含夹矸厚煤层沿空巷道围岩稳定性及支护技术研究

为保障含夹矸厚煤层综放沿空巷道的稳定性,确保工作面的安全高效开采,采用数值模拟分析了不同夹矸条件下沿空巷道围岩的应力分布、塑性区分布以及巷道围岩的位移。研究表明:夹矸的存在破坏了巷道围岩的连续性,使得围岩稳定性较差;厚层夹矸条件下,巷道围岩较稳定;当夹矸硬度与煤层硬度相近以及夹矸位于巷道顶部时,巷道围岩稳定性相对较好。在此基础上,提出了合理围岩控制技术,确定选用锚网索配合梯形钢带联合支护的方式,并提出了合理的支护参数;通过工程实践2验证了含夹矸厚煤层沿空巷道围岩控制技术的合理性,确保了工作面的安全高效生产。     

空区夹矸下煤分层回采巷道围岩控制技术

针对安泰煤矿目前煤炭资源紧张形势下产生的特殊开采条件,通过理论分析研究空区夹矸下煤分层回采巷道围岩控制技术,保障了特殊条件下回采巷道的安全使用,保证了下煤分层的正常开采,提高了煤炭的回收率,减少了能源的浪费,为该矿带来了更大的经济效益。     

特厚顶煤单双夹矸层巷道开挖围岩变形破坏特征研究

针对特厚顶煤巷道开挖掘进时,单双夹矸层巷道围岩变形破坏特征不明晰的问题,以山西某矿13103工作面进回风巷道为工程背景,运用数值模拟的方法对巷道开挖过程中围岩变形破坏特征进行研究。研究结果表明,应力集中于巷道顶角上部并呈椭圆状分布,顶板最大下沉量出现在巷道中部且随掘进长度呈指数增长;单夹矸层巷道相比双夹矸层巷道应力集中幅度更高,应变更大,顶板破碎更严重。通过对单夹矸层巷道部分锚杆锚索倾斜打设并加长锚索后巷道变形控制效果显著提升,围岩强度得到明显增强,能够保证巷道稳定。     

浅埋薄基岩含夹矸煤层巷道围岩稳定及控制技术

通过分析夹矸厚度和位置对巷道围岩稳定性的影响,得到夹矸层厚度存在临界值,巷道围岩稳定性随夹矸厚度呈先减小后增大的趋势,当夹矸层位于巷道围岩上部时,围岩稳定性相对较好。在此基础上提出了合理的围岩控制技术和支护参数,确保了工作面的安全高效生产。     

坚硬顶板诱发含夹矸煤层围岩失稳机理及防治

坚硬顶板破断会释放较大的能量,在震动波作用下夹矸厚度变化区易处于滑移失稳诱发冲击地压,制约着煤矿安全高效生产。以小庄煤矿的综放工作面为例,通过理论分析、数值模拟及现场实测分析了坚硬顶板断裂产生的冲击载荷对夹矸厚度变化区内应力场的影响及动力响应特征。研究表明,实际工程条件下震源在坚硬顶板中广泛存在,在应力波传播和衰减过程中,冲击震源及煤壁前方高应力集中范围缩小,但是煤层底板的冲击响应程度明显增加,同时静载不同产生的应力降也有差异,当σ₁=1.5σ时下降最大;首次冲击(0～0.15 s)由变形积累阶段和突然滑移阶段构成,活化时,正应力降低,剪应力升高,滑移时正成力和剪应力开始快速增加,随后剪应力逐渐降低,次冲击期间(0.15～0.5 s)应力升高降低呈交替往复,推断夹矸赋存区应力下降到上升的转折点是夹矸滑移的启动点。该研究内容揭示了采场应力波作用下夹矸赋存区致灾机理,能够为含夹矸工作面冲击地压的防治提供一定借鉴。     

基于FLAC 3D的煤层夹矸对巷道稳定性影响分析

以某矿18采区05工作面胶顺巷道为工程背景,结合现场掘进施工情况,利用FLAC3D软件建立巷道三维数值模拟模型,在夹矸作用下对巷道的稳定性进行受力位移分析。分析结果表明,较薄和较软的夹矸相当于煤层中发育的节理,降低了煤体强度和其整体性,使巷道围岩变形增大,不利于巷道的稳定,需要加强支护。     

