叠合采动下围岩破坏区非均匀扩展机理及巷道稳定控制

为揭示叠合采动影响下围岩的变形破坏特征,以羊场湾矿160206工作面为工程背景,通过现场监测、理论分析计算、数值模拟和现场工程试验的综合研究方法,研究叠合采动应力场下回风巷围岩的应力场演化规律和塑性区形态分布特征,揭示煤层巷道在叠合采动影响下的非均匀扩展机理。结果表明：上下区段的叠加采动影响导致160206工作面前方回风巷处于高偏应力环境,这是造成回风巷发生非对称破坏的主控因素;叠合采动巷道在高偏应力作用下塑性区呈蝶形形态,且蝶叶向采空区一侧偏转,围岩塑性区形态呈煤壁帮顶板及煤柱帮底板破坏范围大的非均匀扩展特征。据此,提出采用非对称长短锚杆索协调加强支护、超前单元支架及钻孔卸压的联合支护技术,在叠合采动影响区域进行工业性试验,取得良好的效果。     

叠加采动影响下保留巷道围岩破坏机理及其控制技术

以布尔台煤矿上下煤层叠加采动影响下保留巷道严重变形破坏为工程背景,采用理论分析、现场监测、实验室试验、数值模拟和工业性试验等综合研究方法,从巷道围岩塑性区形成和发展的角度,对巷道围岩破坏特征、采动应力时空演化规律、保留巷道塑性区恶性扩展破坏机理、应力调控围岩控制技术方面进行系统研究。结果表明:上下煤层叠加采动后,保留巷道处于高应力比值带,主应力比值为1.84～2.22,最大主应力与竖直方向夹角为39.7°～41.9°,导致巷道围岩塑性区恶性扩展,顶板破坏深度7.5 m,底板破坏深度4.5 m,煤柱帮破坏深度3 m,煤壁帮破坏深度2.25 m。基于塑性区破坏机理提出应力调控技术,通过改变煤柱尺寸或上下工作面开采布局等手段调控围岩应力,减小围岩塑性破坏范围,并进行工业性试验,取得良好的应用效果。     

重复采动软岩巷道非对称变形机理与控制技术

为研究厚煤层综放面软岩巷道受重复采动影响下非对称变形机理,以布尔台煤矿42203综放工作面为工程背景,采用了现场监测、理论分析及数值模拟等方法对42203辅运巷道受重复采动影响时巷道非对称变形破坏特征及破坏机理进行研究,提出了重复采动软岩巷道高强锚索补强支护技术。研究结果表明：42203辅运巷道受重复采动影响导致两帮变形大于顶底变形,正帮上部及副帮下部帮鼓破碎,矿压显现剧烈,采动超前影响范围可达110 m,重复采动产生的高偏应力,改变了侧压系数及应力方向,致使塑性区由近似对称破坏转变为非对称破坏,揭示了重复采动巷道破坏机理,提出了采用高强锚索对42203辅运巷道进行补强支护方案,经现场实测,该方案有效减缓了围岩的变形速度和变形总量,满足巷道稳定要求,效果良好。     

重复采动回采巷道变形机理及稳定控制

工作面在高强度开采过程中,回采巷道围岩的稳定性控制至关重要。针对布尔台煤矿厚煤层综放工作面回采巷道受强采动围岩变形特征,以42203综放工作面为例,根据巷道围岩蝶形破坏理论,与数值模拟方法相结合对其辅运顺槽受一次采动、二次采动时围岩变形机理进行了研究,分析了巷道围岩的塑性区“蝶形”扩展机理。研究结果表明：巷道围岩塑性区边界与巷道埋深、侧压系数及围岩的力学特性有关;围压比值决定着围岩塑性区的发育形态。在采动影响作用下,巷道周边最大主应力和最小主应力的大小及方向处于不断变化过程中。42203工作面辅运顺槽在受采动影响时应力发生偏转,致使塑性区呈现出非对称性扩展。基于42203工作面辅运顺槽受采动应力分布规律与塑性区演化规律,提出了相应的围岩控制加强支护技术方案,在现场工业性试验效果良好,为重复采动巷道围岩的变形机理及稳定控制提供一定借鉴。     

长岭一号煤矿采动巷道变形规律分析

受到原岩应力与采动应力叠加影响的巷道会产生非均匀变形,甚至会引发顶板事故。针对长岭一号煤矿152106工作面轨道巷受到采动影响变形严重的问题,采用现场监测的方法,分析了采动巷道围岩变形特征。结果表明：在采动影响下,巷道围岩变形呈非均匀性,工作面前方巷道围岩变形量小于工作面后方,巷道煤柱侧变形量大于煤壁侧,顶板出现离层,并且靠近煤柱侧底鼓量更大。     

