跨采底板大巷围岩应力演化特征及压裂卸压控制研究

针对跨采底板巷道变形大、难以维护难题,以祁南煤矿跨采东翼底板轨道运输大巷为工程背景,采用FLAC^3D数值模拟与现场实测相结合的方法,研究工作面跨采过程中底板巷道围岩应力场分布及煤层底板岩层破坏特征,确定合理的压裂层位与时机,分析不同压裂参数下巷道围岩应力转移规律,提出压裂卸压控制技术方案。研究结果表明：随着底板巷道与回采工作面水平距离的减小,巷道围岩应力集中程度与高应力区范围明显增大,导致巷道围岩变形加剧;压裂工作应在煤壁前方底板高应力区与巷道围岩高应力区贯通前完成;巷道上方粉砂岩作为主要承载和施载层,是压裂的关键层位;压裂卸压后,煤壁前方高应力区由巷道向压裂区转移,随着压裂区宽度增大,巷道两帮垂直应力峰值逐渐降低并趋于稳定;合理的压裂区范围为巷道左侧宽14 m、右侧宽10 m。现场工业性试验表明,岩层压裂卸压对跨采底板巷道围岩稳定性控制效果显著。     

近距离跨采巷道预加固技术研究

近距离跨采巷道在受到原岩应力和超前动压的共同作用下,维护变得十分困难。针对近距离跨采巷道围岩控制难题,以桃园煤矿Ⅱ4采区运输上山为研究背景,通过理论分析上覆1042工作面回采时跨采巷道的采动支承压力分布规律,提出了针对性的巷道预加固技术。研究结果表明:随着上覆工作面的推进,在工作面前方底板形成应力增高区,在采空区下方形成应力降低区。由上覆工作面回采引起的垂直应力峰值随着埋深的增加逐渐远离工作面,且应力集中系数随着埋深的增加逐渐减小。沿工作面推进方向的水平应力集中程度远小于垂直应力的集中程度,且受上覆工作面回采引起的水平应力对跨采巷道围岩稳定性的影响较小。当上覆工作面推进至距离跨采巷道50 m时,跨采巷道开始受到超前动压影响;当上覆工作面推进至距离跨采巷道15 m时,垂直应力峰值位于跨采巷道的正上方,此时跨采巷道受超前动压影响最大。采用注浆锚索加底板注浆对巷道底板和围岩深部进行预加固支护,通过预加固能够有效地控制跨采巷道的围岩变形,实现了煤矿的安全高效生产。     

深部矿井下山采区底板巷道跨采技术研究

针对平煤十矿采区底板回风下山巷道工程地质条件,通过数值计算研究了深部回风下山底板巷道变形破坏严重的主要原因、跨采前后底板巷道围岩应力场和位移场以及跨采期间巷道围岩变形规律。研究结果表明,原岩应力高、围岩岩性差以及工作面采动影响,是采区回风下山巷道围岩变形失稳破坏严重的主要原因。跨采前巷道底板应力场呈"泡形"分布规律,巷道围岩最大应力集中系数为2～3;跨采后底板巷道围岩应力恢复到原岩应力。跨采期间底板巷道围岩移近量为底板巷道与跨采工作面水平距离L的单调递增函数。研究结论对于实现采煤工作面安全跨采提供了技术支撑。     

大采高工作面动压区的防治与研究

针对大采高工作面开采过程中的超前应力集中问题,所用的卸压法和支护加固法控制软岩巷道底鼓的机理,实质是采用措施改变巷道围岩应力状态,使底板岩层处于应力降低区,实现底板岩层稳定.     

跨采巷道的围岩稳定性预测与控制

利用数值仿真的方法研究了在移动支承压力作用下,煤层底板巷道围岩的位移、应力和塑性区发展规律以及采煤工作面位置对其底板巷道围岩位移的影响.研究结果表明,在跨采过程中,跨采对底板巷道的影响范围为采煤工作面前65 m至工作面后25 m,同时在应力增高区范围内的巷道围岩位移最大,在应力降低区范围内的巷道围岩位移最小,巷道围岩位移最大值发生在采煤工作面前15 m处,最小值则发生在采煤工作面后5 m处;在采煤工作面的推进过程中其下部巷道顶板、底板和两帮均处在不稳定阶段,可采用锚杆、锚索与注浆联合加固技术措施,以保证底板巷道跨采期间的安全使用.     

