强动压“三软”煤层巷道“卸-转-固”围岩控制技术

针对强动压影响下“三软”煤层巷道围岩控制难的问题,以仲恒煤矿“三软”煤层115-101回风巷为工程背景,通过现场调查、围岩松动和地应力测试,采用UDEC数值软件根据实际建立数值模型,研究了巷道变形破坏原因,并基于应力控制原理,提出受强动压影响的“三软”煤层巷道“卸-转-固”围岩综合控制理论。研究结果表明:115-101回风巷围岩松动圈范围0~5 m,应力峰值在深入围岩5~6 m处,采用“卸-转-固”围岩控制技术,在原有的29U型钢支护条件下,降低支护排距,根据煤层倾角及厚度设计并施工爆破卸压孔,在孔底连线安装炸药,利用自制的封孔设备将加固材料通过高压风压入钻孔进行封孔,实施爆破。爆破后,围岩应力重新分布,重新形成破碎区、塑性区和弹性区,并使应力集中的弹性区转移到围岩更深处,降低巷帮及底板浅部围岩应力集中,在巷道周围表层一定范围内形成低应力卸压圈,而在围岩深部形成了应力集中的自承载圈,集中应力主要由该自承载圈的岩体承担。该自承载圈的岩体处于围岩深部,基本处于三向应力状态,降低集中应力对巷道的破坏作用,稳定性得到很大提高。巷道围岩顶底板移近速率降低了79.43%,两帮移近速率下降了54.17%,巷道围岩变形量明显减少,有效控制了强动压影响下“三软”煤层巷道围岩变形。     

构造带“三软”煤巷控制技术研究

构造带"三软"煤巷围岩破碎,受构造应力影响大,巷道矿压显现强烈,巷道支护一直是难题。结合告成矿21051运输巷地质条件,分析了原有巷道失稳破坏原因以及在强构造应力下破碎软岩巷道的支护要求,结合数值模拟结果,提出了适合巷道的高强棚—索协同支护及参数,结合现场实测数据分析了巷道控制效果。     

深井厚煤层“三硬”围岩巷道应力分布规律及数值模拟分析

针对河南平禹煤电公司方山煤矿千米井深、厚煤层、"三硬"围岩条件,采用FLAC软件对巷道掘进过程中围岩应力分布规律和支护后巷道的变形情况进行模拟,及巷道掘进过程中冲击地压危险性分析,得出了该条件下巷道围岩垂直应力和水平应力的应力集中系数分别为1.8和1.56,巷道四角外侧剪应力最大。正常掘进情况下,巷道围岩变形量较小,如遇有复杂地质构造或受到采动影响时,巷道所受应力将成倍增加,具有发生冲击地压的危险。     

深部巷道围岩稳定性控制技术

针对深部巷道开挖后易失稳、难维护等特点,基于巷道基本地质概况,分析了围岩控制技术路线,主要包括提高围岩强度和减小围岩应力,研究了“四高”锚杆支护技术、锚架联合加固技术、注浆加固技术等围岩稳定性控制技术,并结合巷道围岩分级类别进行了巷道支护。研究为类似工程条件下巷道支护提供了借鉴。     

基于复变函数法的“三软”煤层回采巷道断面设计

针对"三软"煤层回采巷道维护、替棚困难,以邹庄矿3204工作面为工程背景,提出平顶U形断面巷道设计。应用复变函数法得出了任意断面巷道围岩应力的解析表达式,给出了矩形、梯形和平顶U形巷道围岩应力分布图。应力分布规律表明,平顶U形巷道围岩应力较矩形和梯形巷道更小,更适合"三软"煤层回采巷道采用。现场实测表明:采用平顶U形断面巷道设计,巷道两帮最大移近量为312mm、顶底板最大移近量为267mm,巷道围岩变形得到了有效控制。     

炮采面沿空掘巷矿压显现及围岩应力实测分析

针对葛店煤矿22071炮采面的开采条件和沿空掘巷条件,通过现场巷道的矿压显现和围岩应力实测,分析得到巷道围岩的变形规律和随工作面推进的围岩应力变化特征,在此基础上分析了巷道的维护效果并提出相关建议.     

