基于煤体强度软化特性的综放沿空掘巷巷帮受力变形分析

基于深井综放沿空掘巷巷帮围岩受力特征,考虑巷帮与顶底板界面煤岩体强度软化特性,建立了实体煤帮和煤柱帮力学分析模型,推导出两帮极限平衡区宽度和煤体应力位移理论计算,明确了煤层埋深、巷道高度、煤层顶底板界面软化系数和界面强度参数等因素对煤体极限平衡区宽度、围岩应力和位移分布的影响规律,给出了工程建议措施,并通过现场工程实例对理论分析成果进行了初步应用.研究表明:极限平衡区宽度随煤层埋深、巷道高度及顶底板界面软化系数的增加而增大,随界面强度参数的增加而降低;煤体围岩应力和位移分布沿应力极限平衡区宽度呈双曲函数分布,极限平衡区内围岩竖向应力和水平应力随煤层埋深及界面强度参数的增加而增大,随巷道高度及界面软化系数的增加而降低;极限平衡区内煤体水平位移随煤层埋深、巷道高度、界面软化系数的增加而增大,随界面强度参数的增加而降低.     

深井巷道围岩应力及变形规律的数值分析

采用非线性有限元法，对深井巷道围岩应力及变形状态进行了数值计算．分析了巷道埋深、围岩性质和断面形状对围岩变形的影响．结果表明：当巷道埋探小于某一临界深度时，巷道周边围岩移近量随巷道埋深增加呈线性增加；当超过临界深度时，巷道围岩移近量呈现指数规律增加趋势．围岩变形破坏的临界深度取决于围岩的力学性质及巷道断面形状等因素．     

高应力综放工作面切顶卸压沿空留巷开采技术研究

为了研究大埋深、高应力、坚硬顶板等特殊地质条件下的综放工作面切顶卸压沿空留巷开采技术,以河南焦煤能源有限公司古汉山矿1604综放工作面为工程地质背景,采用理论分析和数值模拟相结合的方法,对巷道顶板运动规律进行研究,确定沿空留巷关键参数,并在现场进行工程试验.结果表明:采用定向预裂爆破技术能够阻断巷道上方与采空区上方基本岩层中的应力传递,达到卸压和预裂目的;切顶高度为12.3 m时,可切断下位关键岩层;沿空留巷巷道顶板平均下沉256 mm,采空区帮平均移近214 mm,留巷滞后工作面110 m后围岩开始趋于稳定,能够满足安全生产要求.研究结果可为类似地质条件下的沿空留巷开采提供参考.     

不同岩性围岩变形随巷道埋深变化分析

分析了不同岩性围岩表面位移、围岩松动圈及塑性圈半径随巷道埋置深度即原岩应力变化,结果表明:围岩表面位移随巷道埋深即原岩应力加速增加,围岩松动圈及塑性圈范围随巷道埋深近似线性增长。围岩岩性越差,围岩表面位移随原岩应力增长速度增加越快,而松动圈及塑性圈范围随巷道埋深即原岩应力增长有趋于稳定的趋势。     

高位巷与工作面回风巷围岩应力变化规律研究

为改变己15-12010工作面回风巷与其上方高位巷掘进相互影响、顶板极其破碎、支护困难的现状,采用数值分析方法对高位巷与回风巷围岩应力变化规律进行了深入细致地研究.结果表明:回风巷与高位巷水平距离为10 m时,两巷围岩应力相互叠加严重,导致回风巷右帮长期处于高应力作用下,致使其右帮及邻近右帮顶板破碎,支护困难;当水平距离达15 m以上后,两巷围岩应力相互影响较小,顶板完整性变好,巷道掘进速度得以大幅提高.     

厚煤层超高巷道支护技术

以山西某矿超高回采巷道为研究对象,数值演算了巷道高3.5⁷.5 m围岩响应特征:巷帮剪、拉塑性区深度与巷道高度大致呈正比关系,巷高对两帮移近量影响最大,且巷帮垂直应力峰值内移.阐明了巷帮为超高巷道围岩控制的关键部位,最终采用了高强度、高黏结力、高预紧力、高可靠性锚杆与帮斜拉锚索梁联合支护技术.巷道掘出后两帮和顶底最大相对移近速度分别是7,3 m/d,15 d后稳定,移近速度降低至1.5 mm/d以下,经过120 d观测,两帮相对移近量125 mm,顶底板相对移近量88 mm.工程实践结果验证了该类型超高巷道支护的指导思想和支护技术的科学性,以期为类似条件下超高巷道支护提供借鉴.     

深部软岩巷道围岩变形分析与控制

针对某深部软岩巷道支护困难问题,首先对围岩进行力学性能试验,然后利用有限元分析方法,在基于不同埋深软岩巷道围岩变形特征研究的基础上,从巷道开挖和围岩支护两方面对深部高地应力软岩巷道围岩变形与控制进行深入研究.结果表明:随软岩巷道埋深增大,巷道围岩变形呈线性增大趋势;在深部高地应力下掘进巷道时,全断面开挖法围岩变形最大,...     

高应力区域煤层巷道耦合支护数值模拟试验研究

为了研究耦合支护控制巷道变形的效果,根据耦合支护原理,使用FLAC3D有限差分数值模拟软件对某矿11010工作面回风巷在不同支护参数下巷道的顶板、底板、左帮和右帮深部基点位移与围岩最大位移进行了研究.结果表明,当支护体与围岩以及支护体之间在强度、刚度、结构满足耦合支护时,巷道深部基点位移与围岩最大位移均较小,且巷道处于稳定状态所需时间较短.通过工程实例进一步说明了耦合支护能有效地控制巷道围岩变形,维护巷道稳定.     

变宽沿空窄煤柱巷道围岩变形机理及控制技术研究

针对苏村煤业150101工作面回风巷掘进期间巷道围岩严重变形的情况,采用数值模拟、理论分析等方法对巷道变形破坏特征和破坏机理进行了分析。结果表明:护巷煤柱宽度不同,对沿空巷道围岩的应力分布及变形有较大影响,过大和过小的煤柱尺寸均不利于巷道围岩的稳定;苏村煤业150101工作面回风巷合理的煤柱宽度为5~6 m。在此基础上,结合合理的煤柱留设宽度,提出了变宽沿空窄煤柱巷道分段围岩稳定控制技术,对不同煤柱宽度进行分段,针对各个分段特征进行不同强度的支护。工业性试验结果表明,采用分段支护技术后,各分段沿空巷道围岩变形获得很好的控制效果,在类似地质条件下可以推广应用。     

不同断面形式深埋巷道围岩破坏数值模拟分析

以Ⅲ级围岩为例,利用有限差分软件FLAC对不同埋深情况下不同断面形式的巷道进行数值模拟,分析矩形、直墙拱形和圆形断面巷道围岩应力应变、围岩塑性区随埋深的变化规律及特点。结果表明：拱形断面巷道的围岩变形、围岩塑性区最小,尤其是顶板下沉量较矩形和圆形断面巷道的要小得多;圆形断面巷道围岩水平向位移最小;矩形断面巷道围岩应力及变形随埋深增加幅度都要大于拱形和圆形断面巷道。