回采巷道采动影响变形量与护巷煤柱宽度之间关系的研究

回采巷道变形主要是受采动影响引起的变形。在现场实测分析的基础上，提出了回采巷道采动影响变形量与护巷煤柱宽度之间关系的确定方法，对于研究回采巷道围岩稳定性和选择回采巷道支护形式具有一定的参考意义。     

迎采巷道围岩变形机理及控制技术研究

以马堡煤矿迎采巷道围岩控制为背景,采用理论分析及数值模拟方法对采掘全过程巷道变形机理进行分析,将巷道分为了3个阶段,即：沿实体煤掘进阶段、迎采动相互影响阶段和沿空掘巷阶段。确定了各阶段的影响范围,提出了动态分段支护设计方案,取得了良好的效果。     

采动影响巷道群围岩变形及支护修复实践研究

百善煤矿6537工作面地质构造复杂,断层、底鼓、薄煤带等给安全回采带来诸多不利因素。受6537采动影响,周围巷道剧烈变形,大量出现弯腿、弯梁(含崩牙)、断面缩小、严重底鼓等现象。通过对6537工作面回采动压影响巷道围岩变形的实测和分析研究,总结出了工作面回采对周围巷道稳定性及围岩变形影响规律,并针对性地进行修复,取得了较好的实践经验。     

采动敏感型巷道围岩控制技术研究

在矿区地应力场、围岩物理、力学性能测试的基础上，调查了巷道失稳状况，并实测了巷道围岩受采动影响的基本规律，提出了基于采动敏感型巷道的控制围岩稳定的支护机理；同时针对Ⅲ回风下山工程实践，提出了高强度预应力锚杆为基础，巷道关键部位加强支护及二次注浆加固技术方案，并在现场进行了工业性试验。     

采动影响下巷道围岩变形特征及支护技术研究

为解决采动影响下的巷道围岩应力集中、变形大等支护难题,以华润煤业205运输顺槽为例,采用FLAC3D数值模拟软件,分别对工作面顺槽受采动影响前和受采动影响时围岩屈服破坏情况、垂直应力分布、垂直和水平位移特征进行分析,得出205运输顺槽受采动影响时的最优支护方式和参数,并且成功用于工程实践.     

深部岩巷变形破坏特征及稳定性控制

针对深部巷道大变形、分区破裂化破坏变形特征,提出了协调让压支护稳定性控制思路.确保支护体系、支护结构和支护参数与巷道围岩变形的力学特性相协调,以期达到最大限度发挥围岩自承能力和支护体系支护阻力,从而有效地控制围岩变形;加强对巷道顶、帮、底等应力集中的关键部位实行全断面加固支护,不留空余、死角和自由面,以确保全断面变形协调,避免支护体系因局部关键部位的大变形而遭到破坏;同时针对分区破裂现象,利用长短结合的锚杆、索,充分发挥锚杆、索的悬吊及改善围岩力学状态的作用,通过以上控制思路对深部巷道进行全断面协调支护和锚杆、索的长短组合支护技术,实现对深部巷道的稳定性控制.工程实践表明,采用协调支护的控制技术取得了良好的支护效果,对深部巷道围岩稳定性控制有一定的参考意义.     

深部巷道围岩力学特征及其稳定性控制

通过对深部岩巷开挖后围岩应力演化特征、变形破坏规律的分析,揭示了深井岩巷围岩稳定性控制机理.由此提出了深部巷道锚网索刚柔耦合及围岩整体注浆加固支护技术,即在高强度、高预应力锚杆支护的基础上,适时实施锚索关键部位加强耦合支护及围岩注浆加固和底板超挖锚注回填,并在施工过程中通过反馈信息进行参数优化.工程实践表明,该技术能够较好地控制深部岩巷围岩变形.     