跨采巷道的围岩稳定性预测与控制

利用数值仿真的方法研究了在移动支承压力作用下,煤层底板巷道围岩的位移、应力和塑性区发展规律以及采煤工作面位置对其底板巷道围岩位移的影响．研究结果表明,在跨采过程中,跨采对底板巷道的影响范围为采煤工作面前65m至工作面后25m,同时在应力增高区范围内的巷道围岩位移最大,在应力降低区范围内的巷道围岩位移最小,巷道围岩位移最大值发生在采煤工作面前15m处,最小值则发生在采煤工作面后5m处;在采煤工作面的推进过程中其下部巷道顶板、底板和两帮均处在不稳定阶段,可采用锚杆、锚索与注浆联合加固技术措施,以保证底板巷道跨采期间的安全使用．     

厚煤层群底板跨采巷道围岩变形机理分析

底板跨采巷道的支护问题一直是巷道支护的难题之一,在该过程中底板巷道不仅承受回采区段侧煤柱内形成的高支承压力,而且承受工作面开采的强烈动压影响.尤其厚煤层群工作面逐一跨采时,底板巷道变形更加强烈.针对某矿轨道上山实际地质采矿条件.运用数值模拟软件详细分析跨采巷道处于不同位置时巷道围岩应力分布状况和变形特征.     

跨采巷道的围岩稳定性预测与控制

利用数值仿真的方法研究了在移动支承压力作用下,煤层底板巷道围岩的位移、应力和塑性区发展规律以及采煤工作面位置对其底板巷道围岩位移的影响．研究结果表明,在跨采过程中,跨采对底板巷道的影响范围为采煤工作面前65m至工作面后25m,同时在应力增高区范围内的巷道围岩位移最大,在应力降低区范围内的巷道围岩位移最小,巷道围岩位移最大值发生在采煤工作面前15m处,最小值则发生在采煤工作面后5m处;在采煤工作面的推进过程中其下部巷道顶板、底板和两帮均处在不稳定阶段,可采用锚杆、锚索与注浆联合加固技术措施,以保证底板幕道跨粟期间的安全使用．     

开采扰动下底板巷道应力演化规律及围岩稳定性研究

为了研究开采扰动诱发底板瓦斯抽采巷围岩失稳问题,以龙凤煤矿5921底板瓦斯抽采巷为研究对象,采用数值模拟的方法分析了5921工作面开采过程中底板瓦斯抽采巷围岩应力演化过程及围岩变形破坏特征。研究结果表明：垂直应力在巷道跨度范围内随深度增加而增大,巷道位于工作面前方的位置,围岩应力分布特征大致相同,巷道位于采空区的部位,左帮岩体处于卸荷状态,而右帮岩体出现明显的应力集中现象;围岩变形在时空上相较工作面开采有一定的滞后,底板瓦斯抽采巷最大变形位置滞后于回采工作面10～30 m,工作面前方10 m范围内围岩变形呈增加趋势;底板瓦斯抽采巷位于采空区范围内的部位破坏以拉伸破坏为主,位于煤壁前方支承压力区的部位破坏则以拉伸-剪切组合破坏模式为主,巷道顶板垮落、底鼓的风险较大。     

跨采条件下底板煤仓围岩稳定性研究

针对底板煤仓稳定控制问题,研究了跨采条件下底板应力分布特征及其对底板煤仓稳定性的影响.采用FLAC3D软件建立了数值模型,分析了跨采条件下底板应力分布特征,揭示了底板应力动态演化过程:跨采工作面推进过程中,底板煤仓将依次经历原岩应力区、应力集中区、卸压区和应力恢复区,在跨采工作面前方60 m以远时为原岩应力区,在工作面前方60 m至跨采过后30 m范围内时为应力集中区,跨采过后30 m以远则依次进入卸压区和应力恢复区.基于底板应力分布特征,分析了底板煤仓稳定性,提出了底板煤仓支护技术,保证了底板煤仓的稳定性.     

动压影响下底板大巷围岩应力分析及其控制研究

运用FLAC数值模拟软件,对采动压力影响下的底板大巷围岩建立数值分析模型,模拟分析了煤层底板围岩应力分布及其在采动过程中应力变化规律,及其对底板大巷围岩变形的影响,初步探讨了保护煤柱的合理留设,并分析了引起巷道围岩变形的机理,提出了控制巷道变形的钻孔爆破卸压技术。     

动压影响下纵跨巷道力学分析与围岩裂隙控制技术

采用力学分析、数值模拟、现场监测等手段研究了动压条件下煤矿工作面纵跨巷道围岩的稳定性。基于岩石材料的流变特性,采用弹塑性理论分析纵跨巷道的围岩受力特征,求出了巷道围岩的应力各分量的解析解;数值计算表明,巷道受工作面前方支承压力和侧向应力的叠加应力影响,随着工作面的推进,超前支承压力对其影响逐渐减弱,侧向应力将长期影响巷道围岩的稳定性。确定了煤层工作面端头侧向应力作用下的流变效应是影响跨采巷道稳定性的重要因素之一。采用注浆封堵技术,确保了巷道围岩不被软化,保持了巷道围岩的强度和承载能力,达到了控制巷道围岩稳定性的效果。     

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。     

巷道底鼓过程中能量转移规律及其控制研究

在深井煤矿巷道中,底鼓量往往占巷道顶底板移进量的一半以上.李村煤矿由于埋深较大受高地应力和回采工作面采动的影响,回采巷道底板出现严重底鼓现象,严重影响工作面正常生产.针对李村煤矿回采巷道严重底鼓现象,采用FLAC3D数值模拟软件对巷道围岩变形破坏特征及能量分布规律进行分析,并对巷道开挖后围岩能量转移特征展开了研究,分析...     