不透气夹矸层对煤层瓦斯运移特性影响研究

为探究不透气夹矸层对煤层瓦斯运移特性的影响,利用自主研发的"一种恒压式煤岩体瓦斯渗流装置"对不同大小和位置形态的不透气夹矸层对煤层瓦斯运移特性的影响进行了系统研究,并对其影响机理进行了深入分析,最后提出了含夹矸煤层瓦斯运移的等效表征。研究表明:全煤试样、含夹矸试样的渗透因子随瓦斯吸附平衡压力的增加呈现"V"字形变化规律,存在一个渗透因子最低时的临界瓦斯压力点;随夹矸层面积的增加,煤层内有效渗流面积不断减小,导致其渗透系数呈负函数降低;夹矸层的位置直接影响着煤层内瓦斯压力分布规律,根据瓦斯压力分布特征可大致分为膨胀影响区、稳定渗流区和上下有效渗流区4个影响区域,且夹矸层越靠近瓦斯源位置,膨胀影响区越小,对瓦斯运移的抑制作用越大。     

夹矸煤层巷道锚杆支护角锚杆倾斜角度的确定及稳定性研究

针对国内某大型矿井工作面顺槽的现场条件,以整体锚固理论为指导,采用理论分析与数值计算相结合方法,研究不同锚杆支护方案下巷道的应力场变化情况.研究结果表明:采用整体锚固能够使巷道围岩形成一个整体锚固带,即锚固应力压缩带,角锚杆不同的倾斜角度会产生不同的整体锚固效果;煤层巷道顶板、两帮及底板由于层状分布而整体性差,在利用锚杆支护时,应采用整体锚固支护技术,以使其形成整体的锚固结构;顶板和两帮的角锚杆随着倾斜角度的增大,巷道锚固体间的缝隙逐渐变小,直至完全成为一个整体;当顶角锚杆、底角锚杆倾斜角度达到一定值时,最大主应力场在巷道周围形成了一个完整的压缩带,即整体锚固,此事如果角度继续增大,锚固效果将逐渐降低.     

煤层夹矸对采场应力分布的影响

煤层含矸率较高给煤矿正常生产造成了一定的影响。鉴于煤层含矸条件下工作面超前支承压力的研究相对较少,本文采用离散元数值模拟软件UDEC2D4.0,针对夹矸厚度和硬度不同的煤层进行数值计算,分析夹矸层对工作面支承压力的影响,得到含矸煤层的支承压力分布规律,为指导现场生产提供依据。     

主应力对深部软岩巷道围岩稳定性影响规律研究

以某矿为工程背景,根据深部软岩巷道可能存在的地应力场类型和巷道轴向角度α(轴向与最大水平主应力的夹角),设计出105组数值模拟方案,研究了深部软岩巷道围岩稳定性随轴向、径向侧压系数(λy,λx)及巷道轴向角度(α)变化的规律,研究了侧压系数因子Nλn和轴向角度因子Nα对巷道围岩稳定性的影响权重。研究结果表明：深部软岩巷道布置的合理轴向角度(α)并非只沿最大水平主应力方向布置时才最有利于巷道的稳定,而与巷道所处的具体地应力场有关;当巷道轴向与水平主应力方向不平行时,可将更靠近巷道轴向的水平主应力视为轴向应力,将另外一个水平主应力视为径向应力。     

全煤巷道锚杆支护围岩活动规律研究

１９９７年,邢台矿在全煤（沿底托顶煤）巷道采用锚杆加锚索的支护技术获得成功。通过矿压观测分析对围岩在掘进和回采期的活动规律作了详细研究,为锚杆支护技术的推广提供了科学依据。     

深部厚顶煤巷道围岩稳定性相似模型试验研究

针对深部厚顶煤巷道围岩控制难题,采用相似模型试验方法,分析了埋深、构造应力等因素对厚顶煤巷道围岩变形、围岩应力及支护结构的影响,揭示了厚顶煤巷道围岩稳定性规律:随着埋深增大,两帮及顶煤内应力峰值增大,围岩变形破坏程度增大;随着构造应力增大,围岩变形破坏程度增大,构造应力对顶煤稳定性影响显著,顶煤水平应力呈现出"两端低、中部高"分布形态,且应力峰值位置随构造应力增大向深部转移,下位顶煤、煤层与顶板交界面附近的顶煤破坏严重,最终发生"尖顶型"垮冒;顶板锚杆和穿过煤岩层交界面的锚索易被剪断。对于深部构造应力作用下的厚顶煤巷道,认为提高顶煤锚固体的抗剪能力尤为重要,提出采用"高强高预紧力锚杆及斜拉锚索梁"支护技术,以此增强厚顶煤锚固体的抗剪能力、提高两帮承载能力,顶煤和两帮稳定性的提高则有助于减小底臌量。研究成果成功应用于工程实践。     

