高支承压力区沿空留巷围岩稳定性数值分析

在双鸭山东荣二矿综采工作面高支承压力区试验沿空留巷,为分析该沿空留巷巷道的稳定性,采用FLAC3D软件进行了3次数值模拟分析:首先数值模拟求出了17煤残留煤柱形成的底板应力场,得出平均支承压力值为25.2 MPa;进而建立沿空留巷巷道围岩力学模型,模拟分析巷道围岩应力场,得出了充填体支护体片帮原因是垂直压力超限;由此提出了对充填支护体实施预留变形层和锚杆钢带加固等强化支护措施,并模拟分析证实了强化支护后充填支护体的稳定性,经现场工程实践表明采取强化支护措施,沿空留巷巷道稳定性良好.     

巷内预充填沿空留巷数值模拟研究

为减少煤层开采区段煤柱损失,结合煤矿现场的实际条件采用巷内预充填沿空留巷技术,揭示巷内预充填沿空留巷围岩力学特点,并通过数值模拟方法提出3种充填方案,对留巷巷道围岩位移及影响围岩稳定的剪切应力进行分析,得出沿空留巷最大剪切应力集中在留巷巷道上方,充填体强度不易过大,应具有一定的柔性特征等结论。最终通过3种模拟方案对比,确定了充填宽度2 m、充填强度20 MPa的充填方案。     

中厚煤层膏体巷旁充填沿空留巷技术

为了解决贺西矿工作面接替紧张,煤炭采出率低的问题,拟在该矿3303工作面进行无煤柱膏体充填技术的研究。通过建立沿空巷道力学结构模型,对留巷顶板运移规律进行理论分析,推导得出中厚煤层条件下充填体支护阻力公式;运用FLAC数值模拟,以围岩垂直应力分布为衡量指标,优化了充填体的宽度与强度取值;合理选择膏体配选材料,之后通过实验研究膏体的强度特性与可泵性,确定了充填材料的最佳配比方案。现场应用表明:该充填方案技术可行,充填效果良好。     

基于充填体力学效应分析的沿空留巷支护设计研究

摘要：沿空留巷巷道支护参数设计的合理性直接影响沿空留巷工程的成败,合理的支护参数可以使得充填体和支护结构组成一个优化的系统,共同承担围岩荷载,达到安全经济的工程效果,本论文以充填体力学效应分析为基础,并结合围岩分类方法,以及土木结构相关规范,进行了沿空留巷支护设计方法的工程实践,确定了有效合理的沿空留巷支护设计方法。     

矸石充填沿空留巷稳定性数值模拟研究

本文以木城涧煤矿西四壁工作面矸石充填沿空留巷为研究对象,在充分分析了煤层顶底板及围岩地质条件的情况下建立FLAC3D数值模拟模型,并制定充填体宽度为1 m、1.5 m、2 m三个方案。经过分析各个方案的围岩塑性区、顶底板位移、两帮移近量与垂直应力分布等,最终确定充填体宽度为1.5 m为最优方案。研究结果对充填体的留设具有科学指导作用。     

沿空留巷充填体蠕变特性数值模拟

结合沿空留巷井下充填体的力学特性,得出充填体在井下基本呈现单轴压缩力学状态,进而选用FLAC3D数值模拟软件中的Cvisc模型对充填体蠕变特性进行分析,得出充填体在逐级加载条件下先后经历瞬时变形,稳定蠕变和加速蠕变3个阶段。其中,加速蠕变阶段充填体很快破坏,且加载强度基本在其本身强度的70%~72%;然后设计充填强度分别为3 MPa和5 MPa 2种方案对煤矿现场实际开采情况进行模拟,得出在不考虑充填体蠕变特性的情况下,3 MPa的强度就可以满足留巷要求;但引入时间效应后,充填强度为3 MPa的方案在1.6年后充填体承载失效,留巷失败,故最终确定了强度为5 MPa的充填方案。经过现场实践检验,充填体强度合理,留巷取得成功。     

