新峪矿采空区下近距离巷道矿压特征研究

为研究采空区下近距离巷道的矿压特征,通过现场围岩变形监测分析了回采期间巷道的围岩变形规律,采用数值模拟的方法研究了巷道围岩应力的变化规律。 结果表明:巷道的竖向收敛量是两帮收敛量的2.02~3.09倍;距工作面10m的范围内,是采动影响的剧烈区,两帮在此区域受到的影响更为显著;巷道靠煤柱一侧围岩,竖向应力均呈现出一直增长的趋势,采空区的出现破坏了其下方围岩应力变化曲线的指数函数分布形式;上层采空导致了下层工作面的顶板不完整,支承压力作用明显减弱,影响范围仅为5~10m,相比常规类型巷道,影响范围大大缩小;由于上层煤柱侧向支承压力的存在,帮部岩体易因受压膨胀而破坏,引起顶板整体下沉,采空区渗水会加剧铝质泥岩的底板隆起。     

西部矿区上行开采松软破碎围岩回采巷道支护技术-增刊

秦华煤矿位于库尔勒市焉耆盆地西南缘,其主采煤层群间距近、层间岩层松软破碎,受上行开采影响,上部煤层回采巷道支护难度较大。建立FLAC3D数值模型,分析下伏煤层回采支承压力对上部煤层作用与影响区域,确定上行开采条件下回采巷道合理位置,优化巷道支护方案。研究表明,秦华煤矿上行开采条件下上覆煤层回采巷道应内错式布置,内错4-8m为宜。巷道顶部采用全锚索支护时,巷道围岩应力集中系数、塑性破坏范围均较小,促使巷道拱顶区域巷周应力峰值向围岩深处转移,改善巷道浅部围岩应力环境。巷道拱部采用全锚索支护,与单纯锚杆-锚索支护结构相比,具有锚固岩层范围广、支护强度大、支护效果好的优点,在松散破碎围岩下巷道的支护体系内,巷道顶板岩层应建立全锚索支护体系。     

特厚煤层巷道顶板破坏特征的数值模拟研究

为研究采空区遗留煤柱下特厚煤层软弱顶板回采巷道围岩变形特征,采用FLAC^(3D)有限差分程序系统分析了无支护条件下巷道围岩的变形破坏特征。研究结果表明:特厚煤层回采巷道首先在拱肩及两侧顶角产生剪切破坏,且随时间变化顶板岩层发生明显离层,塑性破坏区范围逐渐向深部扩展,巷道顶板整体变形严重。现场生产时,应加强回采巷道支护系统应力位移的监测监控,避免围岩的过度变形破坏,且巷道支护时应坚持高强恒阻让压互补的支护原则。     

深部矿体开采对隔离矿柱及回填体的稳定性影响研

根据某矿山开采实际, 利用PFC^2D建立了崩落法和充填法开采深部矿体的数值模型, 分析了2种方法回采深部矿体对上部隔离矿柱及回填体稳定性的影响。结果表明, 崩落法回采时, 上部隔离矿柱发生了破坏, 上盘地表出现拉应力集中, 塌陷区回填体和围岩发生较大沉降;隔离矿柱破坏前, 回填体和围岩的应力和位移变化不大;隔离矿柱破坏后, 上下盘地表的水平拉应力随开采深度增加逐渐增大, 且隔离矿柱的水平应力发生显著跌落。充填法回采时, 隔离矿柱未出现整体破坏, 上下盘地表未出现明显塌陷, 上下盘地表和回填体的水平应力变化不大, 但塌陷废石和隔离矿柱的水平应力随矿体开采深度增加而增加。研究结果可为矿山塌陷区和采空区治理以及深部资源安全开采提供科学依据。     

