深井巷道底鼓机理及切槽控制技术分析

为了确定水平应力对深井软岩巷道底鼓的影响,采用数值模拟软件FLAC3D对不同岩性、不同侧压系数的巷道变形破坏情况及底板切槽深度对巷道变形的影响进行了研究.结果表明,岩性较弱时,侧压系数对巷道变形影响较大,侧压系数小于1时,巷道顶板下沉量较大,侧压系数大于1时,两帮变形量及底鼓量较大,且侧压系数越大,两帮变形量及底鼓量越大.底板垂直切槽技术能有效减少巷道底鼓量和顶底移近量,切槽深度为巷道宽度一半时,巷道稳定性最好.     

深井巷道围岩稳定性影响因素分析

为了确定水平应力对深井软岩巷道底鼓的影响,采用数值模拟软件FLAC3D对不同岩性、不同侧压系数的巷道变形破坏情况进行了研究。结果表明,岩性较弱时,侧压系数对巷道变形影响较大,侧压系数<1时,巷道顶板下沉量较大,侧压系数>1时,两帮变形量及底鼓量较大,且侧压系数越大,两帮变形量及底鼓量越大。     

不同侧压下底板切槽对围岩稳定性影响模拟研究

底板切槽是一种通过改变围岩应力状态抑制底鼓的主动防治措施。采用数值模拟研究不同侧压系数条件下底板切槽对围岩变形及应力演化规律的影响,研究结果表明:底板切槽会引起帮、顶位移的增加,从控制围岩变形的角度,底板切槽更适合于侧压系数较大的巷道;底板切槽对顶板围岩应力分布没有明显影响,随切槽深度的增加,帮、底围岩应力峰值向深部转移同时峰值降低,帮部以应力峰值降低为主,底板以应力峰值向深部转移为主;侧压系数越大,帮、顶应力峰值向深部转移的距离越小。     

高水平应力下巷道底板切槽底鼓防治研究

针对高水平应力下巷道围岩变形量大、强烈底鼓等特征,基于两端固定梁力学模型,推导出引起底板变形破坏的临界水平压力公式,并引入底板变形破坏系数,说明在高水平应力下巷道更容易产生严重底鼓。在此基础上提出底板切槽卸压防底鼓原理,即通过切槽为巷道围岩变形提供一定的补偿空间,增大了其吸收变形能的能力,从而使巷道底鼓量减小。同时,以永煤集团城郊煤矿28采区轨道下山为数值模拟背景,利用FLAC3D建立巷道底板无卸压槽和巷道底板开卸压槽2种计算模型。模拟结果表明:当巷道处于高水平应力下时,底板卸压槽对底鼓的控制效果明显,对巷道顶板及两帮的不利影响相对较小。因此,在高水平应力下,巷道底板切槽技术能有效的防治底鼓。     

复杂环境下巷道底鼓影响因素及控制技术

针对复杂环境下巷道发生严重底鼓的问题,理论研究了巷道底鼓围岩稳定性及位移计算方法,模拟研究了不同巷道宽度、巷道高度及侧压系数条件下巷道底鼓量变化趋势,结果表明:两帮岩石的挤压力作用是发生底鼓的重要原因,底鼓量与巷道宽度及两帮移近量有关。侧压系数对巷道底鼓影响最大,巷道宽度次之,巷道高度对底鼓影响最小,在λ为0.5~1.2的范围内,底板主要表现为挤压流动性底鼓。采用超挖锚固回填+底角锚杆的底板控制技术,实现了对复杂环境下底板的有效控制。     

