掘进工作面围岩应力分布特征及其与支护的关系

以具体工程为实例,利用软件分析掘进工作面的围岩应力状态,并采用实际监测的方式获得真实的应力状态分布,分析工作面的薄弱区域,给巷道支护提供依据。支护方案能够改善围岩应力状态,限制岩体间的相对变形,起到有效的加固支撑作用。     

软岩对巷道围岩应力分布的影响及锚杆支护控制

软岩对巷道围岩应力分布的影响及锚杆支护控制［美国］Ｓ．Ｓ．彭　Ｌ．Ｂ．戈顶板中软岩和层面的存在大大影响地下巷道围岩的应力分布，在支护设计中应引起特别重视。本文通过数值分析方法和量纲理论讨论了各因素对矩形巷道围岩应力分布的影响。通过对锚杆支设前后应力分...     

高应力煤巷锚杆支护围岩活动规律研究

介绍了古汉山矿11061工作面全煤巷道锚杆支护试验基本情况,以及现场实测的全煤巷道围岩表面、围岩深部变形特征,锚杆全长受力分布特征及锚杆托盘、锚索受力情况、锚索受力情况,为类似条件下锚杆设计提供依据。     

掘进工作面前方煤体应力分布规律研究

针对钻屑量能直接反映区域煤体应力状态的特性,运用岩石力学理论、力学数值模拟等方法,对掘进工作面卸压带宽度进行了理论计算,并对长平煤矿23081掘进工作面初次暴露在空气中煤体的钻屑量进行了现场实测,得出了掘进工作面应力分布规律为:卸压带宽0～3.5 m,集中应力带宽3.5～9.0 m9,.0 m以后为原始应力带。     

深埋巷道围岩应力及其锚杆支护影响分析

复杂地形巷道围岩现场地质条件复杂,难以获取巷道围岩和支护的应力、变形及破坏之间的相互关系及作用规律.因此,分析了巷道围岩应力的规律,推导了各种水平应力条件围岩应力的分布规律和特点,并构建了锚杆支护理论模型,通过分析内部侧压系数、外部预应力、内部弹性模量和对锚索长度的支护影响,为巷道开挖后围岩稳定控制的锚杆支护提供理论与...     

超长综放工作面围岩应力分布规律

采用FLAC3D数值模拟对平朔井工一矿14106工作面矿压显现规律进行研究,得出沿工作面推进方向底板垂直应力集中,应力集中系数随着埋深的增加而逐渐减小,采空区底板垂直应力呈现卸压状态;应力集中区与应力卸压区以底板原岩应力等值线为界成"泡"形;各点垂直应力会从平衡状态应力基础上加速增大至峰值,随后又快速卸压至零或较小压力状态至稳定;工作面超前影响距离随深度的增加呈现越来越小的趋势;支承压力峰值随着工作面下底板深度的增加而逐渐降低。     

厚煤层巷道沿底掘进围岩变形特征与支护技术研究

以山西潞安集团佳瑞煤业15101工作面轨道巷为工程背景,采用FLAC3D数值计算软件对厚煤层巷道沿底掘进时围岩受力、变形与破坏特征进行模拟分析,并在此基础上提出厚煤层巷道围岩控制对策,设计合理的锚杆锚索支护参数应用于井下,支护效果良好。     

掘进工作面超前支护装置

为解决煤矿掘进工作面临时支护的安全问题,陕煤黄陵矿业一号煤矿掘进工作面使用了超前支护装置,并针对现场使用情况及出现的问题进行了技术改进,解决了生产过程中设备及人员的安全问题,提高了工作效率。     

复合顶板动压巷道围岩应力演化和支护技术研究

三交河矿10_^#下煤层顶板为典型复合岩层,从已掘巷道来看,10_^#下煤层巷道顶板成型不佳,容易风化破碎,受采动影响下易出现顶板离层破碎下沉等破坏现象。10-2032巷为复合顶板条件采掘对穿巷道,支护难度较大,在分析地质条件的基础上,通过数值模拟,对10-2032巷与10-201回采面对穿前后的应力状态进行了分析。结合应力演化情况和锚杆支护原理,根据工程类比和数值模拟结果,提出10-2032巷锚杆锚索支护设计。顶板采用长短锚索组合支护,两帮采用单体锚杆搭配W钢护板支护,井下实践证明,与相邻回采面对穿后,2032巷仍能保持较好的支护效果。     

