巷帮移进和底鼓问题,采用数值模拟方法,分析了不同终采线位置时巷道的变形破坏规律,对煤柱宽度影响暗斜井围岩变形现象进行研究,总结出其内部应力分布规律。基于巷道塑性区演化规律,分析了暗斜井巷围岩的应力分布状态,发现巷道呈非对称性变形;此外,研究了相同应力分布特征、不同终采线时巷道变形的变化规律。研究结果表明,随着终采线距离增加,围岩最大变形量减小。     

基于滑移线场理论的巷道底鼓机理与防治技术研究

基于滑移线场理论对巷道底板岩层建立滑移线场模型,以山西焦煤回坡底煤矿1021巷为工程背景,研究了巷道非对称性底鼓机理,并提出了合理的底鼓防治技术.研究结果表明,巷道底板滑移线应力场中存在均匀应力场与非均匀应力场,从两帮往巷道中心线处,底板应力逐渐减小;底板滑移线主动区速度垂直向下,过渡区受主动区挤压而发生旋转并挤压被动...     

深井沿空巷道合理位置确定及围岩控制技术

针对深井高地应力矿井煤柱应力大、巷道围岩变形严重及煤柱宽度大造成资源浪费等特点,以麦地掌煤业21214工作面为研究背景,通过地应力测试、钻孔应力测试了解工作面侧向应力峰值位置及大小。根据现场实测及分析得到侧向应力峰值约为43MPa,且位于距巷帮约17m处。运用理论计算、数值模拟,研究沿空掘巷围岩在掘采期间的变形破坏特征、合理窄煤柱尺寸的确定及沿空巷道的围岩控制。结果表明:煤柱宽度为6.5m时巷道围岩稳定性较好,掘进初期,围岩变形量及变形速率较大,后逐渐减小,掘进影响期为15d,回采期间由于小煤柱侧的支护强度大于工作面侧,小煤柱侧的变形量小于工作面侧的变形量,最大变形量分别为110mm和248mm,均在可控的范围内。     

近距离残留煤柱下破碎围岩巷道修复技术

针对近距离煤层开采过程中,残留煤柱下部巷道在煤柱集中应力作用下围岩破碎程度高、修复难度大的问题,以山西某矿为工程背景,采用数值模拟的方法分析煤柱底板应力分布规律,结合巷道实际变形特征总结了下位巷道围岩变形破坏原因。认为:残留煤柱底板集中载荷的非均匀性分布,及其引起的支护体承载结构破坏是近距离煤柱底板巷道围岩发生大变形的本质。由此,提出了基于破碎围岩注浆和高强度锚杆支护的巷道修复技术,工程实践表明该技术在有效提高围岩整体性和可锚性的同时,使浅部锚固区与深部围岩相连形成整体承载结构,有效地控制了巷道围岩变形,保障了矿井安全生产。