特厚煤层巷道掘巷支护防冲研究

针对华亭砚北煤矿2502采区250203上工作面掘进期间大能量事件频繁发生,提出以围岩的强弱强结构控制机理为基础,从能量的角度分析了防治巷道型冲击的方法.本文通过FIAC3D有限元软件对250203上材料巷建模,研究了锚杆、锚索各参数不同时对巷道围岩变形控制的影响,确定了较好的支护参数.提出一种加强支护保护区小结构强度的锚杆支护方案,为该矿厚煤层掘巷期间防止巷道型冲击提供了一些思路.     

特厚煤层掘巷支护防冲研究

 由于大多数的冲击矿压显现发生在巷道,针对某矿2502采区250203上工作面掘进期间大能量事件频繁发生,提出以围岩的强弱强结构控制机理为基础,从能量的角度分析了防治巷道型冲击的方法。本文通过FlAC3D有限元软件对250203上材料顺槽建模,研究了锚杆、锚索各参数不同时对巷道围岩变形控制的影响,确定了较好的支护参数。提供给一种加强支护保护区小结构强度的锚杆支护方案,为该矿厚煤层掘巷期间防止巷道型冲击提供了一些思路。     

常村煤矿冲击矿压数值模拟研究

根据常村煤矿的采掘工艺和地质条件,分析了其冲击矿压频繁发生的原因,通过数值模拟研究了工作面开采及巷道开挖前后的应力分布情况,结果表明,在工作面和巷道开挖过后底板的水平应力是不断增加的,而21132工作面进风巷在采掘过程中冲击矿压频繁发生的原因是由于其布置在了应力叠加区域.     

冲击矿压的强度弱化减冲理论及其应用

提出冲击矿压的强度弱化减冲理论，即采取松散煤岩体，降低强度和冲击倾向性，使得应力高峰区向岩体深部转移，并降低应力集中程度，使发生冲击矿压的强度降低，使得煤岩体中所积聚的弹性应变能达不到最小冲击能，从而防治冲击矿压的发生.强度弱化减冲理论在三河尖矿的生产实践中得到了有效的验证.     

片帮型冲击矿压下的煤巷锚杆支护减冲机理探讨

从片帮型冲击矿压发生的机理出发，分析了煤层煤巷采用锚杆支护减冲的机理。采用锚杆支护，能够增强围岩的自承能力，减缓上覆煤岩层的活动，相对增加了使煤体内裂纹扩展和层裂板结构失稳破坏所需的临界载荷。     

常村矿“Z型”煤柱区冲击危险性数值模拟研究

常村矿21132工作面冲击矿压多发生在下巷超前支承压力区和"Z型"煤柱区。研究认为,受外错煤柱产生的高应力影响,下巷冲击次数高于上巷;受外错煤柱产生的高应力与延伸工作面侧向支承压力叠加影响,"Z型"煤柱区冲击频发。数值模拟结果显示,21132下巷接近"Z型"煤柱区时,水平应力由19.5MPa增加到22MPa,垂直应力变为原岩应力的2.5倍,解释了"Z型"煤柱区冲击频发的原因,预示着工作面推进至"Z型"煤柱区附近时冲击危险性将升高。     

华丰矿保护层开采数值模拟研究

华丰矿4号煤层冲击矿压灾害严重,随着采深的不断增大,这一问题更加突出。开采6号煤层保护层,将使4号煤层得到卸压,有利于减少冲击矿压发生几率。应用FLAC软件建立了相关数值模型,模拟分析了6号煤层开采的卸压效果;针对华丰矿地质条件,重点模拟分析了断层对6号煤层留设煤柱产生的应力集中影响,为华丰矿开采6号煤层提供了科学可靠的理论指导。     

房式开采煤柱回收时工作面围岩应力分布模拟

兰兴煤矿2201工作面是为回收旧房式开采所遗留的煤柱而设计的,条件相当复杂,为了能安全高效回采,经过理论分析和现场调研建立旧采区赋存状态模型,并运用有限元分析软件FLAC3D对旧采区复采进行数值模拟,对工作面回采过程中围岩应力分布情况进行分析研究,结果表明:载荷随工作面推进向前方煤柱内转移,采动影响范围为30³6 m,开挖煤柱内支承压力呈升高-降低-升高分布趋势,出煤柱及过空巷时应力集中明显,矿压显现强烈,应采取提前支护管理措施。     

