急倾斜特厚煤层巷道非对称变形机理

针对急倾斜特厚煤层回采巷道出现的非对称变形破坏,采用现场实测、力学建模计算及数值模拟揭示了急倾斜煤层巷道开挖后非对称变形破坏机理,分析了巷道开挖后应力场及塑性区分布特征,提出了可缩性U型钢与非对称性预应力锚杆(索)支护的全新支护加固方案。研究表明:① 巷道非对称破坏表现为坚硬岩层侧帮部沿层理下沉、滑移、内扩,煤体侧帮部挤出帮臌;坚硬岩层侧顶部下沉量大于煤体侧,巷道中轴线偏向煤体侧;② 巷道发生非对称的变形机理为:在非均布载荷的作用下,巷道两侧肩角支座反力的倾角及大小发生变化,坚硬岩层侧支座反力大于煤体侧,倾角为煤体侧大于坚硬岩层侧,坚硬岩层侧帮部在小角度大应力作用下沿层理滑移、下沉、内扩,煤体侧帮部在近乎垂直角度作用力下使帮部煤体挤出帮臌;③ 巷道从坚硬岩层侧向煤体侧弯矩一直增大,剪力呈现为先增大后减小再增大的趋势,且在二次增大时方向改变,方向改变处即为巷道轴线向煤体侧的偏移位置,轴力呈现为抛物线形式的先减小后增大,在非均布载荷作用下的巷道最优合理断面即为“非对称三铰斜拱”;④ 提出可缩性U型钢与非对称性预应力锚杆(索)支护,重点加强巷道煤体侧帮部及坚硬岩层侧顶部支护。     

水体下急倾斜煤层开采覆岩破断规律

为了给水体下急倾斜煤层开采防水煤柱的留设提供依据,采用数值计算和相似模拟的方法,考虑顶板水与岩层的耦合作用,对水体下急倾斜煤层开采的覆岩破断和导水裂隙的演化规律进行了研究,结果表明急倾斜煤层顶板的垮落沿工作面方向呈不对称分布,直接顶垮落后向下移动,工作面的上端形成冒落空洞;顶板在采空区上下边界煤柱侧断裂形成的断裂线随着垮落层位的增高而向上山方向移动;在顶板垮落初期,主要是沿煤层法线方向的移动,垮落后期顶板向下抽冒特征明显;导水裂隙的产生在竖直方向上的发育高度大于垂直岩层方向,同时沿煤层产生一定深度的裂隙漏斗。研究结论为水体下急倾斜煤层开采时防水煤岩柱的留设提供借鉴。     

大倾角煤巷安全快速施工技术

2319、2321和2313大倾角工作面顺槽和切眼布置在230采区西翼,工作面沿断层展布方向呈伪倾斜布置,工作面均为俯采综放工作面,顺槽和切眼均为上山掘进,顺槽最大坡度35°,切眼最大坡度45°,顺槽和切眼均沿煤层底板掘进。     

大埋深高应力煤巷帮部递进式卸压技术及应用

针对唐口煤矿的多断层、高应力等冲击地压危险诱发因素,在常规煤体卸压技术基础上,提出了分段扩孔卸压技术、一孔多用卸压技术及沿空顺槽跨面超前预卸压技术,构建了适于高应力巷帮的递进式卸压解危技术体系。研究表明：分段扩孔卸压技术采用巷帮浅部小孔径-深部大孔径的钻孔方式,提高了巷帮深部高应力区卸压效果,施工效率提高至1.4倍;一孔多用卸压技术包括浅孔“钻+切”技术和深孔“钻+压+注”技术,每百米总钻进量为常规卸压技术的66%;沿空顺槽定向断顶-跨面预卸压技术有效减少了下一工作面顺槽的卸压孔数量,达到了临邻近两工作面顶板来压、下一工作面顺槽掘进支承压力一次性削弱的目的。     

急倾斜矿层开采地表移动计算的皮尔森函数法的改进

急倾斜煤层开采时,由于采空区上部岩一石冒落向下滚动填充下部采空区,加剧了岩石沿层面方向的移动。此外,底板也会发生移动。因此使得急倾斜矿层的岩层和地表的移动与缓倾斜或水平矿层的移动过程很不相似,目前对急倾斜矿层地表移动规律的研究还很不够。为了解决急倾斜煤层开采的各种地表移动变形预计问题,文献根据淮南     

岩层倾角对巷道结构稳定性的影响

为了解决倾斜岩层巷道存在的变形不对称问题,建立了巷道两帮围岩受力力学模型.分析表明,巷道高帮围岩受到沿岩层倾向向下的"拉力"和岩层法向上的压力作用,围岩容易发生拉破坏;巷道低帮围岩受沿岩层法向和岩层倾向压力作用,围岩相对稳定.利用UDEC软件对不同倾角模型模拟分析发现倾斜岩层巷道结构非均称变形表现为3个方面:(1)巷道高帮变形量大于低帮变形量;(2)岩层倾角增加,高低帮水平变形量都增加,高帮水平变形量增加速度大于低帮增加速度,岩层倾角增加,高低帮垂直变形量先增加再逐渐减小;(3)高帮垂直位移量在帮角处最大,随高度增加而减小,低帮垂直位移量在底角处最小,随高度增加而增加.     