松软煤层巷帮变形特征及围岩稳定性研究

为研究松软煤层巷道变形特征及支护失效原因,以义能煤矿1304工作面回采巷道两帮大变形为例,通过室内实验、理论分析及现场窥探,分析两帮变形严重的原因。结果表明:高应力作用下,两帮煤层松软、受力不均匀,松动圈范围较大,表面变形表现出"两帮移近量顶板下沉量底鼓量"的特点。考虑顶板对两帮的影响,建立巷道自稳平衡力学模型,基于锚固承载层机理提出"两帮加强锚索+钢筋网+W钢带"的支护方案。数值模拟及现场监测表明,顶板及两帮位移变化量明显变小,松软煤层两帮大变形的问题也进一步得到了解决。此方案能够有效维持巷道稳定,保证施工安全进行。     

采动影响下接续面巷道围岩变形机理与控制研究

老公营子矿Ⅲ16-1(2)工作面运输巷道在I06-2(2)1工作面回采过程中受采动影响较大,顶底板与两帮发生变形,严重影响到Ⅲ16-1(2)工作面之后的生产工作。结合该矿地质条件,采用理论分析、数值模拟等研究方法确定接续面受采动影响的范围,并优化支护方案,增加巷道围岩稳定性,减少接续面的扩帮、拉底等工作。研究表明：22m宽煤柱下,首采面回采工作对接续面的影响范围是超前工作面50m到滞后工作面30m;根据数值模拟效果观察确定优化方案,对塑性破坏集中区域设置增强锚索进行加强支护;通过现场应用,验证了优化方案的有效性。     

孤岛煤柱内采动作用下大巷围岩变形机理与控制技术

针对王庄煤矿孤岛煤柱内630运输大巷围岩变形量大、维护难度大的问题,着重分析了工作面动压、孤岛煤柱宽度、巷道支护技术等因素对围岩稳定性的影响,揭示了孤岛煤柱内支承应力呈“前期高强高速扩张、中期稳势缓慢增压、后期持续高强作用”的演化规律,阐明了该类巷道具有来压不均匀、采动帮塑性区向深部扩展诱发顶板失稳的特征.提出了壁后充填碹体增大围岩径向约束力、浅部注浆限制深部围岩位移、锚杆支护调动围岩自承能力的控制技术.现场观测结果表明,630运输大巷经历两侧采空影响后,最大表面位移约64 mm,控制效果良好.     

软岩回采巷道变形破坏规律与围岩控制模拟研究

该文以某矿1610工作面为研究对象,利用FLAC3D数值模拟不同宽度巷道保护煤柱的巷道稳定性,最终确定巷道保护煤柱宽度为30m为最宜。同时利用模拟软件对两种不同支护方案进行效果比较,最终确定锚杆支护作为最优支护方式。为类似地质条件的巷道支护提供借鉴。     

基于偏应力场的巷道围岩破坏特征及工程稳定性控制

针对巷道围岩破坏机理及稳定性控制问题,采用岩石力学等相关理论推导了巷道围岩偏应力场的解析解,分析了圆形巷道围岩在不同情况下的分布情况,建立了偏应力场与塑性区分布的本构方程,表明塑性区半径与极坐标的角度和偏应力是密切相关的,可呈不规则分布;结合工程实际,采用数值计算模拟分析了垂直应力大于水平应力时(侧压系数λ=0.4)和水平应力大于垂直应力时(侧压系数λ=1.6)不同应力状态下的巷道围岩偏应力和塑性区演化过程;根据现场调查及塑性区演化特征,提出在不同侧压系数下巷道围岩可形成典型正对称失稳模式和典型角对称失稳模式,并分析了这两种破坏模式的巷道围岩支护误区,以及相应的控制原则与关键技术。结合木孔煤矿和高坑煤矿的工程实践,应用了以"锚杆+锚索"支护为主,以提高两帮稳定性目标的"高强刚桁架"综合支护技术;以及以"关键部位注浆",发挥内、外耦合作用的"锚杆+U型钢+锚索"综合治理方案。工程实践表明,所提出的支护方案分别能对正对称失稳巷道和角对称失稳巷道围岩变形能起到较好的控制效果。     

沿空跟掘回采巷道合理煤柱留设及围岩稳定性控制

沿空跟掘回采巷道掘、采全服务周期经受相邻工作面采空区未稳定压力、相邻工作面回采侧向支承压力及本工作面回采超前支承压力多重动压影响,煤柱稳定性差、围岩支护困难、异常矿压显现。以潞宁孟家窑煤业有限公司22115回风巷为工程背景,综合运用理论分析、数值试验研究并参照已有工程实践经验确定最佳护巷煤柱宽度,提出合理可行的围岩稳定性控制技术。研究结果表明:22115回风巷净煤柱宽度应不低于15 m。提出的分阶段、重点部位针对性加强高预应力强力支护方案井下工业性应用效果良好,掘、采全服务周期锚杆（索）受力稳定,强度利用率高;顶板离层量小且在较短时间内趋于稳定;围岩整体未出现大变形,完全满足安全生产需求。