沿空留巷充填体宽度及支护技术研究

沿空留巷在解决煤柱、瓦斯和采掘接替等诸多方面有明显优势,以寨崖底矿3#煤层120308工作面为工程背景,从工作面上覆岩层活动规律着手,通过分析研究其应力集中规律,工作面沿空留巷上覆岩层的位移变形规律,结合地质资料建立数值力学模型,模拟受采动影响时充填体的变形规律,提出了巷旁充填体的支护技术与支护参数以及巷道补强支护技术与支护参数。同时,根据矿压观测结果分析沿空留巷巷旁充填体的变形规律,论证沿空留巷所采用的高水充填材料不但在技术上可行,且经济效益显著。     

厚煤层沿空留巷充填体参数优化数值模拟研究

充填体参数选择及优化是大采高沿空留巷巷旁充填支护技术成败的关键。以斜沟煤矿18505工作面下方材料巷为工程背景,通过选择4种充填体方案,研究其留巷充填体不同力学性能条件下的应力、变形以及对沿空留设巷道的维护效果,并且确定最优参数。     

干河煤矿中厚煤层高水材料巷旁充填沿空留巷技术应用

为提高干河煤矿3号煤层三采区资源利用率,进行高水速凝材料巷旁充填沿空留巷技术应用试验,综合运用理论分析、工程类比、数值模拟等手段,设计巷旁充填体规格及留巷支护方案。研究表明：2-301运输巷巷旁充填体合理宽度为2.2 m,留巷稳定后围岩变形量可控,留巷工艺较新掘巷道可增加利润11 352.3元/m,取得了较好的安全、经济、社会效益。     

深井沿空留巷充填区顶板支护技术

针对深井高地应力条件下沿空留巷过程中沿空巷道直接顶顶板松散、破碎、长期大变形的现象,提出了沿空巷道充填区顶板支护成套技术。该技术包括沿空巷道围岩时间、空间非线性变化规律,充填区顶板受力特性和分区域支护。在分析深井巷道围岩运移规律和充填区直接顶受力特性基础上,认为充填区直接顶为顶板控制的关键区域之一。将充填区顶板细化为4部分:实体煤区域,超前撕帮区域,工作面液压支架区域和已充填区域,并分别提出针对性的支护技术。经朱集1111(1)工作面沿空留巷工业实践检验,效果良好。理论成果对于相似条件的工程具有借鉴指导意义。     

无人工巷旁充填沿空留巷支护技术与工艺研究

利用矿山压力基础理论、锚杆支护设计理论方法,综合目前高地压支护围岩松动圈理论,根据相近地段采样的标本进行数值模拟计算,比照沿空掘巷的支护方案,结合回采巷道维修时被动支护方案的比较分析,融合巷道岩层深部的岩体力学特性,选择合理的巷道围岩控制方法及锚梁网支护技术参数、单体液压支柱配合十字铰接顶梁,回采期间还预埋注浆锚杆并采用迈步垛式支架控制顶板急速下沉,形成网矸墙。通过现场矿压观测,修正了支护参数,找到了解决邢台矿区沿空留巷支护的方法,使所留巷道的支护经济、稳定、可靠。减少顶板事故,降低维修费用和维护时间,达到安全高效的目的。     

新型高水材料巷旁充填沿空留巷技术

对新型高水速凝材料特性进行了试验分析,将新型高水材料作为沿空留巷巷旁充填材料,利用水力泵送充填工艺,工艺实施过程中充填袋、锚栓、大型自移式充填支架和充填体位置的确定发挥了关键技术作用。在邯矿集团进行了工业性试验,取得了良好的充填留巷效果,沿空留巷巷旁充填技术的可靠性得到大幅度提高,具有很高的推广应用价值。     

深部矿井沿空留巷围岩控制技术研究

针对深部矿井沿空留巷围岩变形严重的问题,以海石湾煤矿6113工作面运输巷沿空留巷为工程背景,采用数值模拟和理论分析的方法,研究了深部沿空留巷围岩位移、塑性区等演化规律,得到:充填体宽度2.5m,配合巷内基本支护、巷内超前支架、工作面后方单体液压支柱加强支护,充填区域顶板采用锚杆、锚索加强支护,巷道变形得到了有效控制,深部沿空留巷取得成功,为类似条件沿空留巷提供参考。     