冲击矿压的强度弱化减冲理论及其应用（续）

本项目为国家自然科学基金资助项目（50490273，50474068，50074030），教育部博士点基金资助项目（20030290017）资助。冲击矿压实质是煤岩体能量积聚与释放的过程，当煤岩体中所积聚的弹性应变能达到其极限冲击能时，就可能发生冲击矿压。根据冲击矿压强度弱化减冲理论，采取松散煤岩体的方式降低煤岩体的强度和冲击倾向性，使得应力高峰区向岩体深部转移，煤岩体中所积聚的弹性应变能就达不到最小冲击能，从而防止冲击矿压的发生。强度弱化减冲理论在三河尖矿的生产实践中得到了有效的运用。     

上行开采工作面煤柱应力区安全开采技术

孙村矿2221面是其下覆四层煤工作面开采后首个大面积开采的上行开采工作面,工作面开采范围布置在四层煤开采后的采空区上方,其中有一段处于四层煤开采过程中遗留的断层煤柱区域。工作面在四层煤采空区内进行回采过程中,由干四层煤开采后的卸压作用,顶板压力缓和,无明显的动压显现,但在推采煤柱过程中,工作面动压现象突出明显,造成工作面顶板破碎、巷道变形破坏、冲击矿压等现象。针对工作面推采煤柱过程中压力显现造成的破坏现象,开采中采取了一系列的安全控制技术措施,取得了明显的效果,实现了煤柱区域的安全开采。     

软弱围岩下某中厚及厚大矿体采矿方法研究

某矿区位于湖区水体下,主要为金铜矿,且矿石品位较高,矿体属于软弱围岩下的中厚及厚大矿体,且顶板围岩稳固性较差。结合矿体具体的赋存条件及现有的开采技术条件,采用数值模拟软件FLAC^3D对机械化分段中深孔落矿嗣后阶段充填采矿法、浅孔留矿嗣后充填法、上向水平分层充填法3种采矿方法进行了采场参数研究。通过对6种模拟回采过程中的围岩应力和位移比较,初步确定采场宽度、长度参数分别为14 m、40 m;以初步确定的采场参数为基础,通过最大与最小主应力、顶板与矿柱位移最终确定出3种采矿方法对应的采场宽度均为14 m、长度分别为40、40、42 m;并且随时监测顶板及矿柱的应力、岩移情况,加强顶板管理,及时充填。最后提出下阶段的主要工作是确定合理充填体强度及充填材料。     

金川龙首矿充填采矿与地表沉降规律探讨

金川龙首矿采用下向水平分层六角形进路式充填采矿法,采用双中段大盘区同时回采的模式。应用FLAC^3D数值分析软件,探讨了龙首矿进路式采矿及充填对地表下沉的影响规律。通过对开挖区地表11个监测点的位移监控,得出了地表变形不仅存在着沉降运动,还伴随着复杂的拱起变形等结论,同时探讨了矿山应重点监测区域,为防止地表大范围变形破坏提供了理论依据与技术指导方向。     

多层采空区稳定性分析及处理措施

在现场地质调查、岩石力学性能实验的基础上,应用FLAC3D数值模拟技术对威克矿多层多区块叠跨复杂采空区体系进行了分析研究,计算结果表明该空区体系处于稳定状态。对矿山提出的空区处理方案进行了数值模拟研究,分析结果显示：照此处理后采空区体系虽部分贯通但整体仍然稳定,达不到崩落塌通地表的预期效果。在空区体系稳定性分析的基础上,提出了空区体系处理的改进方案。先考虑多种因素条件综合确定空区顶板的安全厚度层,松动爆破剥离安全层上部的岩石;再用露天深孔挤压爆破崩落法处理空区上部预留顶板安全层,爆破崩落的岩石充填空区形成下部无底柱分段崩落法的覆岩保护层;最后对空区间残留的岩柱进行崩落,以达到处理采空区体系的目的。     

阶段矿房法采空区围岩稳定性分析及处理方案

张家沟硫铁矿经过多年开采,在井下形成了大量采空区,给下部矿体的开采带来了很大安全隐患。在综合分析张家沟硫铁矿采空区存在现状及地质概况的基础上,提出了3种开采方案,采用FLAC^3D对+120 m水平的采空区稳定性进行数值模拟计算,分析了不同回采方案下矿柱及空区应力场的变化规律,通过对比分析,确定采场最优回采顺序,在此基础上,提出了采空区的处理方案,安全崩落顶盖,在113采场底柱上部形成足够厚度的松散垫层。研究结果可为现场的施工设计提供科学依据。     

