双巷布置工作面留巷塑性区演化规律及稳定控制

为了揭示双巷布置工作面留巷塑性区演化特征,以石圪台矿为研究背景,应用理论分析和数值模拟方法,针对主应力大小、角度和塑性区分布特征展开研究,获取了留巷主应力变化规律、塑性区扩展特征,阐明了留巷发生非对称变形的原因。结果表明:1)得出了留巷轴向主应力分布特征,并沿走向将其划分为7个阶段,主应力特征曲线左右大致对称,中部高且平缓、左右两侧较低但变化幅度大,其中主应力大小及角度急剧变化过程位于滞后影响阶段;2)主应力大小与塑性区扩展范围正相关,主应力角度决定了塑性区扩展方位,二者共同作用下塑性区产生非对称扩展,从而引起留巷围岩非对称变形;3)得出了石圪台矿31203工作面留巷非对称变形破坏特征,确定了隐患部位,提出了留巷非对称补强支护方案,现场应用取得良好效果。     

多巷布置充填留巷围岩变形特征及补强支护技术

为解决新元煤矿多巷布置充填留巷动压巷道围岩变形严重问题,采用现场监测巷表面位移变化特征、超前支承应力变化规律及数值模拟巷道塑性区的变化规律,并根据原有支护形式的不足,提出适合多巷巷道大变形问题支护优化方案,并在井下进行优化补强支护工业性试验。实测结果表明:巷道围岩在进入超前支承压力影响范围后开始变形,但变形量不大;原支护方案在工作面推过后,巷道底鼓急剧增加,根据现场观测和数值模拟分析塑性区的变化规律,优化支护后的补强措施顶板、两帮的移近量均有减小,底鼓量减小了约50%,优化补强支护方案改善了巷道围岩质量。     

双巷布置工作面宽煤柱留巷矿压规律研究

采用数值模拟及现场实测手段对双巷布置工作面宽煤柱留巷矿压规律研究,结果表明,采空区形成后,侧向49 m范围内煤层应力均发生不同程度调整,且表现出显著的分区特征。临空宽煤柱内侧15 m范围发生塑性破坏,承载能力下降,采空区顶板压力向进风巷侧转移。煤柱帮锚杆滞后工作面150 m时,受力变化由增长变为下降;外帮锚杆受力自回采后持续增长,滞后工作面300 m后趋于稳定,锚杆受力增长3倍。     

鹿台山矿沿空留巷围岩变形规律分析及补强支护设计

为缓解鹿台山煤矿矿井采掘接续紧张的状况,同时减少相邻工作面区段巷道掘进工程量,降低掘进工程费用,确保2203工作面顺利接替,对2202工作面轨道顺槽进行沿空留巷试验。根据巷道围岩地质条件,通过理论分析,并结合切顶卸压预裂爆破顶板技术,提出了切顶卸压沿空留巷支护方案。通过连续观测工作面回采期间的巷道围岩变形特征,总结了切顶卸压沿空留巷的矿压显现规律。分析结果对于鹿台山矿沿空留巷实践有一定的参考价值。     

沿空留巷围岩支护技术优化

通过不同支护条件下沿空留巷受相邻工作面采动影响,围岩变形量数值的监测及矿压显现分析,揭示了支护类型与巷道受力变形破坏的关系,科学地选择了有效的沿空留巷支护方式,对同类开采条件下的矿井有重要的借鉴意义。     

沿空留巷围岩变形特征及支护技术

某矿8101工作面回风巷为沿空留巷,运用沿空留巷围岩稳定大结构模型研究了沿空留巷在一次采动、留巷稳定、二次回采超前影响阶段的围岩活动特征;结合FLAC2D数值模拟软件,确定该矿充填体宽度为3 m;现场工业性试验表明,其效果良好。     

双巷掘进两巷围岩变形及煤柱留设尺寸研究

通过数值计算,分析了双巷掘进时尾巷不同宽度及煤柱不同宽度时的双巷围岩变形、应力分布,得出尾巷的合理宽度及双巷掘进时煤柱尺寸的合理留设,为具有类似条件的巷道掘进提高参考。     

沿空留巷顶板下沉变形规律及补强支护控制机理

以大同某矿12~#_-2层307盘区2714巷为工程背景,利用RS2二维有限元数值模拟软件对受切顶动压影响的巷道顶板的变形规律及应力分布特征进行数值模拟分析。通过对顶板应力和下沉变形位移量的变化分析来评价在原支护基础上补强支护锚索、锚杆对顶板变形的控制效果。工程实践和数值模拟结果表明：巷道顶板受切顶动压影响剧烈,原支护控制效果减弱甚至失效,需施加高预应力锚杆、锚索对顶板进行补强支护以保证巷道顶板和上覆岩层的稳定性。利用数值模拟方法可有效模拟并分析巷道顶板受切顶动压影响的变形特征和顶板补强支护的控制效果。     

基于沿空留巷的双巷布置数值模拟研究及应用

针对突出煤层沿空留巷双巷合理布置与支护问题,采用数值模拟对煤柱和工作面垂直应力、塑性区分布特征分析,随着煤柱宽度的增加,煤柱垂直应力分布状态从"单峰"向"马鞍形"转变,以煤柱核心率作为评价煤柱稳定系数指标,确定了满足经济合理煤柱最优宽度为40 m。将研究成果应用于现场,巷道围岩稳定,变形量较小,试验结果较为理想。     