综放工作面及其围岩宏观应力壳力学特征

采用大型非线性三维计算机数值模拟、实验室相似材料模拟对综放工作面围岩应力分布进行了深入研究,发现综放工作面围岩存在高应力束组成的宏观应力壳,应力壳位于采场四周未采煤岩体和弯曲带内,其形态随工作面推进采场结构的变化而改变.应力壳承担并传递上覆岩体荷载和压力,是最主要的承载体,应力壳拱脚处应力形成采场四周围岩支承压力.砌体梁结构位于宏观应力壳下的减压带内,砌体梁仅承担壳体下岩层部分荷载.综放工作面主要力学特征是位于上覆围岩宏观应力壳保护下的低应力区内,这正是综放工作面矿压显现趋于缓和的根本原因.基于对应力壳体的发现和开展的一系列分析,揭示了综放采场顶煤“垫层”作用的力学本质.     

Investigation on displacement field characteristics of tunnel＇s surrounding rock and coal seam at FMTC face

The change rules of displacement field characteristics of coal seam and tunners surrounding rock were obtained by means of numerical simulation-FLAC^3D and site observation, and according to engineering geology and exploitation technology of 1151 （3） fully mechanized top coal caving （FMTC） face in Xieqiao colliery. The research＇s results show that the top coal displacement on the top of FMTC face is apparently larger than those of the middle and the bottom, the top coal begins to move in the front of the face＇s wall, and the sub-level top coal-rock moves ahead of the low-level top coal-rock, the vertical displacement of top coal-rock increases gradually as the decreasing of distance to face Top coal and overlying strata in vertical direction are always in compressed state in the front of face, then the top coal begins to separate from the overlying strata at the upside of face. The support loading at face is mainly the deformation pressure due to top coal and main roof＇s movement, and it is not suitable for the FMTC face with traditional support design. Surrounding rock movement of the face is of near-field effect, the surrounding rock deformation is acute greatly near to the face, the ideas of supporting design for the tailentry and headentry should be changed from loading control to deformation control.     

锚杆预紧力在巷道围岩中的力学效应

针对巷道围岩稳定性控制中的整体锚固结构,分析了预应力锚杆的力学作用机理.预应力锚杆施加于围岩之上的预紧力所产生的横向挤压作用,是围岩形成整体锚固结构的必要条件.基于固体力学中的Boussinnesq研究了单根预应力锚杆作用下围岩中应力以及相应的横向挤压力的计算方法,建立了2根预应力锚杆共同作用下二者之间横向挤压力的理论计算公式.结果表明,2根锚杆之间的横向挤压力与锚杆预紧力成正比,与计算位置到锚杆安装位置的距离成反比;预紧力产生的横向挤压力在2根锚杆正中间位置最小;横向挤压力的大小除与围岩的泊松比有关外,还与锚杆安装密度、有效长度等有关.研究结果在塔山煤层巷道支护设计中得到应用.     

掘进工作面射流通风流场研究

掘进工作面压入式通风实际上是有限空间的受限贴附射流通风． 根据流体力学和射流理论, 分析了掘进通风射流产生过程及掘进工作面压入式通风风流结构． 风流从圆形风筒射入掘进工作面形成射流区和回流区． 给出了回流区平均速度、最大回流速度及射流作用距离的计算模型, 为掘进工作面合理有效通风提供了新的理论依据．     

