断层影响区破碎煤岩体深层临界失稳范围确定

采动作用下断层影响区巷道煤岩体失稳易诱发动力灾害,定量确定断层区破碎煤岩体深层临界失稳范围(ranging of critical destabilization,RCD)对支护参数优化和安全开采至关重要。以屯宝煤矿1193工作面断层影响区的巷道稳定性控制为目标,采用工程地质调查、理论分析和现场观测相结合的手段,获取断层影响范围内巷道煤岩体失稳破裂信息。通过对钻孔裂隙统计分析、评价局部范围内深部围岩节理裂隙的发育特征及其随深度分布特征来研究围岩深层破裂失稳特征规律,确定了巷道围岩深层临界失稳范围为2.32 m。针对巷道顶板侧与煤壁侧深层临界失稳范围的不同,对巷道支护参数进行优化和应用,保证了巷道稳定性和安全开采。     

突出工作面中间底板巷动压区瓦斯抽采 效果研究与影响范围确定

在采动应力影响下,含瓦斯煤岩渗流特性的变化会对瓦斯的抽采产生较大影响。从现场实测数据入手,主要侧重于研究在采动应力影响下对瓦斯抽采效果的影响和影响范围确定的途径和方法,为钻孔设计和提高瓦斯抽采系统抽采效率提出了建议。     

动压影响破碎围岩巷道注浆加固技术研究

为提高回采巷道围岩控制能力、确保采面回采安全,文章以山西某矿5307运输巷围岩加固为研究对象,针对应力集中、围岩承载能力不强、裂隙发育等原因导致的围岩变形量过大问题,提出采用注浆方式控制围岩变形。运输巷围岩变形以顶板下沉、煤柱帮收敛为主,在对注浆方案优选后,提出顶板采用浅孔、深孔结合注浆,煤柱帮采用深孔注浆方式,注浆浆液以高水充填浆液为主、马丽散为辅,并对注浆方案进行了设计。现场应用后,巷道顶板、巷帮变形量分别为390 mm、675 mm,可满足采面回采需要。     

秀山矿边坡断层破碎带区域变形破坏模拟分析

秀山矿采场边坡受断层破碎带影响,在开拓延深过程中形成了较大的楔形体,通过对秀山矿采场工程地质条件和岩体性质进行详细实地勘察,深入了解断层破碎带边坡变形破坏机理.在此工程的基础上,建立滑移—弯曲式倾倒变形力学模型,进行室内单轴抗压试验,并采用Rhino6.0-FLAC3D6.0高精度耦合建模方法,对采场整体以及楔形体倾倒...     

断层对底板动压巷道应力分布的影响

运用FLAC2D有限元数值模拟的方法,研究和分析断层对采场矿压分布规律的影响。模拟结果表明:断层带附近煤岩体破碎、裂隙发育,在采动影响下断层处于"活化"状态,使处于其影响范围内的底板岩层应力场受挠动,并随着工作面推进,对底板巷道影响越来越剧烈。文章通过实验研究,确定了断层带的影响范围,对采动影响下底板巷道的合理布置具有一定的借鉴与指导意义。     

级配破碎煤岩体压实过程中再破碎特征研究

为研究承压破碎煤岩体压实与再破碎特征,根据破碎煤岩体的力学特征与孔隙结构的稳定性将破碎煤岩体的压实变形过程分为塑性失稳、应力恢复与类原岩应力3个阶段,再通过获有专利权带侧限的破碎煤岩体压缩实验系统以分级加载的方式对不同Talbol指数n的破碎煤样进行压实试验.研究表明:在整个压实过程中,由煤样颗粒位移重组引起的变形大于...     

断层破碎带岩体孔隙结构表征与非线性渗流特性

为揭示煤矿开采断层破碎带突水灾害发生机理,有必要深入研究断层破碎带岩体的孔隙结构和渗透特性。研制了破碎岩体渗流-应力耦合试验装置,提出了应力作用下级配破碎岩体孔隙结构测试和渗流试验方法,研究了应力和级配对破碎岩体孔径分布特征、孔隙分形特征和非线性渗流行为的影响规律,构建了基于核磁共振的承压破碎岩体渗透率预测模型。试验结果表明：(1)颗粒分形维数为2.6的连续级配和间断级配破碎岩体的孔径分布均为三峰结构,级配破碎岩体中小颗粒的缺失会导致孔隙率和最大孔径增大,降低破碎岩体的压缩性,增大应力可促使渗流孔向束缚孔转变,降低破碎岩体的压缩性。(2)渗流孔隙率对级配破碎岩体渗透率起主导作用,束缚孔隙率对渗透率的影响较小,增大应力会降低破碎岩体渗透性,大颗粒的缺失会导致级配破碎岩体渗透率减小。(3)连续级配和间断级配破碎岩体的非线性渗流特性均可用Forchheimer方程描述,应力影响下破碎岩体的渗透率和非Darcy流β因子变化趋势相反,小颗粒的缺失会导致级配破碎岩体非Darcy流β因子减小。(4)构建了基于核磁共振的级配破碎岩体渗透率预测模型,通过剔除束缚孔的影响并引入渗流孔的加权贡献,可显著提高...     