沿空留巷围岩应力演化规律及大变形机理分析

针对沿空留巷围岩要经受上下两个区段工作面采动应力影响,围岩变形量大、巷道维护困难的特点,以沁新煤矿为工程背景,运用数值计算的方法得出了沿空留巷全寿命期围岩应力演化规律和变形特征。通过对围岩加、卸载荷规律及破坏效应的分析,总结了沿空留巷围岩产生大变形的原因。结果表明:1巷旁支护体与实体煤帮力学性能的差异及其在形成稳定承载结构过程中为适应上区段工作面顶板垮落而产生的围岩持续变形是沿空留巷围岩大变形的主要组成部分;2沿空留巷全寿命期内围岩的受力可看作卸围压条件下的三次轴向加载和卸载作用,卸围压条件下的反复加卸载在加剧围岩变形破坏的同时也是围岩变形量积累的过程,最终导致围岩大变形的发生。     

沿空留巷围岩控制与支护技术研究

通过理论分析,得出对沿空留巷围岩控制的基本原则、巷内支护技术和加强支护技术. 应用FLAC3D数值模拟结合工程实践,通过对比分析,研究了加强支护对沿空留巷巷道围岩垂直应力及垂直位移的影响,得出了最佳巷内初始支护方案和加强支护方案.     

倾斜煤层双巷布置留巷支护参数优化设计

为了解决某矿倾斜煤层双巷布置条件下留巷快速掘进及相应安全问题,进行了连续围岩监测,结合原支护方案,分析得出了现有方案虽然支护效果好,围岩变形小,巷道安全性高,但支护强度明显偏高,掘进效率偏低。通过数值模拟对留巷的几种支护方案进行比较,在巷道围岩变形量和留巷时间满足安全生产需要条件下,选择了最优支护方案。最优支护方案可使支护材料成本降低46.86%,掘进速率提高50%。     

赵庄煤业13102巷围岩补强支护技术研究与应用

为防止赵庄煤业13102巷受重复采动影响出现大变形,采用现场调研、工程应用的方法,从锚索选型、间排距设计、锚固力设计并达标、锚固力长效保持等角度分析锚索补强设计影响因素。基于此,设计了13102巷正常区域和特殊区域顶板及巷帮锚索补强支护,现场应用后,实现了13102巷的稳定控制。     

沿空留巷围岩变形特征及加固支护技术研究

为研究沿空留巷巷道在掘、采全过程中围岩变形规律及留巷巷道支护技术,以色连二号矿12205采煤工作面辅运顺槽为工程背景,运用现场实测的方法,以围岩变形量和围岩应力为指标,直接衡量沿空留巷巷道的变形规律,并在采煤过程中对留巷巷道进行了不同方式的加固支护。研究表明:12205辅运顺槽围岩变形受工作面采动影响主要为滞后影响,其中围岩变形剧烈影响区为工作面采后30~220 m区段;不同区段、不同围岩条件、不同加固方法,巷道围岩变形差异均较大;在工作面采动支承压力影响前主动加固留巷巷道顶板,能大幅降低巷道围岩变形量。     

深部充填开采留巷围岩偏应力演化规律与控制

针对深部充填开采留巷围岩控制难题,以邢东矿1126运料巷为研究背景,采用应变软化模型研究工作面推进全过程中留巷围岩偏应力与塑性区演化规律。研究表明:(1)超前采动影响较明显区顶板约为32 m,底板和两帮均约为16 m,留巷采动影响较明显区顶板约为32 m,底板约为24 m;(2)从工作面回采开始到工作面回采结束的全过程对留巷围岩偏应力和塑性区进行监测得到:偏应力分布形态以瘦高椭圆状→近似圆状→小半圆拱→大半圆拱→扇形拱进行演化,偏应力峰值带以顶底板→顶底帮角(实体煤侧)和实体煤帮进行转移;塑性区分布形态以近似椭圆状→近似圆状→半球状进行演化,且塑性区呈非对称分布;(3)基于深部充填开采留巷围岩偏应力和塑性区非对称分布特征,提出了分区非对称围岩控制技术,实践表明,留巷围岩控制效果明显。     

基于塑性区演化的煤柱宽度留设及柔性锚索支护技术研究

沿空掘巷可有效提高煤炭资源回收率,改善采掘接替关系,但存在施工维护难度大的难题。为了提高沿空巷道围岩稳定性并减少煤炭损失量,以布尔台煤矿42108辅运巷为研究背景,通过理论分析确定了巷道塑性区发育特征,建立数值模型综合确定了合理煤柱宽度并进行了工业性实践。研究结果表明：42108辅运巷掘出后在采动影响下具有帮部大变形特征,辅运巷塑性区呈非对称蝶形分布的形态,塑性区发育范围为1.8～2.7 m;结合极限平衡理论及数值模拟认为,煤柱宽度大于30 m时其内部出现明显的应力降低区,有利于巷道维护,同时考虑煤炭资源回收率,确定合理煤柱宽度为30 m;揭示了多次补强支护仍无法有效控制巷道变形量的原因为锚索易拉伸破断,在此基础上提出了柔性锚索支护方案,同时将帮部锚杆间排距减小至750 mm×750 mm,经现场实践后30 d内两帮最大变形量160 mm,围岩控制效果显著。     

二次沿空巷道留巷支护方式及围岩变形规律研究

基于新庄孜矿62110回风巷沿空掘巷后破坏严重出现结构性失稳且后期再需留巷,对二次留巷支护技术进行了研究。分析了巷道破坏原因为地质条件复杂且前期支护参数不合理,结合煤巷预拉力支护理论确定采用＂三高＂锚杆（高强度、高刚度、高预紧力）、锚索补强、深浅孔注浆的联合支护方案。采用快速连续观测法对回采期间巷道的围岩变形进行现场实测,结果表明：高强度架锚注方案可再造围岩结构,减缓顶板活动剧烈程度,工作面后方30～55 m为巷道围岩变形剧烈区,55 m后变形速度趋于稳定。采取该修复方案改善了支护效果,保障了工作面安全回采。