深井软岩巷道围岩变形特性的研究

阐述了软岩和深井软岩的共性和区别，结合实测资料，分析了深井软岩巷道围岩变形的“时间效应”，底鼓是巷道围岩垂直方向变形的主要形式，围岩组合拱主要承受原岩应力的作用，这些规律对治理深井软岩巷道围岩变形具有重要意义。     

巷道围岩变形破坏特征及支护方案研究

为了确保巷道围岩的稳定性,理论分析了巷道围岩变形破坏特征,得出了开挖后巷道围岩变形速率分布及巷道塑性区和原岩应力的关联;数值模拟分析了不同支护条件下巷道垂直应力分布情况及不同滞后支护方案下巷道顶板垂直应力分布,得到了最优支护方案。最后进行现场实测分析,验证了该支护方案的可行性。     

基于FLAC3D的 “三软”煤层错层位巷道布置开采数值模拟研究

论文基于错层位采煤法具有巷道布置层位和方式灵活、接续工作面巷道能巧妙的避开支承应力峰值的影响,并且还能提高煤炭回收率等优点,结合河南某矿"三软"煤层实际开采条件为背景,提出了采用错层位巷道布置采煤法开采"三软"煤层。与传统采煤法相比,错层位采煤法将首采工作面巷道布置在较为坚硬的顶板岩层中,改善了巷道围岩条件,通过FLAC3D数值模拟研究分析发现:在掘进和回采期间,错层位巷道围岩能承受较大支承应力,巷道围岩变形较小,巷道围岩和实体煤一侧支承应力影响范围较小,巷道掘进和维护较为容易;接续工作面巷道布置首采工作面采空区下方的应力降低区,巷道掘进较为容易。错层位采煤法开采"三软"煤层具有显著优势,对类似地质条件的"三软"煤层开采具有一定的指导和借鉴意义。     

窄煤柱综放巷道围岩应力场特征

为了揭示综放留窄煤柱护巷回采期间巷道围岩的应力分布及其演化特征,根据谢桥矿1151（3）综放工作面工程地质和开采技术条件,结合现场实测分析,应用数值模拟（FLAC^3D）综合分析了二次采动影响下巷道围岩应力场演化特征．研究表明,回采期间巷道围岩应力分布及其演化具有明显的分区特征,巷道两帮围岩垂直应力大于水平应力,顶底板围岩水平应力明显大于垂直应力,且巷道底板岩层中的水平应力峰值区范围较广;巷道围岩应力分布的差异性及其演化分区性是造成此类巷道变形剧烈且巷道持续底鼓的重要原因．研究成果为综放开采护巷煤柱宽度合理选择、巷道合理支护及维护、巷道围岩稳定性控制和安全生产提供了理论依据．     

孤岛煤柱下沿空掘巷底鼓机理及控制技术

针对孤岛煤柱下沿空掘巷围岩应力大、巷道底鼓严重的问题,分析了巷道围岩性质、工作面动压、沿空掘巷窄煤柱宽度、孤岛煤柱集中应力等对巷道底鼓的影响,通过数值计算得到该类巷道具有围岩塑性区分布大、最大主应力等值线远离底板、底板岩层易挤压流动造成巷道剧烈底鼓等特点。在分析平沟煤矿1603轨道平巷底板浅部围岩位移特点的基础上,提出采用2根底角锚杆、2根底板锚杆的加固法控制巷道底鼓,现场观测表明,该支护方案加固后巷道底鼓量减小65%,取得了良好的控制效果。     

煤柱宽度对综放回采巷道围岩力学特征影响分析

依据谢桥煤矿1151（3）综放工作面工程地质及开采技术条件,在对影响该条件回采巷道护巷煤柱宽度的因素分析基础上,应用计算机数值模拟（FLAC2D）,模拟并分析了不同煤柱宽度煤柱及巷道围岩在回采期间的应力分布及变形情况,获得了不同煤柱宽度巷道围岩在回采期间的力学特征,为综放开采回采巷道煤柱宽度的合理留设、支护参数选择、巷道围岩稳定性控制及安全生产提供理论依据。     

迎回采面沿空掘巷围岩控制技术实践

迎回采面沿空掘巷要全程经历毗邻区段回采后采空区侧向老顶断裂、回转、触矸的结构调整造成的动压影响,巷道变形较大。采用FLAC2D对巷道围岩垂直应力进行数值计算,发现其与沿稳定采空区边缘沿空掘巷垂直应力分布有显著差异,前者峰值点即弹塑性交界处离采空区距离更远。针对迎回采面沿空掘巷围岩变形特点,提出了围岩控制原理:合理选取煤柱宽度;采用高强度、大延伸率锚杆支护围岩;采用预应力对穿锚索、注浆加固窄煤柱。并且在利民煤矿进行了工程实践,取得了良好效果。     