掘进工作面附壁射流紊动特性的LDA实验

掘进工作面附壁射流具有置换和掺混双重作用,体现为流场的时均和紊动特性。射流的紊动在瓦斯粉尘的迁移扩散中起着关键性作用,如工作面粉尘的悬浮运动完全靠风流的紊动得以维持。由于紊动本身的复杂性以及实验设备的限制,以往对独头巷附壁射流的研究一般停留在时均量上,对紊动量的认识还不够深入。为此,采用三维激光多普勒测速仪,在独头巷射流通风实验模型内,对三维脉动风速进行了测量。根据紊流统计理论,分析得到了风流的各向紊动强度,并对紊动强度的分布规律和量级进行了研究。结果表明:受限条件下,由于回流存在,射流的紊动在射流区和回流区都很剧烈,3个方向的紊动强度具有量级相同和各向异性的特点。在射流剪切层内,紊动强度从射流轴线到射流边界呈先增后减趋势;在射流剪切层以外的回流区,紊动整体变化不明显,始终维持着与平均风速大小相当的强度。流场内较大的速度梯度导致流层之间剪切失稳是形成剧烈紊动的重要原因。由于紊动具有与平均风速相近的强度,在研究独头巷风流排污效率、瓦斯粉尘运移规律等问题时,无论理论分析还是数值计算,都应对运动方程中的速度脉动项给予充分重视。     

高温掘进工作面雾化喷淋的多相流温度场数值模拟

从质量、动量和能量守恒原理出发,建立了掘进工作面雾化降温多相流模型。将矿井内空气视为连续相,雾化液滴视为颗粒相,采用FLUENT软件模拟分析了掘进工作面雾化降温前后温度场特征,并与实测结果进行了对比。计算结果表明,雾化喷淋作用下,巷道距掘进头100 m范围内温度均小于27 ℃,满足井巷作业人员热舒适度需要。首次经过喷嘴气流温度最大降幅约为7.2 ℃,掘进头附近最低温度约为25 ℃。掘进工作面入口附近气流温度变化幅度趋弱,出口温度约为31.1 ℃。     

采场围岩应力壳力学特征的工作面长度效应

应用计算机数值模拟并结合现场观测, 对不同工作面长度的采场围岩力学特征进行系统的分析和研究, 获得了采场围岩宏观应力壳力学特征的工作面长度效应.研究表明,工作面长度的变化对应力壳力学特征有显著影响.随工作面长度的加大,应力壳壳体应力在工作面前方煤壁边缘和巷道附近区域集中程度加大,壳体高度逐渐升高同时扁平率逐渐增大,工作面是三维应力壳的聚焦点;采场围岩的垂直位移变小,而水平位移增大.表明合理调整工作面长度可改善采场围岩宏观应力壳的动态平衡,对保护采场、减小矿山压力显现有积极作用.     

锚杆支护应力场测试与分析

在实验室建立了锚杆支护应力场测试模型,测试了单根与2根锚杆在不同拉伸载荷下的支护应力值及应力场分布特征,分析了2根锚杆形成的支护应力场相互叠加与影响的特点。采用数值模拟,计算了单根、2根锚杆在不同载荷下形成的支护应力场及影响因素,并将实验室测试结果与数值模拟结果进行了对比。研究结果表明:单根锚杆在端部附近应力较高,随着远离锚杆端部,应力逐渐减少,锚杆中部应力较小;在远离锚杆的一侧出现拉应力区;2根锚杆形成的支护应力场主要在模型中部叠加,由于模型前后表面应力扩散范围小,导致两表面附近中部应力很低,模型中心部位远离锚杆,应力也比较小。最后,提出了存在的问题及改进建议。     

综采工作面顶板围岩应力特征相似模拟研究

为揭示采动影响下上覆岩层变化规律,以淮南矿业集团谢桥矿1232(1)综采工作面地质条件为工程背景,采用相似材料模拟实验和理论分析的方法,对综采工作面顶板围岩应力特征进行研究。相似模拟研究结果表明：随着采煤工作面的不断推进,工作面前方煤体内应力与超前支承压力峰值不断增大,当工作面由30 m推进至150 m,工作面顶板围岩各监测点处超前支承压力达到峰值时的最大应变量由14增大到292;工作面前方煤岩体经历了由原岩应力到应力升高再到应力降低的过程,其中80 m范围之外为原岩应力区,10~80 m为应力增高区,10 m范围内为应力降低区;随回采推进,各区逐渐向内部转移,对于地质变化不大的煤岩体而言,“三区”会逐渐扩大前移,但整体变化范围不大。研究结果可为中厚煤层的实际开采提供一定的理论指导。