厚煤层开采切槽卸压控制底鼓技术研究

针对某矿厚煤层开采巷道底鼓问题,研究采用现场监测与理论分析相结合的方法对巷道底鼓机理及其控制技术进行了研究。结果表明：采动压力影响下,巷道底板破坏宽度达1.65 m,底鼓量达270 mm,在底板两帮剪切力的作用下,致使底板软弱岩体沿剪切面凸起形成底鼓。底板切槽形成的“强-弱-强”结构,可以限制巷道底鼓变形的发展。基于切槽卸压机理,提出了“巷道顶帮锚索+锚杆+网带联合支护与底板切槽卸压”巷道底鼓控制措施。现场实践表明,该技术可有效控制巷道顶帮变形底板底鼓巷,可为类似条件矿山巷道底鼓控制提供工程借鉴。     

松软底板巷道围岩控制研究

针对巷道底板软岩层出现强烈底鼓,运用FLAC3D模拟得出底板最大位移量;经在巷道底板切垂直卸压槽,减小顶板通过两帮传递到底板上的压力,有效减小了底鼓量.再对卸压槽灌浆加固,分解两帮的挤压应力,使其向巷道围岩深部转移,进而将底板和两帮的位移量控制在合理范围内,并经现场应用证明了该方法的合理性.     

基于FLAC~(3D)的顶板和两帮强度对底鼓影响的数值模拟研究

巷道围岩是由顶板、两帮、底板构成的一个完整的结构体。为了防止在深部开采时巷道底鼓的发生,要加强巷道底板的稳定性,对底鼓进行有效的控制。结合潞安集团屯留煤矿实际情况,通过数值计算软件,模拟了在不同强度顶板和两帮的条件下,底板塑性区、底板水平应力和底鼓量的情况。结果表明,在一定的煤矿地质条件下,巷道顶板强度愈大,底板塑性区愈小,底板中的水平应力愈大,底鼓量愈小;煤体强度越大,底板塑性区越小,底板中的水平应力越大,底鼓量越小,反之,底鼓量越大。回采巷道的顶板和两帮煤壁的性质直接影响了巷道底板的稳定性,控制顶板和两帮对防治底鼓起到重要作用。     

巷道两帮强度对底鼓控制的影响

通过理论分析,建立了不同煤岩条件下巷道两帮位移与底鼓的力学模型;运用数值计算软件UDEC模拟了两帮煤体不同强度条件下巷道底板变形破坏特征,结果表明:巷道两帮煤体强度与底鼓量之间成反比关系。在此基础上提出加强回采巷道两帮煤体支护强度控制两帮位移量来减小巷道底鼓量围岩控制思想,现场工业性试验结果表明,该围岩控制技术能有效的控制巷道底板变形。     

不同侧压系数下综放切眼围岩变形规律研究

切眼是大跨度、大断面回采巷道,其失稳与巷道围岩变形密切相关。文章以潞安集团某矿7801切眼为研究对象,采用FLAC~(3D)数值模拟方法分析不同侧压系数下,围岩塑性区和位移变形规律,并对变化曲线进行多项式拟合。结果表明,随着侧压系数的增大,围岩塑性区半径、顶板下沉量、底鼓量、顶底板移近量、两帮移近量均增加,围岩变形严重,其变化曲线符合多项式,拟合度分别为0.942 91、0.983 6、0.999 97。     

义棠煤业巷道底鼓切槽控制技术研究

针对100505工作面回采巷道底鼓的问题,通过建立力学模型,分析了底鼓的成因并提出了切槽卸压防治底鼓的措施,计算出了卸压槽的具体尺寸.利用FLAC3D数值模拟试验,得出了切槽宽度越宽,底鼓控制效果越好的结论,但巷道两帮及顶板变形量增加的特征,结合理论计算及数值模拟结果,确定了巷道切槽最佳尺寸;并在现场进行了工业试验,切槽切槽后150 d巷道最大底鼓量仅为73 mm,底鼓防治效果显著.     