下伏采空区拟建水库的FLAC~(3D)稳定性分析

某矿山采空区上方拟建一酸性水库,为了论证其可行性,根据采场中段平面图和上部地形图,采用SURPAC三维矿业软件建立采空区及地表三维模型,划分成块体后,利用SURPAC-FLAC3D接口程序导入FLAC3D生成计算模型后进行计算分析,并对库区稳定性进行评价。通过数值模拟分析可知,在现有情况下,采空区上部地表最大沉降量约为9.5 mm,在拟建水库蓄水后,地表新增沉降量约7.1 mm。模拟结果表明:现有采空区是稳定的,在拟建水库蓄水后,采空区上部地表沉降量在建筑物允许的沉降范围内,为拟建水库的可行性提供了理论依据。为分析爆破振动对库区影响,对爆破振动进行现场测试,得到振动最大合成速度均在质点允许振动速度安全范围内,爆破振动对拟建水库安全性并无明显影响;并在此基础上提出了一些建议措施。     

砂岩岩爆声发射特征及b值动态特性试验研究

在单轴加载条件下,对砂岩进行全程加载声发射试验,得到砂岩岩爆破坏过程中的应力-应变曲线、声发射参数与时间关系曲线。根据需要选择声发射累计数、震级-频度关系中的b值变化规律,研究了砂岩岩爆的前兆信息。研究表明,在砂岩弹性变形阶段后期和塑性变形阶段,声发射累计数快速增加,b值持续下降;在砂岩发生岩爆前,b值下降到最低值。对声发射累计数和b值进行联合分析,能更加准确地预知岩爆的发生。     

新城金矿V~#矿体-680m中段踏步式回采研究

回采顺序的合理选择有助于地下金属矿山控制地压活动、改善回采条件以及提高经济效益。新城金矿V#矿体采用上向水平分层充填法回采,采场垂直矿体走向布置并按照"隔一采一"顺序分为一步回采和二步回采,这种回采顺序导致二步采场两侧均为充填体支撑,顶板条件较差。本研究以新城金矿V#矿体-680 m中段为研究对象,基于原有的"隔一采一"回采顺序提出"踏步式回采"方案,通过FLAC3D软件模拟分析、比较2种方案对采场岩体稳定性的影响。数值模拟结果表明,无论采用"隔一采一"还是"踏步式回采"方案,在两侧为充填体支撑的情况下,中间矿体的回采条件均较差,但相比而言,"踏步式回采"在控制顶板变形、避免产生大范围塑性区方面优于"隔一采一"方案。本研究成果对类似矿山的矿体回采设计有重要的借鉴意义。     

厚硬冲击煤层宽煤柱诱发冲击地压机理及防治

针对呼吉尔特矿区厚硬冲击煤层宽煤柱诱发冲击地压现象,通过现场实测和数值模拟,分析了宽煤柱垂直应力分布特征,通过理论分析,揭示了宽煤柱发生冲击的结构条件;基于冲击地压"三因素"机理,研究了宽煤柱诱发冲击地压机理:在侧向支承压力和工作面采动应力叠加影响下,具有冲击倾向性的宽煤柱应力高度集中,当其达到极限强度发生卸载时,由于煤柱体刚度与顶板岩层刚度相近,造成煤体运动速率很大,呈现冲击地压显现。在此基础上,提出了小煤柱护巷和断顶爆破等措施降低煤柱应力、采用大直径钻孔卸压和煤层注水等措施改变煤体刚度的防治策略,针对311103工作面提出了采取断顶爆破和大直径钻孔的组合防治方法,宽煤柱应力集中程度出现明显降低,防治效果较为显著。     

厚煤层工作面合理煤柱宽度设计及稳定性研究

以2-118C综采工作面合理的区段煤柱宽度留设为背景,通过理论计算和FLAC3D软件建立模型,研究工作面回采时不同区段煤柱宽度下煤柱的应力分布及塑性区情况,确定2-118C综采工作面的区段煤柱宽度为10 m。2-118C工作面下顺槽内布置的钻孔应力计测点数据显示,在留设10 m宽煤柱的情况下,2-118C综采工作面回采过程中巷道变形在可允许范围内。     

普得铁矿残矿回采时岩体稳定性综合评价

使用RMR岩体分类和Q系统分类分析普得铁矿的整体稳定性,并用三维计算机数值模拟残矿回采过程中的应力分布情况。将以上三者得出的结果进行比较,得出普得铁矿残矿回采时岩体稳定性的综合评价,并对采场下一步生产回采做出合理建议。分析结果表明,RMR和Q系统分类所得出的结论与普得铁矿实际开采稳定性情况相吻合。将以上2种评价方法与有限元数值模拟方法相结合,可以更准确地分析岩体的稳定性,对今后预测评价岩体稳定性工作发挥重要作用。