铜坑矿破碎矿柱锚注加固数值模拟研究

为了验证铜坑矿破碎矿柱锚注加固的效果,采用FLAC3D数值分析软件建立三维模型,对锚注加固的过程进行了数值模拟分析。研究结果表明,锚注加固后围岩塑性区范围及位移明显减小,锚注加固能显著提高矿柱的稳定性。     

深部破碎矿柱锚固注浆加固效果的模拟分析

为了验证某矿破碎矿柱中垮塌巷道锚固注浆再造的效果,以203#破碎矿柱为实例,运用FLAC有限元分析软件,建立几何模型,构造初始应力场,进行开挖巷道加固与非加固方案对比,分析了破碎矿柱经锚固注浆加固后的开采安全性。模拟计算结果表明,开挖的巷道经加固后其四周岩体的塑性区域明显减小,且顶板位移图形向下呈弧型,顶板最大位移量1.294cm,而非加固巷道的最大位移量为31.07cm,锚注加固后巷道的竖向位移明显减小,变形得到了有效控制,加固效果显著。     

锚注技术在破碎矿柱加固中的应用

在总结铜坑矿现场工作经验的基础上,从注浆设备、钻孔施工、注浆工艺等方面对锚注技术进行了系统的应用研究.利用声波测试仪从岩体波速和岩体完整性程度两个方面,对锚注加固前后的岩体进行加固效果评价.现场应用表明锚注技术是治理破碎矿柱的一种有效手段,在破碎矿柱围岩加固中具有很好的适用性.     

初采工作面过断层注浆加固及回采工艺技术研究

针对赵庄二号井2309初采工作面揭露断层破碎带的实际情况,提出采用注浆加固技术对破碎带围岩进行加固,并对注浆参数及注浆流程进行了设计;为保证2309初采工作面顺利通过断层破碎带,阐述了应采用的回采工艺措施;注浆加固技术和优化回采工艺可保证工作面安全高效通过断层破碎带。     

高档工作面断层破碎带顶板注浆加固技术

提出采用顶板注浆加固技术预防断层破碎带顶板的垮落，分析了高水注浆加固材料的力学性能、注浆加固工艺及加固参数．现场实践表明，采用此项技术基本解决了断层破碎带顶板的垮落问题，取得了较好的技术经济效果．     

巷道过含水断层破碎带的注浆加固技术

冀中能源郭二庄矿-300 m南大巷在掘进至3232号导向点时遇到含水断层破碎带,为了解决在该破碎带难以掘进和支护的问题,利用注浆加固技术,选用新研制的高效改性聚亚胺树脂注浆加固材料对该含水断层破碎带进行了注浆加固,实验室内的注浆固结体强度试验表明:高效改性聚亚胺树脂注浆加固材料能够明显提高破碎岩体的力学性能.现场监测结果表明:采用该材料进行注浆加固,能够降低围岩的孔隙率、封闭水源,同时加固了破碎围岩,提高了围岩的整体稳定性,使注浆巷道围岩的变形速度得到有效控制,使南大巷的掘进工作成功通过了含水断层破碎带.     

南煤大阳泉公司8133工作面过断层区域围岩控制技术研究

为保障南煤集团大阳泉公司8133工作面顺利通过断层破碎带区域,通过分析端面顶板垮落机理,确定破碎带区域采用注浆加固技术,基于理论分析确定端面顶板注浆加固形成的厚度需大于2 m,结合工作面地质条件及断层破碎带特征,设计破碎带区域采用超前预注浆+架前注浆相结合的注浆方案,并在注浆方案实施后进行注浆效果的检测分析,结果表明:断层破碎带注浆加固后,破碎围岩体被有效胶结成一个整体,工作面通过断层区域时,无压架及大范围片帮冒顶现象出现,保障了工作面的安全回采。     

高压分层注浆技术在松散体包围下破碎矿柱回采中的应用

铜坑矿92#矿体为回采松散体包围下破碎矿柱,提出高压分层注浆技术,采用机械化上向水平进路充填法对201#、202#以及203#破碎矿柱进行回采。详述了高压注浆加固松散体技术及注浆工程布置、注浆主要参数计算、注浆工艺过程。高压分层注浆技术有效解决了松散体稳固性差、回采作业安全性差以及矿石损失贫化大等问题。高压分层注浆技术不仅提高了矿岩自身稳固性,而且还大大增加了顶板允许暴露面积,提高矿石回采率23%,贫化率18%,增强了回采作业的安全性。实践表明,高压分层注浆技术的应用,可有效解决松散体包围下破碎矿柱的回采难题,具有工程的可行性和有效性以及良好的推广价值。     