高水平应力巷道底鼓特性及其控制技术研究

基于受采掘工程的影响,巷道两帮的岩体和顶底板会产生相应的变形并向巷道内产生位移,使得巷道底板向上隆起底鼓。为解决巷道底鼓,对无支护、底锚支护和切槽底锚联合支护三种方案进行模拟和对比分析,结果找到解决这一问题最有效的方法。     

巷道底板软弱夹层厚度对底鼓影响的模拟分析

地层中软弱夹层对地下工程的稳定具有重要的影响,为研究巷道底板中软弱夹层在不同应力场环境下对巷道底鼓的影响,通过理论分析、数值模拟方法,分析了不同厚度夹层在不同埋深和不同侧压系数条件下巷道底板变形特征、底板岩层破坏规律及其对底鼓发生的影响。研究结果表明:浅埋深条件下巷道底鼓与夹层厚度、侧压系数呈正相关;中等埋深条件下巷道底鼓与较薄夹层、侧压系数呈正相关,而巷道底鼓量与较厚夹层、侧压系数呈先正相关后负相关;深埋条件下巷道底鼓与夹层厚度、侧压系数呈先正相关后负相关;浅埋深条件下软弱夹层及中等埋深条件下的较薄软弱夹层在巷道底鼓中起到弱化底板岩体的作用,中等埋深条件下较厚软弱夹层及深埋条件下软弱夹层在巷道底鼓中起到吸能和阻隔应力释放的作用;弱化底板岩体条件底鼓控制采用加固的方法,吸能和阻隔应力释放条件底鼓控制采用浅部岩体加固、深部岩体卸压的方法。     

王庄煤矿构造应力扰动下大断面巷道围岩控制技术研究

针对王庄煤矿9105工作面受构造应力影响导致的大断面巷道变形严重问题,采用数值模拟与现场监测相结合的方法,研究了大断面巷道变形特征及其围岩控制技术。分析表明,巷道断面尺寸效应在4.5m×4.5 m以上时表现更加突出,不利于巷道稳定;随着侧压系数的增加,巷道顶底板及两帮移近量均呈现增加趋势,侧压系数越大,巷道变形增加越剧烈;9105工作面巷道由于宽度较大,导致巷道顶板及两帮变形严重。据此设计了大断面巷道采用“高强度螺纹钢锚杆+预应力锚索+金属网+工字钢棚”联合支护技术。通过工程实践,顶底板移近量降低48.1%,两帮移近量降低55.4%,实现了构造巷道的有效控制。     

近距离煤层回采扰动下巷道分区段底鼓控制方法研究

针对近距离煤层开采过程中下伏煤层巷道底鼓问题,采用数值模拟与现场监测相结合的方法,对某矿近距离煤层巷道底鼓控制方法进行了研究。结果表明：随着上伏煤层工作面推进,下伏煤层巷道所受应力表现为先增加后减小特征,应力峰值出现在工作面距巷道15 m时,此时巷道最大垂直应力达28.5 MPa,巷道顶底板及两帮位移分别达195 mm、773 mm与135 mm,巷道底板变形最为严重。根据研究结论提出了巷道底板切槽卸压与“U型钢+反底拱”加强支护相结合的分区段底鼓控制方法,给出了合理的切槽卸压参数。现场实践表明,巷道底板切槽卸压段与加强支护段的底板最大垂直位移分别降低62.1%和58.1%,实现了近距离煤层巷道底鼓的有效控制。     

安山煤矿软岩巷道底鼓机理及控制技术

为了有效控制吸水膨胀性软岩巷道的底鼓,以安山煤矿31煤四盘区主运大巷为研究对象,以载荷作用和水理作用为综合影响因素分析了巷道的底鼓机理,提出了卸压槽防治底鼓的措施。利用FLAC~(3D)数值模拟软件,研究了不同深度切槽下的巷道围岩应力分布与位移情况,进一步确定了卸压槽参数。研究表明采用切槽卸压减缓了巷道帮角应力集中效应,使得底板垂直应力向深部转移,卸压槽壁的挠曲变形吸收了底板的变形量。现场实践证明采用的卸压槽和卸压参数能有效控制巷道底鼓。     