厚煤层动压巷道切顶护巷关键参数研究

针对厚煤层切顶护巷围岩矿压显现较为剧烈的工程问题,采用理论分析、FLAC3D数值模拟和巷道围岩变形现场试验,对韩城矿区桑树坪二号井厚煤层切顶卸压护巷关键参数进行探究,得出：切顶导致基本顶原有应力传递路径发生改变,使得压力转移到采空区,从而减轻采空区的侧向实体围岩应力,围岩应力越发均匀缓和;通过理论分析和数值模拟的方法,对切顶高度为10.5、12.5、14.5、16.5 m及切顶角度为55°、65°、75°、85°的巷道围岩应力及其分布进行了分析,结果表明：最佳切顶高度14.5 m和切顶角度75°不仅能有效切断采空区顶板岩层与巷道之间的应力传递路径,迫使应力集中区域向实体煤深处转移,还能使得顶板岩层在工作面回采后及时垮落并充填至采空区,进而改善巷道围岩应力环境;通过现场试验对3308工作面二号回风平巷进行了表面位移观测,巷道围岩变形量小,护巷效果良好。     

采动影响下超前巷道围岩应力及变形控制技术研究

为进一步提高回采效率,降低工人成本支出,陈四楼矿21015工作面超前巷道采用主动支护进行围岩变形控制,通过对回采前后超前巷道围岩应力场及位移场进行计算,分析围岩变形破坏规律、不同回采程度下巷道围岩变形情况、不同工作面长度条件下巷道围岩变形规律,探明影响超前巷道围岩变形影响因素。研究表明,回采次数的增加导致超前支承压力由218 MPa增大至406 MPa,工作面前方应力增大区为27~32 m。其中,顶板位移量增大300 mm左右,两帮增大175 mm左右,随着回采推进,端部处巷道顶板位移呈现增大变化,距端部前方10 m处,4次回采顶板位移分别为699、874、869、827 mm,在端部前方15 m左右处,顶板位移基本恢复至未回采阶段,且工作面长度对水平位移影响较大,采用松动圈支护理论对超前巷道进行锚杆（索）参数计算,提出4种支护方案,并运用FLAC3D模拟不同方案下支护效果,最后通过工业性试验检验测得最佳方案有效地控制了围岩变形。     

受采动影响综采工作面矿压显现特征数值模拟分析

针对古汉山矿17126大采高综采工作面的地质条件,采用计算机数值模拟(FLAC3D)系统,对试验面不同回采距离时,超前支承压力、上覆岩层移动以及围岩塑性区分布等特征进行分析,得出该工作面超前支承压力的影响范围为煤壁前方50 m,应力峰值位于煤壁前方5~7 m;回采时工作面中部顶板下沉最大,且最大下沉量不足以造成工作面压架;随着工作面的推进,采场围岩塑性破坏区范围不断增大且表现为采空区上方以拉伸破坏为主,工作面上方以剪切破坏为主。     

千米深井大采高采场围岩应力分布规律数值分析

煤矿深部开采的应力集中异常突出,以唐口煤矿1305工作面为例,利用FLAC3D有限差分软件对千米深井大采高采场围岩应力分布规律进行数值分析。模拟结果表明:1305工作面回采时,在采空区四周煤体内形成对称的"双肺"状支承压力影响区;随着工作面推进,采场支承压力峰值及采空区上覆岩层破坏高度逐渐增大,工作面见方后,采空区顶板破坏高度与超前支承压力峰值变化趋于稳定,支承压力最大峰值约为72MPa,应力集中系数k为3.0;工作面煤壁前方与采空区两侧煤体内支承压力峰值随工作面推进向深部转移,且支承压力影响范围逐渐增大,压力峰值与工作面煤壁之间的距离基本保持在8~15m范围内。     

浅埋大采空区残矿回采上覆岩层及井筒稳定性研究

为了保证浅埋大采空区残矿回采上覆岩层、井筒的稳定性以及矿区上方宿舍、设备和人员的安全,以朝不楞矿区为工程背景,在前期勘探取样、现场测试和室内力学实验的基础上,分析了矿体采空区顶板和井筒的破坏机理,基于H-K体建立了矿体采空区顶板流变力学模型,为残矿回采提供了理论依据;并且采用FLAC^3D数值模拟软件,分析残矿回采上覆岩层和井筒的应力、位移变化规律。研究表明：Ⅲ区回采后,上覆岩层最大拉应力为0.13 MPa,最大位移为1.6 mm,井筒最大拉应力为5.9 MPa,最大位移为0.2 mm,均满足限定标准。该研究成果可为浅埋大采空区残矿回采提供参考。     

