顶板巷道抽放瓦斯试验与效果分析

分析了沿开采煤层顶板走向方向布置顶板巷道抽放瓦斯的基本原理及煤层顶板覆岩采动裂隙分布特征。通过顶板巷道抽放瓦斯试验 ,论述了顶板巷道抽放瓦斯的关键技术和顶板巷道布置原则 ,指出了顶板瓦斯巷抽放瓦斯的适用条件及顶板巷道布置的合理层位     

富水巷道顶板水渗流特征数值计算研究

巷道开挖改变了顶板岩层裂隙水的赋存形态,水作用下顶板岩体强度削弱显著,易于引起顶板的大变形甚至垮冒失稳。现场实测了富水巷道顶板水出水位置和围岩内部结构,利用数值计算方法研究了富水巷道顶板无疏水孔、有疏水孔和有疏水孔且穿过顶板岩层裂隙面3种情况下,顶板水流动特征、孔隙水压力变化规律及其顶板支护强度对顶板水渗流特征的影响作用。研究表明,富水巷道顶板出水位置位于裂隙发育区域,通过合理布置顶板疏水孔技术参数,有利于顶板水的排放和顶板围岩稳定控制。据此,提出了有控疏水和合理保水的技术原理,并在现场进行了工程应用。     

基于能量法的露天开采下采空区顶板安全厚度研究

为了确定露天开采下采空区顶板安全厚度,基于力学理论,分析了露天开采下采空区顶板受力特性,建立其固支梁力学结构模型。根据能量守恒原理,推导了由顶板弯曲应变能、水平荷载做功和垂直均布荷载做功组成的采空区顶板结构总能量方程,获得了采空区顶板势能函数解析式。采用突变理论,建立了采空区顶板系统的尖点突变模型,获得了采空区顶板失稳判别式,推导出采空区顶板安全厚度计算模型。对某露天矿采空区顶板厚度进行了应用案例分析,理论计算出的最终采空区顶板临界厚度为11.34 m,与现场安全预警经验值12 m基本一致。表明所建立的采空区顶板安全厚度计算模型合理可行,可为露天开采下采空区顶板安全厚度设计提供一定的理论依据和工程指导。     

复合顶板煤巷帮顶同治强化围岩支护原理及应用

分析了复合顶板巷道的破坏特征,建立了复合顶板巷道破坏的力学模型并研究了巷道破坏机理,此类巷道顶板的最大应力位置为巷道肩角或顶板中间。基于复合顶板巷道的破坏机理,提出了软弱复合顶板煤巷帮顶同治强化围岩支护原理。     

煤巷复合顶板变形破坏规律分析

基于现场实测巷道顶板变形规律提出了一个更为切合实际的煤巷复合顶板的概念。基于煤巷复合顶板破坏前及破坏的临界状态各岩层的变形曲率相同条件下,将顶板所受的荷载分配到各岩层中,进而分析复合顶板各岩层的受力状态。根据复合顶板的受力特征及其变形破坏规律,一般认为,复合顶板中软弱夹层因其自身强度低、厚度薄,巷道开挖后先将破坏,降低了顶板的整体刚度,使顶板结构弱化,从而产生较大的二次变形,随着顶板中的其他岩层应力变化,若顶板能够承受围岩荷载,则经应力变化顶板变形趋于稳定;若顶板不能够承受围岩荷载,则经应力变化顶板剧烈变形并失稳,提出了复合顶板有经过结构承载调整—结构刚度弱化—结构失稳的变形破坏规律。     

离层型顶板事故的临界离层面积预警判据研究

为了更好地控制和避免顶板事故的发生,提出了"冒顶机理研究-顶板控制设计-支护质量与顶板动态监测-顶板事故预警"的顶板事故防控体系,并以离层型顶板事故防治为对象进行研究。即将工作面顶板视为各向同性体,并将上覆岩层的运动及破坏简化为简支梁的形式,根据简支梁的挠曲线方程,推导出了顶板破断的临界离层面积Smax计算公式,并以Smax作为离层型顶板事故的预警判据。通过工程实例分析,验证了离层型顶板事故发生的临界离层面积预警判据的准确性。     

坚硬复合顶板沿空留巷围岩控制技术研究

通过对坚硬复合顶板切顶卸压沿空留巷顶板运动特征 的研究,明确了留巷顶板运动及应力演化规律,得到了顶板 覆岩荷载的传递机制.基于围岩结构演化特征,建立了留巷 顶板下沉量计算模型,确定顶板下沉量由坚硬顶板关键块旋 转下沉和顶板离层共同控制,给出了顶板最终下沉量的计算 公式,并提出了非对称支护的控制对策和锚索支护强度计算 公式.以邱集煤矿１１０２工作面坚硬复合顶板沿空留巷为研 究背景,借助 UDEC数值模拟软件,对巷道顶板位移与应力 变化进行计算.结果表明:切顶后的顶板悬臂梁具有越靠近 切缝竖向位移越大的特征,且顶板应力向深部转移,巷道顶 板无应力集中现象.据此设计恒阻大变形锚索＋锚杆＋单 体支柱的非对称支护结构,现场应用效果良好.     

采空区下综采工作面顶板压力的确定

针对采空区下工作面顶板压力难以确定的问题,将采空区下工作面顶板结构分为"原生顶板结构"、"类原生顶板结构"和"次生顶板结构"3种类型。采用理论分析与现场实测压力相结合的方法,分析了次生顶板结构时,工作面顶板压力的附加载荷。结果表明,原生顶板和类原生顶板结构时,工作面顶板压力可按原生顶板结构计算;次生顶板结构时,上方采空区矸石会对工作面产生附加载荷,其大小相当于上方已采工作面直接顶的重量。     

气囊固定式新型顶板离层仪的设计思路

顶板离层是巷道围岩变形和破坏的主要形式之一,当顶板离层超过一定范围,顶板就会处于非稳定状态,极易发生顶板事故.顶板离层仪是有效监测顶板运动的仪器,根据顶板离层的测量原理,结合现场实践经验,创新性地提出了采用气囊固定与微变形软管连接的柔性接触式顶板离层仪的设计理念,为弥补不足和发展离层仪提供了新思路.     

浅析深井复合顶巷道桁架锚索的应用

主要论述复合顶板巷道的特征,分析了复合顶板巷道支护机理,提出了采用桁架锚索和高强锚杆限制围岩变形,保持围岩稳定,阻止复合顶板离层破坏,主动支护围岩;采用桁架锚索加强顶板支护,将不稳定的复合顶板悬吊到顶板深部稳定岩层中.