高应力沿空巷道围岩应力转移技术应用研究

在高应力沿空巷道掘进中,采用超前钻孔卸压爆破技术使巷道前方提前产生自由面,释放超前压力,减轻了巷道的高应力扰动;采用卸压槽技术,减轻了巷道围岩应力对巷道浅层的破坏,保护了巷道支护的完整性,这两项技术是在巷道支护领域值得推广应用的新技术。     

保护煤柱卸压爆破技术研究及应用

根据贺西煤矿实例,介绍煤矿卸压爆破技术研究及其应用。针对保护煤柱内高应力集中造成巷道支护后难以稳定的问题,应用卸压爆破控制巷道围岩变形机理,确定合理的爆破参数。通过卸压爆破,改变围岩应力分布,使围岩内高应力得到释放和转移,有效消除巷道围岩应力集中,保持巷道稳定。     

深孔爆破构造裂隙卸压技术研究

为解决坚硬顶板大采高工作面停采后的超前应力动态前移,造成前方巷道变形严重的难题,探讨了超前支承压力动态前移的规律以及断层构造应力的分布特征,认为加大巷道保护煤柱尺寸未能有效缓解前方巷道变形。通过对断层附近应力重新分布规律和顶板深孔爆破前后应力分布特征的对比分析,提出解决停采后前方巷道围岩失稳的新技术,即深孔爆破构造裂隙卸压技术。结果表明:工作面前方一定距离深孔爆破人为构造裂隙能够有效阻断超前支承压力的前移,卸压炮孔到总回风下山的保护煤柱宽度41 m超出爆破本身的最大影响距离40 m,与不采取卸压措施相比,在炮孔前方40 m处应力降低了11%,能够保证巷道的稳定。深孔爆破构造裂隙卸压技术为解决超前应力带来的巷道围岩失稳提供了一种新的思路和方法。     

软岩巷道大变形双主动超前爆破预裂顶板防控技术

为了解决软岩采场终采线附近大巷受工作面回采应力长时高压作用引起的巷道围岩结构大变形问题,以风水沟煤矿软岩地质条件为工程背景,从力源传递角度出发,提出了顶板深部围岩双主动超前深孔预裂爆破卸压原理,建立了爆破裂隙带构造应力场力学模型和终采线附近高位稳定岩层弹性基础连续板力学模型,对比分析了采场超前支承压力和爆破裂隙带构造应力分布特征,研究了顶板深部围岩双主动超前爆破卸压机制。研究得出:风水沟煤矿软岩采场超前支承压力动态演化规律具有动压影响区域广,峰值影响范围大,应力集中程度高的特点;终采线区域顶板深部围岩双主动超前爆破卸压后,爆破裂隙带构造应力场剧烈影响范围减小,应力集中程度降低,顶板下沉量和弯矩明显减小,工作面终采线预裂岩层及时垮落,冒落岩体的碎胀效应有效控制高位稳定岩层的变形以及破坏发展模式;煤柱区爆破裂隙带切断应力传递路径,采场应力环境得到明显优化。在工作面回采结束3个月后,现场监测的大巷围岩垂直应力增量在5%以下,巷道顶底板及两帮的移近量较小。研究结果表明,顶板双主动爆破卸压后形成的裂隙带阻挡了超前支承压力向前传递,降低了巷道围岩应力,减小了大巷变形。     

深部高应力巷道综合卸压技术研究与实践

以大屯矿区姚桥煤矿深部中央采区(-650~-850 m)高应力巷道维护为工程背景,研究了中央采区复杂、高应力区的形成及采区工作面超前压力地质力学分布特征,在总结当前各类巷道卸压技术的基础上,针对姚桥煤矿7002工作面防冲与集中下山的保护问题,提出了以深孔预裂卸压技术为主的综合卸压方法,即通过深孔预裂爆破、卸压巷与煤层钻孔卸压等综合卸压技术,改善巷道围岩应力状况,降低应力集中系数,实现阻断采区超前压力并达到巷道卸压目的。矿压监测数据表明,集中下山变形得到有效控制,综合卸压技术应用效果显著。     