断层破碎带巷道掘进技术

介绍了在断层破碎带内采用爆破注浆加固、加蹄形导洞爆破掘进技术,达到破碎带施工安全、优质、高效的目的。     

化学注浆在处理回采过顶板破碎带的应用

在采煤工作面回采过破碎带等地质构造异常区域的过程中,工作面容易发生片帮、冒顶等现象。石圪节矿15108工作面在回采过破碎带生产过程中采用注浆加固技术通过了局部顶板破碎带,取得了良好效果。     

不整合地层下开采防水煤柱合理宽度的研究

开采煤层与富含水的第四系呈角度不整合接触。煤层开采时,为防止覆岩导水裂隙带在侧面与第四系连通,需留设一定宽度的横向防水煤柱。用数值模拟方法对防水煤柱留设宽度取经验值时,导水裂隙带的发育特征进行了分析。数值结果表明,经验值留设宽度下,导水裂隙带已经在侧面方向与不整合面接触。假设工作面两侧导水裂隙带的形状为半圆弧,对竖向防水煤柱的经验公式进行修正,提出横向防水煤柱留设宽度的计算公式,为不整合地层下开采横向防水煤柱的留设提供了依据。在计算出的横向防水煤柱留设宽度下,通过控制工作面宽度,使导水裂隙带在竖直方向上不与第四系连通。     

条带矿柱破裂区宽度影响因素敏感性正交方差分析

为研究矿柱破裂区宽度影响因素的敏感性,以上横山矿床V3矿体为研究对象,基于正交试验原理,选取采深、采厚、条带采宽、矿体力学参数以及矿体倾角等为主控因素,设计21个不同的模拟试验方案,根据相应的模拟试验方案建立矿床数值模型并对矿床进行模拟开采;运用FALC3D自带的fish语言编写莫尔库仑屈服接近度(YAIm-c)函数来模拟计算矿柱的破裂区宽度;对破裂区宽度模拟结果进行正交方差分析得到:采深对破裂区宽度的影响显著,条带采宽、采厚对破裂区宽度影响不显著;矿体抗拉强度对破裂区宽度的影响显著,抗拉强度、黏聚力、内摩擦角对破裂区宽度的敏感性主次顺序为抗拉强度内摩擦角黏聚力。研究结果表明:采深越大,矿柱破裂区宽度越大;矿柱破裂区宽度与抗拉强度呈反相关。研究结果对估算矿柱破裂区宽度及安全评价矿柱稳定性具有重要的工程意义。     

基于应变能平衡的条带矿柱破裂宽度及其影响因素

条带法回采矿床时,矿柱破裂区宽度是采场稳定性设计的主要依据之一。引入弹性应变能平衡原理,视条带矿层中储存的应变能由体变弹性能、形变弹性能及顶板弯曲弹性能组成,根据开采前后弹性能平衡关系导出矿柱破裂区宽度的计算模型。运用矿柱破裂区宽度计算模型对上横山矿床矿体中的2个矿柱破裂区宽度进行计算,计算结果和相似模拟试验对比分析,得到矿柱破裂区宽度的计算结果分别为10.06 m和12.42 m,与相似模拟试验结果吻合较好。分析了矿柱破裂区宽度计算模型中各参数对矿柱破裂区的影响,矿柱破裂区宽度与矿层高度、矿体埋深及上覆岩层容重成正相关,与矿体抗压强度、泊松比成反相关;增加开采条带宽度,矿柱破裂区宽度先增大后减小。研究结果可为水平及缓倾斜条带矿柱稳定性设计提供一定的理论指导。     

基于并行电阻率法的导水裂隙带适时探测技术研究

煤层开采后上覆岩层破坏的最大导水裂隙带高度是合理留设防水煤柱、确保煤矿企业安全生产的重要参数。目前,常用的探测方法主要有冲洗液法、注水实验法、电阻率法、地震勘探法等。但是,上述方法由于数据采集速度和数据采集数量的限制,往往难以探测到导水裂隙带高度的最大值。将基于二极电阻率法的并行网络电法监测系统应用于导水裂隙带高度探测中,可以适时探测到导水裂隙带的发展过程,较准确地探测到其发展的最大高度。目前,该技术已广泛应用于矿井回采工作面导水裂隙带高度探测的工程实践中。     

The Feasibility of Mining Under a Water Body Based on a Fuzzy Neural Network

The burial depth and dip angle of a coal seam, the size of the working face, mining height, structure of the overlying strata, coal mining method, and the number of mining slices all significantly affect the amount of water flowing in a fractured zone. Combined with these seven factors, a predictive model for the height of water flowing in a fractured zone was established based on a fuzzy neural network, and 49 typical cases were chosen to train and test the network. The test error of the network was small and the match degree was high. Furthermore, the predicted height of water flowing in a fractured zone of working face 2309 in the Guozhuang coal mine, China was found to be within the range of the results calculated by more traditional (the empirical formula, the key stratum, and numerical simulation) predictive methods. After a safety coefficient of 1.2–1.5 was incorporated, a 183–211 m thick coal/rock safety pillar was required. In addition, a 98 m rock pillar with original permeability was left between the protective layer and the weathered zone. Therefore, under normal conditions, the mining of working face 2309 beneath Jianghe River was assessed to be safe and feasible.     