沿充填体掘巷高支承压力下底板稳定性控制数值研究北大核心

为解决沿充填体掘巷巷道底鼓导致的巷道围岩支护难题,以潞安常村煤矿为工程背景,采用FLAC3D数值模拟软件分析了底板加固和底板卸压等2种控制方案的优劣及其不同参数下巷道围岩变形规律和支护作用。研究表明:在加固方案下,当底板及帮角共同加固时,对比与无加固情况下本工作面掘采过程中(即“二次掘巷”和“二次回采”工作面超前5 m处)的底鼓量分别减小2.48倍和2.60倍,故共同加固底板及帮角是控制底鼓的有效途径;而卸压槽控制巷道底鼓时与开槽深度有极大相关性,当开槽深度为2.0 m时,对比无开槽情况下本工作面掘采过程中的底鼓量分别减小1.82和2.49倍;而底板开槽对巷道顶板和实体煤帮的变形控制作用却相反。根据潞安常村煤矿S511综放工作面的工程实际情况,建议采用开槽深度为1.5 m的底板卸压切槽的办法控制底鼓。     

五阳矿厚煤层巷道底鼓机制及控制研究

针对五阳矿76#-2厚煤层专用回风巷道底板经常发生大变形破坏,通过研究厚煤层巷道底鼓机制及控制原理,提出对厚煤层巷道底板进行中、深部加固的治理思想控制底鼓.采用FLAC3D模拟了不同支护方法对底板的作用,研究表明:底板无支护,底板变形量为1.3～1.6 m,在采动应力扰动下,底板破坏范围将逐渐增大;采用锚网浆支护,底板塑性破坏区相应减少,但受到应力扰动的影响,底鼓量为0.7～1.0 m,仍不能满足生产需要;采用高强度锚索束分区注浆及混凝土条块耦合支护(锚混凝土浆支护),底板围岩塑性区明显缩小,底鼓量仅为0.24～0.38 m,达到控制底板变形的要求.通过对锚混凝土浆支护方法进行工程试验,结果表明:巷道两帮收缩量226 mm,底鼓量283 mm,分别减少了56.5％,83.4％,有效控制了厚煤层巷道底板的较大变形.     

五阳煤矿回采巷道底鼓防治技术实践

基于底鼓是巷道围岩变形和破坏的一种主要方式,并且巷道底板的稳定性显著影响着两帮及顶板的变形和破坏,特别是巷道应力高、底板岩层松软破碎时,底鼓更会表现得非常突出.为了采用钻锚注一体化加固技术治理潞安五阳矿回采巷道的底鼓,根据该矿回采巷道地质与生产条件作出合理的底板支护设计,并将锚固与注浆加固技术有机结合进行了井下试验,将巷道底鼓量控制在原来的1/3左右.实践表明:钻锚注加固是破碎底板底鼓治理的有效手段.     

回坡底煤矿回采巷道底板非对称变形机理研究#br#

为研究回坡底煤矿11#煤层1021回采巷道的底鼓规律及机理,利用全角度钻孔稳定性动态监测装置监测巷道底板钻孔变形特征,并对监测数据进行系统分析。结果表明,随着时间增长,围岩水平变形量近似呈线性增长;在各个钻孔中,孔深越大,底板围岩的变形量越小,即巷道深部底板围岩较为稳定,浅部围岩稳定性较差,并且靠近残留煤柱侧的底板围岩累计变形量大于靠近采空区侧底板,综合确定1021巷道表现为非对称底鼓现象。采用数值模拟方法对应力演化规律进行研究表明, 1021巷道底鼓量也呈非对称分布特征,即巷道两帮围岩的垂直应力和水平应力呈非对称分布特征,并且应力值相差较大,这是导致巷道出现非对称底鼓的直接原因。结果为回采巷道底鼓防治提供一定的理论依据和技术指导。