深井回采过程矿柱与围岩破坏预测及可视化验证

针对某地下金属矿山深井"隔一采一"方式回采过程形成的单面临空矿柱,运用Midas/GTS软件建立数值模拟模型,通过数值模拟,揭示矿柱及围岩的应力、位移、塑性区的变化情况,对回采过程中矿柱及围岩可能出现的破坏区域进行分析和预测;采用空区三维激光探测技术和空区三维建模技术,快速而准确的获得采空区和矿柱三维形态,实现了对"隔一采一"方式回采过程单面临空矿柱及围岩破坏数值模拟结果的可视化验证.实践证明,上述方法为分析和预测类似深井矿山回采过程矿柱及围岩破坏位置预测开辟了新的途径,对指导矿山下一步爆破设计和安全高效开采具有重要的现实意义.     

望儿山采空区变形机理研究

以望儿山金矿一、二号井为例,对井筒在采空区塌落影响下的失稳破坏机理和影响因素进行了分析研究,利用有限单元方法,对井筒及采空区的现状进行模拟分析,得到采空区围岩的塑性区分布状况、应力场、位移场以及井壁上部的水平应力和水平位移状况。     

龙桥铁矿采空区顶板岩层移动及冒落规律研究

采用FLAC-3D对龙桥铁矿采空区顶板岩层移动及冒落规律进行了模拟研究,研究结果表明：整个采空区的顶板岩层移动比较平缓、稳定,矿区整体失稳的概率小;回采完-342.5分段3_5线矿体后,采空区顶板围岩的垂直下降变形及应力出现较为明显的变化,此时顶板围岩出现冒落迹象;0-2线附近矿体对采空区顶板岩层移动及冒落规律有着重要...     

深部大规模开采岩体稳定性数值模拟研究

基于FLAC3D对马城铁矿深部大采场开采及回填过程中,围岩与充填体的稳定性进行数值模拟计算,并通过现场工程试验进行了验证。研究结果表明:(1)一步回采后,矿房出现顶板下沉和底鼓现象,间柱顶底板处应力集中明显,最大应力达到36.45 MPa,围岩局部呈塑性破坏;二步回采时,矿柱位置应力集中加剧,最大集中应力达到69.35 MPa,顶板最大位移15.01 cm,空区部分围岩呈失稳状态。(2)一步回采胶结充填后,胶结充填体对空区围岩起到了支撑作用,在一定程度上恢复了围岩三向受力状态,矿房顶底板应力集中程度减弱;二步回采尾砂充填后,充填体进一步抑制了空区塑性区的发展,围岩受力分布相对均匀,顶板位移与之前相比基本不变,顶底板变形得到了有效控制,保证了深部大采场开采的安全性和可靠性。     

切顶卸压自动成巷的离散元数值模拟

切顶卸压自动成巷无煤柱开采技术是一种经济有效的无煤柱开采新技术,目前,对此技术进行关键参数研究多采用基于连续力学理论的数值模拟方法,难以实现顶板离层与垮落等物理现象的模拟。采用三维离散元软件对浅埋深煤层切顶卸压自动成巷进行研究,较详细分析了不同切缝高度下采空区上覆顶板岩层应力场与变形移动规律。研究结果表明：离散元法可有效地模拟出上覆岩层的应力场演变过程、块体的位移及岩层跨落;不同顶板预裂切顶高度对顶板顺利切顶成巷有较大影响,切缝应有效切断采空区顶板与留巷顶板间的应力传递。研究结果对切顶卸压自动成巷技术应用过程中参数的研究与分析有一定借鉴意义。     

巨厚坚硬顶板变形及垮落的动态演化特征研究

义马煤田赋存一层巨厚坚硬岩层,是矿区诸多动力灾害的主要诱因.本文以义马煤田千秋矿21221工作面为工程背景,开展了顶板岩层冲击倾向性的实验测定,采用相似模拟和数值分析方法研究了工作面回采过程中巨厚坚硬顶板运动特征,分析了巨厚坚硬顶板垮落垂直位移动态演化规律,建立了采动应力分布与顶板运移的关系.研究结果表明:巨厚坚硬顶板...     