Study on mechanism and practice of surrounding rock control of high stress coal roadway

The mechanical principle and surrounding rock deformation feature of high stress coal roadway was analyzed. The condition of stress balance of the kind of the roadway was put forward. The surrounding rock control principle and supporting technique of high stress coal roadway were discussed. It was very important to control early days deformation of coal sides. The supporting strength is should increased, so the strength loss of coal sides is decreased. The range of plastic fluid zone is reduced. The above mention-ned principle is applied in industrial test, and the new supporting technique is applied successfully.     

松软煤层大巷围岩变形机理及控制对策

针对潞安漳村矿井深埋煤巷持续大变形难题,在开展地应力、煤岩体强度及围岩结构测试的基础上,分析了软弱围岩破坏变形的机理;基于强力一次支护原则提出了高预应力强力锚喷支护方案,重点对煤帮进行短锚索补强支护。矿压监测结果表明,掘巷阶段巷道顶板最大下沉量16 mm,两帮最大收敛量153 mm,底板变形不明显,锚杆锚索受力在掘进工作面推过50 m时开始稳定,锚杆受力最大值稳定在154 kN,锚索受力最大值稳定在235 kN。研究成果可为类似采矿条件下煤巷支护提供经验指导。     

基于模糊聚类综合分析的煤巷围岩稳定性分类研究

为研究近距离煤层煤巷围岩稳定性分类及支护参数的合理选取,以相似地质条件矿井的巷道围岩力学性质参数作为分析样本,并依据模糊-聚类综合评判法,通过Matlab软件中的FCM工具函数进行围岩稳定性分类研究;结合矿井概况,提出巷道支护参数优化方案,通过围岩变形监测对优化方案进行验证。结果表明:神州煤业一采区运输巷属于第Ⅳ类不稳定巷道,模糊综合评价的结果对巷道支护参数的选取和围岩变形具有指导作用。     

煤柱宽度对巷道围岩稳定性的影响研究

王庄煤矿91采区排水巷保护煤柱稳定性对于整个采区通风、排水、工作面安装等具有重要意义.采用物理模拟和数值模拟的方法,研究工作面回采时不同宽度保护煤柱条件下排水巷围岩位移、塑性区发育以及覆岩垮落特征.结果表明:煤柱宽度为20～40 m时,排水巷受工作面影响强烈,塑性区大小随煤柱宽度的减小而增大,煤柱裂隙发育,难以满足生产...     

围岩力学参数对巷道变形与破坏影响的正交数值模拟试验研究

选取内摩擦角、黏聚力、泊松比、抗拉强度和弹性模量5个因素,采用正交数值模拟试验方法,研究了围岩力学参数对巷道变形与破坏的影响。试验结果表明:对巷道表征变形量影响大小次序依次为黏聚力抗拉强度弹性模量内摩擦角泊松比;对围岩塑性区体积影响大小次序依次为黏聚力内摩擦角弹性模量泊松比抗拉强度。该试验结果较好地反映了理论分析结果,表明该方法不失为研究巷道变形与破坏的一种有效方法。     

大磨岭煤矿滑动破碎围岩巷道非对称变形特征及控制对策研究

根据神火集团大磨岭煤矿-426m水平西回风大巷的支护现状及滑动构造特殊地质条件,采用现场巷道变形观测及钻孔窥视效果分析总结出巷道围岩非对称变形特征及其影响因素。结果表明,巷道围岩松动圈发育随巷道暴露时间的增加而增大,受层面滑动等影响同断面内松动圈发育呈不对称分布。基于上述研究提出了"长锚杆顶锚索不对称联合支护技术",利用3m长锚杆控制浅部围岩强度,调整锚杆间排距、锚索以及高强底脚锚杆对产生层间滑移变形等关键部位进行加强支护。