开采动压影响下巷道变形规律分析

针对平煤八矿深处下部煤层工作面开采导致的上部煤层邻近采区工作面回风巷道掘进困难、变形严重等现象,通过监测回风巷道表面的变形情况,总结出下部煤层开采对上部煤层邻近采区巷道的动态影响规律:己16,17-22020工作面的回采活动对回风巷道的影响范围约200 m,变形最为严重的区域在工作面前方20m和后方20 m范围内,从而确定顶、底板和两帮位移的平均速度,为巷道的合理布置提供参考依据。     

动压影响下双断层区域覆岩运移特征研究

通过现场监测和相似模拟的手段,分析了双断层区域内锚杆载荷的变化与上覆岩层运动及变形破坏特征之间的关系,研究了双断层共同作用下顶板应力突变特征,揭示了顶板岩层不规则断裂的机理。研究结果显示,顶板锚杆载荷的变化与顶板活动关系密切,顶板活动越剧烈,锚杆载荷变化越大;如果顶板较为坚硬,且不易断裂,则锚固于顶板中的锚杆受顶板破坏的扰动相对较小,载荷增量相对较低;两条断层的存在破坏了顶板的连续性,前期由于第一条断层的滑动,使得两条断层之间的岩层卸压,从而出现松散,裂隙横生,不规则断裂以及应力频繁突变的现象。因此,两条断层间的锚杆载荷变化比一条断层影响下的载荷变化剧烈,且两条断层之间的锚杆受动压影响的范围为20 m,一条断层影响下锚杆载荷受动压影响的范围大约为40 m。     

断层破碎带煤巷注浆锚索支护技术实践

长沟煤矿15123工作面回风巷受断层影响,围岩变形严重,拟采用注浆锚索、高强锚注支护技术应对;注浆锚索、注浆加固后,大大改善围岩控制效果;现场监测表明,可有效控制断层破碎带区域围岩变形,巷道的变形量在可控范围内,从而确保了回风巷的通畅与安全.     

断层破碎带注浆堵水技术

介绍了鹤壁煤电股分有限公司第三煤矿北翼新副井井底车场交汇断层破碎带涌水注浆堵水施工工艺及效果     

断裂破碎带岩体裂隙网络随机反演及应用

运用数理统计理论,对量测得到有限数量的断裂破碎带岩体裂隙进行统计分析,建立其裂隙的倾向、倾角、迹长、隙宽、间距等几何参数的随机概率统计模型,并应用Monte Carlo方法反演得到断裂碎裂带岩体裂隙网络系统,得出服从高斯、负指数分布规律的裂隙网络模型。实例的计算结果表明：研究区内岩体中裂隙网络的渗透性较好,80%以上的结构面相互连通,阻水性能差,并且显示出3个优势导水方向,即NE、NW和近EW。     

基于松动圈现场测试的非对称变形巷道支护技术研究

针对山西省吉宁煤矿2103高应力综采沿空巷道帮部非对称变形、顶板下沉严重等矿压显现突出及围岩体破碎的问题,以巷道围岩松散破碎的超声波探测为依据,在原有支护形式的基础上进行了支护形式及参数优化.其中,临空侧采用高强蛇形让压锚杆配合锚索,实体煤侧采用玻璃钢锚杆,顶板采用锚网索配合JW型护表钢带的联合支护形式.巷道锚杆受力、...     