综放沿空巷道围岩卸压控制研究

采用计算机数值模拟计算及现场观测方法,结合松动爆破技术分析了本煤层布置卸压巷对综放沿空巷道围岩卸压的机理,沿空巷道卸压控制的实质是使围岩高应力区沿倾向向煤体深部转移,卸压巷位置及松动爆破强度是卸压技术的关键,现场应用实践表明,卸压控制是治理综放沿空巷道围岩强烈变形破坏的科学有效方法,并取得了显的技术经济效益。     

卸压爆破振动下锚索支护全煤巷道动力响应特征

针对目前参数不合理的卸压爆破常损伤巷道围岩,减弱防冲效果的问题,基于PASAT-M型便携式微震系统实测的卸压爆破振动参数,并引入爆源模型对爆破震源进行描述,由此在FLAC3D4.0平台上研究了卸压爆破下巷道围岩的损伤破坏模式以及锚索支护的振动特征。研究发现:剪切破坏是爆破振动下巷道围岩的主要破坏模式。爆破振动下近场围岩应力水平出现小幅增加,其中顶板内水平应力增幅约为8%,爆破帮内垂直应力增幅在8.3%,爆破后近场围岩的弹性应变能得到一定的释放。卸压爆破通过造成支护结构锚固段附近煤体变形损伤,而导致锚索支护轴力的降低。利用三维全景钻孔窥视方法对巷道围岩裂隙带进行现场实测,验证了数值模拟结果的可靠性。     

高应力岩层巷道钻孔爆破卸压技术

为了深入研究深部高应力岩层巷道围岩松动爆破卸压技术,针对高应力巷道围岩受采动影响的变形破坏特点,采用FLAC数值模拟软件对深部动压巷道围岩进行了松动爆破卸压模拟,结果表明在松动区域轴向平行于巷道顶板和帮部时,在距巷道顶板和帮部围岩5 m处进行爆破,可以在巷道周围形成一个松动区域,使巷道围岩浅部应力与深部集中高应力隔离开,达到巷道围岩集中应力向深部转移和改善巷道围岩受力状态的目的.通过工程实践,验证了模拟方案的合理性,并使爆破参数得到了优化.     

煤矿巷道围岩卸压技术及应用

煤矿巷道围岩控制方法主要分为支护加固法和卸压法,卸压法是高应力、强采动巷道围岩控制的有效手段。目前,我国煤矿已形成包括巷道布置法、巷道围岩近场卸压法及远场卸压法在内的巷道围岩卸压技术体系。介绍了巷道卸压法分类及卸压机理、影响因素和适用条件。巷道布置法的实质是将巷道布置在采空区下方、上方、边缘及采空区内等应力降低区,是首选的、有效的卸压法。巷道围岩近场卸压主要包括切缝、钻孔、爆破及掘卸压巷等方法,卸压机理是在浅部围岩形成一定的变形空间,减小围岩向巷道空间的位移,并将浅部围岩高应力转移到深部。巷道围岩远场卸压法主要有深孔爆破、水力压裂法,通过切断或弱化巷道上方的顶板,减小回采工作面采动对巷道稳定性的影响。近年来,水力压裂技术得到广泛应用,成为回采工作面坚硬顶板弱化、强采动巷道围岩卸压的有效措施。在实例分析中,介绍了区域水力压裂和局部水力压裂卸压技术的应用情况,包括地质与生产条件、压裂设计及卸压效果。最后,分析了巷道卸压法存在的问题,对今后的技术发展进行了展望。     

基于应力场干预的巷道围岩控制技术

高应力巷道围岩破坏严重变形剧烈,在服务期间难以满足回采的要求,已经成为煤矿安全开采研究的重点和难点.本文从应力转移、应力阻隔和应变能释放3个角度,归纳总结了应力场干预的巷道围岩控制技术.针对坚硬顶板提出水力压裂断顶,高应力底鼓聚能爆破断底,大变形巷道钻孔卸压技术,分别探讨了每种手段的技术原理.水力压裂使岩层的承载层向高位移动,同时应力向煤体深部转移;聚能爆破在底板岩层中形成连续的结构面,阻断水平应力的传播途径和改变其传播方向;钻孔卸压可以释放高应力岩体的应变能为围岩变形提供补偿空间.工程实践表明,提出的应力场干预技术能够有效地控制围岩稳定,为高应力巷道维护提供技术保障.