埋藏条件复杂的煤层开采时岩层的移动

埋藏条件复杂的煤层开采时,岩层沿层理面和断层面的移动确定了开采有害影响区域的边界和移动盆地内移动和变形值的分布。在冲积层下煤层、构造断层和褶皱轴的露头处产生台阶状裂缝。为了保护建筑物,特别是竖井井筒免受岩层沿层理面移动的影响必须留设支撑煤柱。     

特厚急倾斜煤层水平分层开采岩层及地表移动机理

以窑街矿区三矿地质条件为原型,采用相似材料模型试验方法,研究了特厚急倾斜煤层水平分层开采岩层移动机理和地表移动规律。结果表明,特厚急倾斜煤层水平分层开采时,浅部开采阶段岩层以应力拱结构控制岩层移动,深部开采阶段岩层以铰接岩梁结构控制岩层移动;根据覆岩破坏形式,将采动岩层移动分为松散岩块区和层状岩层区。揭示了特厚急倾斜煤层水平分层开采具有显著的重复开采和变方向传播的特征;随着工作面自上向下逐层布置回采,地表移动盆地具有向顶板侧扩展和下沉值不断累计的特点,最终形成一个整体的移动盆地。研究结果可为地表及岩层移动预测模型的建立提供依据,从而指导类似条件下煤炭资源的合理开发。     

锚索的应用述评

锚索的典型应用包括:把易于沿断层面移动的岩层系紧在断层另一侧稳固的岩层上;在随掘随支护的隧道中系紧顶板和侧帮;在软弱的或多断层节理的含水岩层中平衡隧道结构的浮力。锚索结构的设计可以在锚固端和巷道表面之间不灌浆胶结,或者沿整个长度完全胶结。为了增加锚索的支护效果,前者必须拉     

竖井掘进机不同工作状态下装备与围岩振动响应特征分析

随着地下空间开发利用朝机械化、自动化和智能化方向发展,竖井掘进机为千米级竖井全断面掘进无人化(少人化)技术难题提供解决思路。针对竖井掘进过程中振动影响问题,以采用全断面竖井掘进机进行开挖的宁海抽水蓄能电站风井工程为依托,应用强震动测试的手段,对竖井掘进过程中的振动响应进行了测量和分析。测试结果表明：在竖井掘进振动影响下,围岩空帮段的振动明显,在实际工程中应考虑对软弱风化空帮段围岩体进行支护。随着振动向上传递,振动加速度幅值出现明显的非线性衰减特征,在上撑靴位置径向振动最大为150 cm/s²,振动衰减率为87%左右。     

辛置煤矿末采回收巷优化设计方案

为充分利用K2灰岩顶板的稳定性,对末采回收巷进行改进,改变现在使用的回收巷为刷扩、铺网、打锚杆的方式,在末采期间使用"爬坡"的方法,末采结束后,回收巷道顶板为K2灰岩顶板。回采顺槽巷道布置方式为:先沿K2灰岩顶板掘进至停采线位置,顶部不支护,帮部采用锚网支护;然后平掘10 m,再按8°下山穿越岩层掘进,见到10#煤顶板后,改为沿10#煤顶板掘进,巷道采用11#工字钢架棚支护。在坚硬稳定岩层下回撤设备,安全性更高,工期与工效也相应得到优化。     

砂层化学加固区竖井掘砌段高的确定

化学加固岩层的方法为矿山建设开辟了新方向。这种新方法在松软岩层的竖井掘进中,起到了积极防水效果。此外,它在井筒掘进直径轮廓线外围形成永久性的保护层,可作为竖井掘进和使用时的承载结构,这样就有助于采用高效掘进设备,还可降低对永久支护强度的要求。由于对树脂所加固的砂层的特性及状态缺乏足够的认识,因而没有     

厚煤层留小煤柱沿空掘巷支护技术研究

为研究厚煤层小煤柱沿空巷道的围岩变形特征及支护技术,解决巷道的失稳难题,以魏家地煤矿西2305运输顺槽为研究对象,采用理论分析及数值模拟对小煤柱巷道围岩结构形态及应力分布状态进行分析,采用现场实测的方式对沿空巷道围岩变形及支护参数展开研究。研究表明,小煤柱巷道围岩应力受一次回采影响呈非对称性,煤柱受力与上覆岩层载荷及悬露基本顶岩块长度成正比,与煤柱宽度成反比;小煤柱沿空巷道在掘进期间,围岩变形量相对较小,且变形沿巷道中轴线呈高度对称性;一次回采后,巷道围岩在煤柱侧变形和破坏较大,巷道变形呈非对称性。基于现场实测所得巷道围岩变形特征,提出了加强锚索进行小煤柱巷道的加固。通过现场工业性实验,加强支护后,煤柱侧帮部变形量减小至原来的58.3%,有效控制巷道围岩变形,减小煤柱帮部变形严重的问题。     

