煤巷复合顶板岩层失稳判别方法与冒顶隐患分级

针对同一巷道不同区域复合顶板垮落问题,建立了巷道复合顶板岩层过梁结构力学模型,获取巷道顶板岩梁破断失稳形态和极限条件,提出了巷道复合顶板岩层失稳判别方法,探讨了巷道复合顶板破坏失稳与岩层定量关系影响因素,建立了巷道复合顶板冒顶隐患级别划分指标体系,给出了隐患分级方法,将巷道冒顶高度作为冒顶隐患的分级指标,开发了巷道复合顶板稳定性判别软件,掌握了石圪台矿2-2煤顶板冒顶隐患级别区划特征,给出了基于巷道冒顶隐患分级的回采巷道顶板支护参数设计方案,实现差异化支护设计的同时,减少支护材料浪费,降低高冒风险巷道的事故发生概率。     

工作面切眼顶板冒顶危险区预测体系研究

为了解决单指标巷道顶板冒顶危险区预测方法在进行切眼顶板冒顶危险区预测时预测精度不足和预测结果不准确的问题,利用RFPA数值模拟和层次分析法,研究了切眼顶板冒顶机理和冒顶影响因素。结果揭示了切眼冒顶机理:岩层强度和刚度大小的不同会对岩层间的离层大小产生重要影响,离层量的大小决定了冒顶的程度。同时发现切眼顶板冒顶的2个主要因素为锚杆(索)支护质量和顶板岩层结构。以这2个影响因素为预测指标,建立了切眼顶板冒顶危险区预测体系。利用预测体系对12018工作面切眼顶板冒顶危险区进行了预测,预测结果显示超过50%面积的切眼顶板存在冒顶危险,危险区主要分布在切眼的上下端头位置和切眼中部位置,据此对危险区域进行了补强支护设计。补强支护后的顶板平均离层量仅为12 mm,顶板下沉速率为0.2mm/d,保证了切眼的安全。     

大面积冒顶工作面分析与控制

基于大采高工作面易发生冒顶问题,依托大同某矿大采高工作面,结合现场的反馈情况,提出开挖补巷处理工作面大面积冒顶,采用数值模拟分析巷道的合理位置及冒顶对巷道的影响。研究结果表明:同样支护条件下巷道距冒顶工作面5 m和8 m处支护效果相差不大,变形都不严重,补巷的合理位置应为距冒顶区5～8 m处;通过改变顶板的稳定性来模拟冒顶的严重程度,顶板稳定性较差时巷道变形破坏情况较为严重,冒顶越严重,巷道越易产生变形、破坏。     

巷道冒顶区加固技术方案研究应用

为了防止南翼西回风大巷顶板冒顶区域范围扩大,决定对巷道冒顶区采取预应力锚索及架棚支护,对冒顶区两侧巷道采用架棚、施工锚索结合注水泥浆联合支护,提高了冒顶区顶板整体胶结稳定性。     

屯兰矿巷道顶板岩层稳定性分析研究

为了深入了解采区巷道顶板岩层稳定性,掌握顶板冒顶破碎机理,增强破碎顶板支护效果,西山煤电集团屯兰矿通过对本矿顶板破碎机理进行分析,确定了影响顶板稳定性的主要因素,在采掘过程中对破碎顶板采取了合理有效的支护措施,确保了煤矿安全生产。     

掘进巷道断层破碎带顶板支护工艺研究

为了提高掘进巷道断层破碎带处顶板稳定性,加快巷道掘进速度,防止顶板垮落、冒顶事故发生,在云冈矿31盘区311轨道巷过F5断层破碎带期间,通过现场对施工巷道顶板稳定性观察研究发现传统锚(索)网支护无法满足支护需求,提出"注浆+施工桁架支护+架设π型钢棚"等联合措施对破碎顶板进行支护,实际应用效果表明:注浆支护使原顶板破碎岩体单轴抗压强度提高至69.7 MPa;桁架支护后削弱了外界应力对顶板作用,控制了顶板下沉量;架设"π"型钢棚加强了顶板支护作用,避免了因顶板压力不均、支护不到位造成局部破碎、冒顶现象。     

预应力锚杆支护防止巷道冒顶的机理与措施

离层弯曲型冒顶是锚杆支护巷道冒顶型式之一。文章首先分析了该类冒顶的机理、影响因素与冒顶形状及规模,然后根据有限元方法模拟结果,分析预应力锚杆防止顶板离层的作用原理,并根据现场实测结构,分析了锚杆预紧力大小与顶板离层量之间的对应关系。结果表明,目前煤矿巷道锚杆预紧力普遍偏低,是影响锚杆支护效果和锚杆支护可靠性的重要因素。提高锚杆预紧力,是充分发挥锚杆支护潜能,有效降低顶板离层量,防止顶板离层破坏的关键因素。     

大断面巷道冒顶区域安全支护技术措施

针对大面积冒顶不仅影响着施工巷道掘进效率,而且加大了巷道掘进难度,很容易发生重大煤矿顶板事故,对塔山扩区2301巷冒顶区域采取了合理有效的安全支护措施,实践证明采取措施后提高了顶板稳定性,取得了显著成效。     

深部采动巷道顶板稳定性分析与控制

深部采动巷道冒顶事故是当前煤炭资源开采中面临的重大难题。基于深部采动巷道围岩应力环境,分析了双向非等压条件下巷道围岩塑性区形成的力学机制及其形态特征,并对顶板稳定性影响因素进行了探讨。结果表明:1深部采动巷道围岩双向压力比值λ(0λ1)较小时,围岩塑性区形态不再是圆形和类椭圆形,而呈现出蝶形分布的特征,当碟叶位于巷道顶板上方时,容易发生冒顶;2采动应力方向决定围岩最大破坏深度的位置,并控制潜在冒落区的范围,当围岩最大破坏深度与潜在冒落高度相同时,顶板稳定性最差。要保持顶板围岩稳定,支护体必须要有足够的长度和延伸性能,据此,提出了可接长锚杆支护技术,现场试验结果表明,可接长锚杆较好地适应了顶板围岩的剧烈下沉,取得了良好的支护效果。     

大采高工作面锚杆支护巷道局部冒顶机理研究

基于大采高工作面巷道冒顶制约煤矿安全生产的问题,采用现场实测和数值模拟方法研究了巷道局部冒顶的影响因素。现场测试表明:冒顶位置巷道直接顶板为5.8 m泥岩,且为多层复合,锚索锚固端附近存在泥质页岩软弱岩层,黏土矿物占比达54.3%。锚杆锚固区内外均发生明显离层,支护体受岩层错动发生剪切变形。数值模拟得出,受回采动压未稳定区域掘巷、护巷煤柱尺寸小、支护强度和刚度不足等因素影响,顶板软弱节理面发生离层,支护应力场完整性丧失,围岩塑性破坏后发生冒落。提出在地质异常区及时支护、增大支护强度防止锚固区离层、加强施工质量检测等技术手段,提高巷道安全系数,为减少冒顶事故提供工程借鉴。