深井高应力巷道卸压法防治底臌机理研究

依据某煤矿的地质条件,对该矿轨道上山的底臌现象进行了数值模拟研究,并对采用巷道底板切槽、两帮切槽进行卸压条件下的围岩应力分布和底板岩层位移进行了分析。卸压法可以使巷道在开挖时就处于相对的低应力区,从而保护围岩的完整性,为后期巷道的支护加固创造有利条件。底板开槽时,开槽深度对卸压效果有明显的影响。模拟结果表明,开槽深度为底板宽度的60%左右时,卸压效果最好且开槽的工程量最少。     

发耳煤矿高应力大巷底鼓成因及控制技术

针对贵州发耳煤矿+980 m水平大巷严重底鼓现象,采用FLAC~(3D)数值模拟软件对巷道围岩移动特征进行分析,并确定采用"卸压槽+底角锚杆"的联合支护方案对巷道底鼓进行控制。同时,研究了不同的卸压槽尺寸条件下巷道底鼓变形规律。研究表明:卸压槽宽度对治理底鼓作用不明显,而卸压槽深度对于底鼓控制作用显著,确定卸压槽的宽度为0. 5 m、深度为1. 5 m。工程实践证明,"卸压槽+底角锚杆"的联合支护方案有效地控制了现场巷道底鼓。     

基于FLAC的数值模拟分析在九里山煤矿水力割缝中的应用

采用FLAC软件建立了煤层中钻孔和割缝槽的二维模型,并对钻孔直径为90 mm,缝槽宽度为1 400 mm、高度为20 mm的条件进行了卸压增透效果模拟,同时得到其相应的应力云图。对煤层中缝槽上方不同位置的应力进行了分析,经分析可知:单个钻孔的割缝对煤体卸压效果与煤体距离缝槽的位置远近有关,位置越远,割缝效果越降低;多孔割缝所引起的相互作用会使得煤体的卸压范围扩大,造成的裂隙也更多,更有利于整体提高煤层透气性。根据分析结果,现场进行了水力割缝实验,得到了较好的实验效果。     

采煤机扭转轴卸荷槽尺寸参数研究

为了解决工作载荷较大造成采煤机部件损坏的问题,利用数值模拟软件对卸荷槽参数进行研究。通过对V型、U型、工型卸荷槽在同一加载扭矩条件下应力应变分布进行分析,发现U型槽口较剩余两种槽口具有一定的优势;同时,对不同卸荷槽深度、宽度、位置下卸荷槽的应力分布进行分析,确定最佳卸荷槽深度为7 mm,最佳宽度为3 mm,最佳轴向位置为300 mm,为采煤机扭转轴卸荷槽的设计提供一定的参考。     

水力割缝参数优化数值模拟研究

利用FLAC^3D软件建立水力割缝模型,针对某掘进工作面,选取其正前方12 m处截面为研究对象,在缝槽高度和深度不变的情况下,模拟了单缝槽、双缝槽和多缝槽3种不同宽度缝槽的割缝方案,得到了瓦斯抽采钻孔割缝前后煤体内部应力变化和竖直位移变化、垂直于割缝钻孔上方煤体的下沉量及塑性区破坏情况。结果表明:当缝槽宽度为2 000 mm时,割缝钻孔的卸压效果明显,煤体下沉量较大,钻孔周围塑性区破坏较大,钻孔的稳定性最好。     

刻槽钻杆应用于突出煤层钻进的合理参数研究

为充分发挥刻槽钻杆应用于突出煤层钻进的优势,分析了刻槽钻杆螺旋槽宽度、深度、螺距的变化对排渣效果的影响情况。建立Φ50刻槽钻杆煤层钻孔三维模型,对不同参数的刻槽钻杆在钻孔内的排渣情况进行数值模拟。研究结果表明:螺旋槽宽度为12 mm,深度为1.1 mm,螺距为 76 mm ,排渣效果最优;通过突出煤层钻进工业性试验,钻进深度平均提高36.2%,钻进效率提高41.5%,且刻槽钻杆表面温差较小。     

三软煤层巷道底板钻孔卸压的数值模拟优化

分析了偃龙矿区软岩巷道难以支护的原因,针对三软煤层巷道底鼓问题,采用数值计算方法对底板卸压钻孔深度进行优化设计,并给出了具体的解决方案,即位于底板中部直径为150～300 mm的卸压钻孔,深度应大干巷道底板宽度的一半,小于锚索锚固段的作用范围.     

薄煤层半煤岩巷道切顶卸压沿空掘巷技术研究及实践

针对煤炭资源回收率低的问题,文章以五里堠煤矿1102胶带顺槽为工程背景,采用留小煤柱切顶卸压沿空掘巷技术增加了煤炭回收率。采用理论分析和现场实测的研究方法,对薄煤层半煤岩巷道切顶卸压关键技术进行研究。研究结果表明：1）护巷小煤柱合理宽度为6m;2）切顶卸压炮孔深度及孔间距分别为9m和600mm;3）采用“锚网索+钢筋梯子梁”联合支护方案后1102胶带顺槽顶底板及两帮移近量最大值分别为382.54mm和238.15mm,围岩变形控制效果显著。     

单一煤层钻孔割缝卸压增透的非连续变形分析（DDA）模拟

为了进一步研究“钻-割-抽”一体化技术的卸压效果,以非连续变形分析为手段,并引入大变形理论对DDA源程序进行了二次开发,建立煤层钻孔割缝的数值模型,对煤层钻孔割缝的卸压效果进行分析,进一步解释了工程中的“瓶塞效应”机理;考察了缝槽的高度、宽度以及构造应力对卸压效果的影响,指出相对于缝槽高度,缝槽宽度的变化对卸压效果的影响可以忽略;构造应力的增加,使卸压效率降低,应增加割缝的高度。此外,还给出了多个缝槽切割后煤层应力释放情况。     

矩形巷道围岩卸压槽合理间距的确定

通过对矩形巷道围岩受力及"四区"的分析,确定了卸压槽围岩的破碎区与塑性区宽度公式。经分析可知,卸压槽破碎区与塑性区宽度随着应力集中系数增大而以非线性方式增加,并在卸压槽最深处存在最大值。确定了卸压槽合理间距公式,并将其应用于袁庄矿4111工作面回采巷道。监测结果表明,卸压槽间距为2 m的回采巷道帮部位移量较卸压槽间距为8 m的回采巷道大大减少,卸压效果显著。