采动影响下底板暗斜井的破坏机理及其控制

针对采动影响下底板巷道围岩出现的大变形失稳及屡修屡坏的控制难题,综合现场调研、理论分析、数值计算及井下试验与实测等方法,对采动条件下底板应力的分布和传播规律及其与巷道围岩应力的关系、底板暗斜井受回采过程扰动的动态变形破坏特征、底板巷道的失稳机制及控制方法进行了系统研究。结果表明,围岩应力分布受超前支承压力在底板中传递的显著影响是底板巷道变形破坏的根本原因。在采动加卸载作用下,底板水平应力增量与垂直应力增量的异步变化引起围岩帮部的环向应力激增并破坏造成顶底板临空宽度的加大,进而导致顶板破断和严重底臌。采用高阻可让压锚索减小顶底板的临空宽度、抑制底臌大变形,提出了锚网索+注浆+底板锚索的控制方法。对江西高坑矿底板暗斜井进行了现场支护试验,围岩控制效果良好。     

华恒矿业双大巷跨采技术及巷道加固支护效果分析

针对华恒矿业有限公司矿井开采后期,常常存在跨采大巷情况,以61103外段工作面跨采-650 m水平西翼大巷和西翼总回风巷为例,分析了工作面超前支承压力在底板岩层传播规律,结合双大巷地质资料,提出了高强度锚索（锚杆）梁、压网联合支护、架设U形棚和工字钢棚支护的加固方案。通过巷道围岩变形监测结果,巷道加固增加了顶板支护强度,使巷道受力支撑点作用在两帮上,造成巷道两帮出现位移,且巷道围岩集中应力传播到巷道底板,出现底鼓现象,巷道加固支护方式、支护参数合理。     

香山矿倾斜煤层动压巷道支护方法

针对平煤集团香山矿22140工作面倾斜煤层动压巷道合理支护方案设计,首先进行了围岩松动圈测试,得知上帮围岩松动圈范围普遍比下帮大;之后进行了采动作用下围岩应力变化的数值模拟分析,计算结果显示动压作用下上帮中部的应力增大值最大。综合分析结果,得知对于倾斜煤层动压巷道变形控制的关键在于针对围岩应力分布的非对称性进行设计,并给出了22140工作面巷道的合理支护方案,现场监测结果表明支护方案能够维护巷道在采动过程中的安全使用。     

受大采高动压影响巷道底鼓机理分析及其防治

针对晋城煤业集团寺河矿大采高工作面回风巷受动压影响发生底鼓的特点,从围岩应力的角度分析了底鼓发生的机理,并且对底鼓的治理方法进行了探讨。     

高应力回采巷道底鼓机理及治理技术

赵固矿区回采巷道在高地应力和采动叠加支承压力的共同作用下,超前支承压力影响范围达到160 m,造成泥质底板和碎裂煤帮变形严重,围岩变形量大,底鼓量达到400 mm以上,导致大量巷道返修。大采高沿底掘进巷道为挠曲褶皱性底鼓;上分层沿顶板掘进巷道为挤压流动性底鼓。提出了赵固矿区回采巷道底鼓的治理策略,即“强帮、控制顶角和底脚、强化底板、适度卸压,底板采用自钻式注浆锚杆”,并给出了支护方案。自钻式注浆锚杆具有可接长、自锚固、自钻进、主动支护、可注浆和柔性支护的特点,是控制巷道底鼓的有力支护手段。矿压观测表明,采用自钻式注浆锚杆加固巷道底板,能够有效控制巷道底鼓。提出的底鼓控制方法可以为类似条件巷道围岩控制提供参考。     

新峪矿采空区下近距离巷道矿压特征研究

为研究采空区下近距离巷道的矿压特征,通过现场围岩变形监测分析了回采期间巷道的围岩变形规律,采用数值模拟的方法研究了巷道围岩应力的变化规律。 结果表明:巷道的竖向收敛量是两帮收敛量的2.02~3.09倍;距工作面10m的范围内,是采动影响的剧烈区,两帮在此区域受到的影响更为显著;巷道靠煤柱一侧围岩,竖向应力均呈现出一直增长的趋势,采空区的出现破坏了其下方围岩应力变化曲线的指数函数分布形式;上层采空导致了下层工作面的顶板不完整,支承压力作用明显减弱,影响范围仅为5~10m,相比常规类型巷道,影响范围大大缩小;由于上层煤柱侧向支承压力的存在,帮部岩体易因受压膨胀而破坏,引起顶板整体下沉,采空区渗水会加剧铝质泥岩的底板隆起。