国外竖井掘进经验

近年来,在国外竖井掘进工程中,传统的凿岩爆破法逐渐被钻机钻进法所代替。西德、东德、美国和英国在利用钻进法掘进竖井方面取得的成就最大。钻井设备从技术上讲可分为无钻杆式和钻杆式(带扩孔)两种。在西德,用带超前孔的无钻杆钻机钻进竖井时,使用威尔特公司制造的GSB、SBVⅠ和SBVⅡ三种型号的机器。第一种机器用于掘进直径4500～5000     

工作面上下顺槽分别布置在顶底板时开采的实践

鹤煤五矿3301工作面属三水平延深采区,为缓解接替紧张问题,由原计划的分层开采在工作面下顺槽已沿顶板掘进完成的情况下调整为整层开采,工作面上顺槽沿底板掘进,开切眼分为倾斜段和水平段。实践证明,此开采方式缓解了五矿接替紧张问题和积累了工作面开采经验。     

峻德煤矿倾斜煤层开采沿空侧巷道诱冲机理研究

针对峻德煤矿倾斜煤层开采期间沿空侧巷道冲击地压频发的问题,采用现场调研、微震监测、物理相似模拟和数值模拟相结合的方法开展了研究,结果表明:倾斜煤层工作面开采期间靠近沿空侧巷道的覆岩关键层更容易破断产生剧烈动载扰动;随着煤层倾角减小,沿空侧巷道煤柱帮应力集中程度减小,实体煤帮应力集中程度增大,应力集中由煤柱帮内向实体煤帮内转移;在动静载叠加作用下导致巷道两帮煤体失稳破坏诱发冲击地压,且不同倾角煤层冲击启动区域不同。研究结果对倾斜煤层工作面后续回采阶段卸压防冲工作具有一定的指导作用。     

采煤机限位滑靴

中小型滚筒式采煤机一般沿运输机中部槽帮和导向管移动。由于采煤机在工作时产生一个向采空区侧的推力,特别当中部槽不平或工作面仰采时,向采空区的推力将更大,最终影响刮板链的通过。另外采煤机和刮板机工作时振动较大,连接导向管的校形螺栓易松动,进而发生切断螺栓的事故。一旦出现这些现象,导向管与槽帮间缝隙将加大,导致发生平面滑靴掉道事故。     

急倾斜煤层开采过程中的矿压显现监测

针对西南地区特有的急倾斜薄煤层开采所引起的岩层移动进行监测,研究结果表明在急倾斜薄煤层开采中,虽然煤层较薄,采区巷道的矿压显现仍较强烈,在煤巷掘进期间会产生较大变形,回采后变形将会继续加大。     

危险移动带的预报

关于确定岩层沿地质构造破坏带移动的规律性及其条件的一些问题,特别是这种移动涉及到风化层很厚的矿床时,没有得到应有的研究。有关构筑物保安规程和须知规定,当岩体中存在朝采空区方向倾斜的大型地质构造破坏带时,应沿断层断裂面绘制危险移动带图。这种规定往往缺乏充分依据,     

大倾角大采高采场覆岩应力路径时空效应

为揭示大倾角大采高采场覆岩变形破坏的时空演化特征及应力路径效应,以2130煤矿25221工作面为研究背景,采用3DEC数值模拟方法,在对覆岩变形破坏时空演化特征的综合厘定与分析的基础上,提出了大倾角采场上覆岩层在采动应力作用下的扰动分区,量化了采场沿工作面走向、倾向及不同层位覆岩采动应力路径的空间演化规律,揭示了采场空间不同区域覆岩采动应力与断裂失稳过程中的对应关系。研究结果表明：在大倾角大采高开采中,重力-倾角效应作用下矸石呈现非均匀充填特征,导致覆岩垮落形态及顶板承载拱在采场空间均呈现出典型的跨层迁移转化特性,包络面内中上部区域“倒三角临空面+倾斜砌体结构+高位梯阶岩层”形成空洞现象,“高位梯阶岩层”失稳易诱发“倾斜砌体结构”同时断裂,对支架形成较大的冲击动载荷。工作面煤层开采导致采场上覆岩层的三向采动应力大小、方向均发生了显著变化。沿工作面走向,覆岩最大主应力演化先增大再减小,最小主应力则先减小再反向增大,最大和最小主应力沿推进方向的垂直平面内向采空区旋转,上覆岩层的极限平衡状态界面沿工作面倾斜方向呈非对称展布。沿工作面倾向,煤柱侧上方岩层产生应力集中,工作面上方岩层卸荷,覆岩层...