复合顶板软弱岩层外错式相邻区段巷道联合支护技术研究

为解决传统巷道布置条件下复合顶板软弱岩层沿空巷道存在顶板易变形、易失稳、易冒落，无法长久维持巷道围岩稳定性等一系列难题，本文基于错层位外错式巷道布置方式，利用相邻区段间巷道空间化结构关系，提出综放复合顶板错层位外错式相邻区段巷道联合支护技术，理论分析该支护技术的围岩控制作用机理，采用FLAC3D数值模拟软件对错层位外错式巷道布置条件下相邻区段巷道联合支护方案进行研究并与传统巷道布置下常规支护方案进行对比。模拟结果表明：采用“错层位外错式巷道布置+相邻区段间巷道联合支护技术”为核心的综合围岩控制措施，可加强易离层垮落顶板的支护强度，使围岩应力在联合支护的作用下趋于均衡，从而最大限度地发挥支护体系的支撑作用，达到巷道稳定的目的。     

崩落法回采时顶板岩层崩落过程监测与分析

用崩落法回采倾斜矿体时顶板围岩的崩落过程是目前没有很好解决的问题。通过地质钻孔,采用电路连通判断法,对程潮铁矿采场顶板的崩落过程进行了监测。监测结果表明,顶板的崩落过程是非常复杂的,受到岩体质量、岩体中的弱面、初始地应力场、空区形状及松散充填体等的影响,而且具有明显的跳跃特征。在组成矿体顶板的各种岩层中,质量高的岩层是控制崩落过程的关键层。关键层较难崩落,但在崩落时具有突发性,会产生较大厚度岩层的突然垮塌。受主关键层的影响,在地表塌陷之前,有相当长一段时间不出现崩落或者崩落速度很慢。而当主关键层崩落后,表地会在较短的时间之内突然塌陷。研究结果表明,复杂岩层顶板的崩落过程及崩落时间的预测必须考虑岩层性质及其空间分布特点,其中,关键层的识别是非常重要的。     

多通道非接触式岩移监测系统典型应用

针对特大采空区和采空区上覆垂悬岩层的岩移监测难题,研发了一种有别于传统位移计的新型大量程高精度多通道非接触式岩移监测系统。在大红山铁矿LV+1090地压观测平硐内建立了一套4通道的呈串珠型布置特征的岩移实时监测系统,连续监测距离覆盖400 m,进行全天候的实时位移监测和数据的远程传送。该系统实现了在地表监控室直观地看到巷道内mm量级的细小位移变化实时波形和每日位移平均变化曲线,验证了实时预警功能。该系统监测的数据及时准确地反应出巷道内围岩开裂和沉降变化,成为该矿地压监测中围岩位移监测的主要工具。监测结果与现场岩移的一致性,证实了该系统的可靠性,为特大采空区和垂悬顶板岩移监测提供了可靠的技术手段。     

新疆某矿回采巷道最佳锚杆布置参数研究

以新疆某矿Ⅰ1采区回采巷道为研究背景，基于FLAC有限差分软件，对比分析了回采巷道有支护和无支护时的塑性区范围、应力和位移变化规律；对顶板中点和右帮中点分别进行了竖向位移监测和水平位移监测，对比分析了不同锚杆布置参数条件下的围岩位移变化量；对应力集中系数和围岩位移进行了无量纲化处理，得到了综合评价指标。综合FLAC数值模拟结果和综合评价指标，得出了最优锚杆布置参数，可为现场回采巷道掘进和维护提供参考。     

不同工作面推进速率下上覆岩层运移规律分析

为了分析不同工作面推进速率下上覆岩层运移规律,采用相似模拟实验的方法,建立了相似模拟实验架和位移测点布置,以3种不同工作面推进速率,研究了模型开挖过程的跨落特征、不同工作面推进速率下顶板位移下沉量变化。研究得出,当工作面推进至48 cm时,上覆岩层顶板实际垮落垮落块为28 m;当工作面推进至70 cm时,上覆岩层顶板实际垮落垮落块为21 m;当工作面推进至100 cm时,上覆岩层实际垮落垮落块为29 m;工作面速率越快,围岩总体变形量小、基本顶受采动影响的程度越小。