不等强承载体巷旁充填沿空留巷围岩应力与位移分布规律

针对赵官煤矿1705工作面为沿空留巷的具体情况,设计了膏体充填体与矸石带组成的不等强承载巷旁充填体,并建立了该充填体与以锚网带、锚索为支护材料的巷内支护系统相耦合的沿空巷道支护模型。通过数值模拟,研究了该类巷道的围岩应力和位移分布规律,为该类巷道围岩稳定性控制提供了依据。     

沿空留巷整体浇注护巷带围岩控制技术

介绍了我国沿空留巷整体浇注护巷带发展历程及其围岩控制技术理论基础,分析了整体浇注护巷带在绿色开采体系中的地位,指出存在的主要问题是机械化水平较低、充填系统相对复杂、成形效果与漏风的控制不是十分理想,对护巷带周围煤岩应力分布规律研究不够深入。在此基础上,提出应重视并加强护巷带不连续面结构分析,采用非等强支护技术发展沿空留巷整体浇注护巷带技术的建议。     

坚硬顶板沿空留巷巷旁支护技术研究

以坚硬顶板沿空留巷为研究对象,对沿空留巷沿采空区侧坚硬顶板的破断规律进行了研究,将其分为五区(即垮落区、煤壁支撑区、一次破断区、二次破断区、错动离层区)和四阶段(即形成垮落区阶段、一次破断阶段、二次破断阶段、错动离层带形成阶段),确定设计沿空留巷最大支护载荷主要以上覆岩层的前期活动规律为依据,设计沿空留巷最大支护变形主要以上覆岩层后期活动规律为依据;通过对矸石墙进行抗压缩性测试和分析,研究了横向锚固矸石墙承载力变化规律,发现横向锚固矸石墙支护的承载力较大且具有较大的让压变形特性,矸石墙的压缩量随着工作面的推进表现出"较小增加—缓慢增加—急剧增加—平稳不变"的规律;现场沿空留巷的巷内支护采用"锚杆+锚索+钢带"的方式、巷旁支护采用单体液压支柱+横向锚固矸石墙,取得了良好的经济效益和社会效益,为坚硬顶板条件下沿空留巷的推广应用奠定了基础。     

数值模拟确定沿空掘巷合理煤柱宽度

运用数值模拟的方法,采用FLAC3D程序对窄煤柱沿空巷道围岩的应力场和位移场进行了计算,确定合理的煤柱的宽度,并根据掘进与回采期间的实测结果分析,选择5m煤柱作为窄煤柱护巷能够保证巷道使用安全,为窄煤柱沿空巷道合理煤柱的留设提供一定的参考。     

深井大断面沿空掘巷围岩支护技术研究

针对湖西矿深井厚煤层大断面沿空掘巷出现的两帮整体外鼓、底鼓严重等问题,在现场调研、数值模拟的基础上,认为原岩应力高、巷道两帮岩性差、支护结构及参数不合理等是导致巷道变形破坏的主要原因,且小煤柱是整个沿空掘巷保持稳定的关键。据此针对深井厚煤层大断面沿空掘巷围岩结构特点,提出了"高强预应力让压锚杆+补强鸟巢锚索"联合支护方案,经现场监测发现,该支护方案有效地控制了沿空巷道围岩的变形,解决了原支护需多次扩帮、卧底的难题,确保了工作面正常生产。     

软顶底煤层沿空掘巷小煤柱合理宽度的研究与实践

以某煤矿现场条件为研究对象,采用FLAC3D数值模拟的方法,通过对巷道围岩应力、变形量、塑性区的模拟分析,设计7601工作面小煤柱合理宽度为4~5 m。实测结果表明,沿空掘巷煤柱留设尺寸是合理的,有利于软顶底条件下沿空掘巷的稳定。