综放工作面煤柱尺寸对顶板破断结构及裂隙发育的影响规律

煤层开采后基本顶破断结构直接影响上覆岩层裂隙区的范围和发育程度,运用理论分析和数值模拟相结合的方法,对不同煤柱条件下基本顶破断结构以及由此带来的顶板裂隙发育区演化规律进行了研究。上工作面侧向破断 “三铰拱”结构使下工作面基本顶破断由固支悬臂梁结构变为铰支结构,煤柱两侧形成不对称裂隙发育区。研究结果表明：中小煤柱时,岩块铰接回转,岩块长度大于基本顶悬臂极限断裂长度且随煤柱尺寸增加逐渐增加,裂隙发育区范围随之增加;大煤柱时,下工作面基本顶破断超出上工作面侧向结构影响范围外,岩块长度不变。回转角度由岩块长度和下沉量共同决定,并通过理论分析得到了相应的计算公式。     

深孔爆破防治煤柱冲击参数优化及应用

针对大煤柱引发的冲击矿压事故多的特点,采用深孔爆破对煤柱进行弱化处理是防治发生冲击矿压的主要措施之一.根据煤岩体弱化减冲理论,爆破可有效转移煤体应力,达到防止动态破坏的目的;对承压大煤柱来讲,采用爆破法对其进行松动弱化的关键在于既要有效对其进行松动卸压,又要保持其一定结构上的完整性;深孔爆破后形成的"三带":压碎带区、破裂区和弹性震动区,利用破裂区划定爆破影响范围的界限;以钻屑法作为判定煤柱弹塑性区的手段,综合分析爆破理论和实际合理设定各项爆破参数:孔深、孔距、孔高、装药量及起爆方式等.爆破后煤柱钻屑量指标大幅下降,证明设置的爆破参数合理,卸压效果明显.实际应用证明深孔爆破作为防治冲击矿压的主要手段,是可以广泛利用和推广的.     

采动覆岩导水断裂带发育高度研究方法探讨

导水断裂带高度是留设防隔水煤（岩）柱和水体下采煤安全性评估的重要参数,对矿井安全生产、保水采煤和生态保护具有重要实用价值。对经验法、现场实测、物理模法和数值模拟法等导水断裂带确定方法进行了总结、对比和实例分析,总结了各种方法的实用条件、优缺点,建议采用2种及以上综合观测和探测方法,以相互验证。以现场钻孔漏失液观测和钻孔电视观测为主,物探探测方法为辅来确定导水断裂带高度,采用物理模拟或数值模拟方法作为辅助研究方法从面和立体角度进行覆岩破坏规律动态研究,形成以点到面再到空间的全方位综合探测与分析技术方法体系,为煤（岩）柱合理留设、水体下安全采煤提供了重要依据和技术支撑。     

中硬偏硬覆岩高强度综采覆岩裂缝带发育规律研究

 为了研究中硬偏硬覆岩高强度综采条件下覆岩裂缝带发育规律,根据潞安矿区王庄煤矿6206工作面开采地质条件,利用现场实测、数值仿真、相似材料模拟等手段综合研究确定了中硬偏硬覆岩综放一次采全厚导水裂缝带的发育高度。结合潞安五阳煤矿分层综采裂缝带高度观测资料,分析表明中硬偏硬覆岩高强度综采条件（分层综采和综采放顶煤）覆岩裂缝带高度与 成正比更符合现场实际情况,裂高采厚比达到20.2倍,所得经验公式可以用来类似条件下开采覆岩破坏高度预计,获得的裂高可以作为潞安矿区水体下采煤留设保护煤柱及保水采煤方案制定的参考依据。     

地堑状断层防水煤岩柱体塑性区宽度研究

煤系地层中断层带常常以地堑、阶梯状等形式出现,为研究地堑状断层组防水煤岩柱体塑性区宽度,以淮南矿区刘庄煤矿地堑状断层组为研究对象,基于工作面导水断裂带发育规律,提出地堑状断层梯形防水煤岩柱体稳定性结构力学模型,根据梯形煤岩柱体内局部岩体受力情况及其几何特征,推导出地堑状断层防水煤岩柱塑性区破坏宽度计算公式,并针对刘庄煤矿内F19断层与F19-7断层组成的地堑状断层组,通过理论分析和数值模拟,计算了地堑状断层防水煤岩柱塑性区宽度,进一步验证了理论分析的正确性。