初始侧压作用下破碎岩石压实特性试验研究

在实验室通过自制可变初始侧压作用下煤岩压实承载实验装置配合刚性试验机,对4组12个碎石试件进行了4种不同初始侧压作用下破碎岩石压缩承载试验,分析了初始侧压作用下碎石压缩的轴向应力-应变特征,确定了初始侧压与碎石的变形、压实关系,研究了变化侧压与不同初始侧压下碎石轴向应变发展规律。结果表明:初始侧压越大,碎石应力-应变曲线上挠趋势越明显,且曲线越趋光滑,表明碎石颗粒间空隙越小、棱角越趋圆钝及碎石承载载荷越大;随着初始侧压增加,碎石轴向应变与横向应变呈加速减小趋势,不同初始侧压下轴向应变比与横向应变比分别是1.74∶1.65∶1.39∶1与2.51∶2.23∶1.72∶1;碎石初始侧压越大,碎石压实系数越小,碎石初始侧压与压实系数关系可用二次多项式表征;随着轴向应变增加,变化侧压呈增加趋势,初始侧压越大,曲线斜率越小,轴向应变与变化侧压呈线性正相关;初始侧压越大,碎石变化侧压越小,且初始侧压与变化侧压仍可采用二次多项式表征,合理初始侧压有利于碎石承载稳定。     

回采巷道围岩松动圈影响因素分析

在对平顶山矿区回采巷道围岩松动圈数据统计基础上,应用粗糙集理论对围岩松动圈影响因素的重要性进行研究,得到了各影响因素的权重;通过实例验证了回采巷道围岩松动圈影响因素权重的准确性.分析表明:在影响回采巷道围岩松动圈的4个主要因素中,围岩节理发育程度对其影响最大,其次是巷道跨度和巷道埋深,最后是围岩强度.     

煤巷围岩松动圈规律研究

采用数值计算软件ANSYS，对矩形煤巷的围岩松动圈进行了数值计算，得到矩形煤巷围岩松动圈的形式，发展机理及松动圈的形状，结果表明，短形煤巷由于断面形状和围岩组成结构的关系，其松动圈的形成，发展以及最终形状均与一般巷道明显不同。     

地质偏压隧道松动圈探测与初衬开裂原因分析

根据地质雷达测试隧道围岩松动圈的原理,提出了测试方案,并在共和隧道进行了实测,得出地质偏压隧道围岩松动圈的分布变化规律。结合层状围岩破坏规律和板裂结构理论,得出地质偏压隧道围岩破坏模式和初衬开裂的原因,据此提出相应的治理措施。     

Single-borehole measuring method for broken rock zone in gently inclined thin layer weakness structure

According to the structural characteristics of gently inclined thin layer rock mass in which lots of weak interlayer existed, the concept of gently inclined thin layer weakness structure was proposed. If single-borehole measuring method of the acoustic along the conventional arrangement mode was used in measuring the broken rock zone in this structure, the change of the relationship curves (V _p -L) between acoustic p-wave velocity (V _p ) and borehole depth (L) would present the irregular feature due to the mechanical characteristics of layered rock mass and harmful effects of weak interlayers, and the scope of broken rock zone couldn’t be defined quickly. Based on the analysis of the mechanical characteristics of layered rock mass, the propagation rule of acoustic and distributions characteristics of plastic zone and slip zone in layered rock mass, new arrangement mode of acoustic measuring boreholes for broken rock zone in gently inclined thin layer weakness structure was proposed. Namely, the measuring boreholes in two sides were parallel to the strata, the measuring boreholes in the roof and floor perpendicular to the strata. Besides the controlling depth of the measuring boreholes in the scope of the large plastic zones or the large slip zones should be increased. Engineering example showed that new acoustic measuring boreholes arrangement mode had the better applicability and could determine the scope of the broken rock zone in the gently inclined thin layer weakness structure quickly. Supported by the National Natural Science Foundation of China(50490274); National Key Project of Scientific and Technical Supporting Programs of China(2006BAB02A02); Guangxi University Research Foundation (X061068)     

弱胶结地层条件下垮落带岩层破碎冒落特征与压实变形规律试验研究

采空区顶板岩层的破碎、冒落、压实、类固结等性能是影响垮落带高度变化的重要因素。通过破碎岩石压缩实验和岩石崩解实验,研究了不同类型岩石的破碎、崩解性能,分析了岩石膨胀变形—破碎冒落—充填压实—蠕变固结的变形过程及特征,揭示了我国东部和西部矿区岩石变形破坏的差异性。研究结果表明:弱胶结岩石具有强碎胀、易崩解的特性,西部弱胶结岩石较中东部岩石更易破碎,耐崩解指数较中东部岩石偏小,岩石耐崩解指数随崩解循环次数增加呈线性递减关系;相同采高条件下,西部弱胶结地层工作面初始垮落带高度较中东部岩层工作面小,弱胶结地层工作面垮落带趋于稳定后垮落带高度的变化量大,弱胶结岩石的胶结性越差这种特性越强。相似模拟试验结果证明了理论分析的可靠性。