深井沿空掘巷煤柱合理宽度确定及支护参数优化

为了解决顾桥煤矿深部巷道小煤柱沿空掘巷的支护难题,根据顾桥煤矿1121(1)综采面回风巷的工程地质条件,采用数值模拟方法对5,8及10m三种不同宽度煤柱条件下的围岩应力分布规律进行了模拟研究。结果表明:在相同的地质及采矿条件下,8m煤柱的应力峰值最小、5m煤柱的应力峰值最大,说明该巷道合理的煤柱宽度应为8m。同时对该巷道锚索网支护进行了设计,巷道支护实践及矿压观测结果表明,1121(1)综采面回风巷采用所确定的合理煤柱宽度及锚索网支护参数,有利于保持煤柱及巷道围岩的稳定。     

软弱围岩工作面回撤过程中顶板运移规律研究

为了研究软弱围岩条件下综采工作面回撤过程中顶板运移规律,通过对昌汉沟矿综采15104工作面约80m末采区和回撤通道19d的现场矿山压力监测,详细记录了支架与围岩在工作面回撤前与回撤时的压力分布情况,以及矿山压力显现规律。根据理论分析计算,得出了在软弱围岩工作面回撤过程中顶板运移规律,对指导实践提供了理论依据。     

坚硬顶板巷道围岩变形特征及支护技术

以七岭煤业综采工作面回采巷道为例,采用FLAC3D数值模拟软件,分别对工作面回采巷道掘进期间巷道围岩屈服破坏特征、巷道围岩垂直应力、巷道围岩位移特征进行分析,得出坚硬顶板条件下回采巷道最优的支护方式和支护参数,并且成功的应用于工程实践。     

煤巷锚杆支护设计中的围岩地质力学评估方法

在分析原岩应力对巷道围岩的影响基础上,介绍了岩石力学参数的获取方法,在岩体基本质量分级和回采巷道围岩稳定性分类的基础上,提出了一种新的巷道围岩岩体工程质量级别划分方案及参数确定,针对锚杆支护巷道特点,按一定方法将反映岩体整体特性相应的地质力学参数归结为一个统一指标,即“岩体工程质量指标”,并对其进行分级,并与地应力一起作为数值模拟分析的基本地质力学指标,为进行数值模拟分析提供了比较科学的地质力学参数。     

保护层卸压开采两煤层终采线合理位置确定

为了研究保护层开采过程中围岩应力分布演化及其对前方底板巷的动态影响规律,基于采动支承压力在煤层前方及底板内的演化规律,运用FLAC^2D模拟分析了淮南矿区11煤作为13煤下保护层开采过程中在不同煤柱宽度下的采场围岩应力分布特点,并进行了巷道围岩变形监测。结果表明：下保护层开采过程中,留110m煤柱可以减弱采动对前方底板巷道的影响,当开采上方解放层时,应避免两煤层终采线留设在同一位置,错距为30—50m,可以减少采动应力叠加影响。     

晓南矿散体软弱围岩控制技术研究

在现场观测和实验室力学参数测定基础上，界定出晓南煤矿W2 7-2号煤层回采巷道围岩(煤)为散体软弱围岩，进而分析了其变形移动规律，并依据煤层地质条件的区域差异性，提出了该类围岩锚杆支护系列方案，并在720工作面回风平巷进行了现场工业实验，取得了成功，为该类围岩条件下锚杆支护的推广应用提供了理论依据。     

重复跨采条件下巷道耦合支护技术研究

针对芦岭煤矿28采区底板准备巷道需承受上部工作面重复跨采影响的特点,在分析巷道围岩变形机理和巷道原有支护技术的基础上,提出主-被动耦合一体化支护技术方案,该技术首先通过锚注将破碎围岩与U型钢支架实现一次耦合,在此基础上针对U型钢支架结构不稳定的缺陷,其次通过耦合支护装置实现锚索-U型钢支架二次耦合,最后实施底板锚网支护控制底臌,并成功应用于工程实践。