屯留煤矿高瓦斯厚煤层巷道布置技术

针对屯留煤矿原有的巷道布置形式,在保证两进两回通风方式的基础上,改变巷道掘进顺序和煤柱宽度,使得煤柱较小的中间巷仅受1个工作面采动支承应力作用,显著改善巷道维护状况.在相邻工作面之间采用合理的煤柱宽度,减少采动支承应力的作用,同时提高采区采出率.通过UDEC软件进行数值模拟,分析巷道围岩在不同煤柱宽度下位移、应力和塑性区的分布与变化规律,确定合理的煤柱宽度,为矿井的安全高效回采提供了依据.     

综采工作面沿空掘巷窄煤柱合理宽度设计及其应用

采用极限平衡理论和数值模拟方法对综采工作面沿空掘巷窄煤柱合理宽度进行了分析。依据不同宽度的窄煤柱与巷道围岩变形量的关系,确定了合理的窄煤柱宽度,并应用于工程实践。实践结果表明研究确定的窄煤柱宽度合理、技术和经济效益显著,对类似条件下综采工作面沿空掘巷窄煤柱合理宽度的确定有一定的指导意义。     

松软破碎煤巷注浆加固技术与应用

为确定加固松软破碎煤巷合理的注浆参数,对不同水灰比条件下高水速凝材料单液浆和混合液浆流变曲线进行了回归分析,结果表明:各流变曲线相关系数均大于0.97,回归方程均符合宾汉体的本构方程,确定其流型为宾汉体,针对松软破碎煤巷孔隙率大、渗透系数大、有动压下表现出一定流动性特点,基于广义达西定律和球形扩散理论模型,采用注浆过程中浆液流型不变的假设,推导出宾汉体在松软破碎煤层中基于黏度时变性的有效扩散半径计算公式,进而确定注浆孔间排距和注浆压力的合理参数,与常用注浆参数计算 Maag 公式相比,因该公式没考虑浆液的屈服强度和黏度时变性,计算的注浆扩散半径偏大.该技术应用于大阳煤矿 3100 工作面回风巷注浆工程,取得了良好的维护效果.     

预应力对穿锚索窄煤柱加固技术

某矿采用单翼采区布置,采掘接替紧张,在一个工作面回采的同时,迎回采面留设5 m窄煤柱掘进接替工作面的运输平巷。为了控制巷道围岩大变形,满足生产需求,在采用高强度、大延伸率锚杆支护窄煤柱的同时,提出利用预应力对穿锚索加固窄煤柱。FLAC3D数值模拟结果表明:预应力对穿锚索加固窄煤柱后,显著提高了窄煤柱的峰值强度和残余强度,尤其是残余强度的提高,极大的提高了窄煤柱的承载能力,使巷道围岩变形尤其是窄煤柱帮的变形得到了有效控制。     

在断层群构造带中掘进巷道围岩稳定机理及控制技术研究

以任楼煤矿含水层上穿过F2断层的中六运输大巷的安全开掘为工程背景,研究含水层上断层区巷道围岩控制技术。在断层岩性组成的基础上,结合水文地质条件分析原岩应力、断层构造应力和含水层水压等多应力场的耦合特征,得到了巷道开挖后围岩变形破坏规律:巷道在断层15m范围内变形破坏严重,相同标高断层上盘围岩破坏范围大于下盘,在含水层上方巷道底鼓量大;进而确定了巷道重点支护区域和加固的关键部位,并提出该类巷道的围岩控制技术:超前注浆、喷锚注分步动态加固为基础支护,再实施关键部位锚索加固和围岩注浆技术。工程实践表明,采用区域化分步动态加固技术,巷道围岩变形得到有效控制,保证了巷道围岩稳定,支护状况达到预期效果。     

FLAC3D中锚杆剪切破断失效的实现及应用

 为解决FLAC3D中无法实现锚杆剪切破断失效的问题,基于PILE结构单元提出锚杆剪切破断判据Fs(i)≥Fsmax(i),采用Fish编程语言二次开发,建立PILE结构单元杆体修正力学模型,并嵌入到FLAC3D主程序中。分别采用PILE单元杆体原模型和修正力学模型,进行杆体剪切实验和煤岩交界面滑移情况下的锚杆支护实验对比分析,结果表明：(1) 修正模型杆体剪切荷载–位移曲线呈现出剪切破断失效的特性,达到了以剪力为判据的定量破断,且破断部位结构单元剪力和轴力在发生剪切破断后均突变为零,实现了FLAC3D主程序中锚杆剪切破坏。(2) 采用修正模型的锚杆支护方案中,煤岩交界面附近杆体发生剪切破断,且煤–底板交界面附近杆体破断先于煤-顶板交界面附近杆体;煤岩交界面最大滑移量比原模型大17.5 mm,结果更接近实际。(3) PILE修正单元剪切破断失效的实现扩展了FLAC3D的应用范围。     

我国沿空留巷围岩控制技术研究进展与展望

我国煤矿沿空留巷技术研究与应用已超过60 a,形成了充填式沿空留巷和切顶式沿空留巷两大技术类型，但是由于不同矿区煤层生产地质条件复杂多样、留巷巷道所处矿压显现强烈等诸多困难，导致沿空留巷技术推广应用呈现起伏。首先梳理了近年来我国沿空留巷主要技术类型、围岩稳定原理、巷内支护技术、巷旁支护技术、适应性评价与围岩稳定性监测方面取得的成效和关键技术进展，分析了现阶段不同技术的应用适用性。然后，总结了目前沿空留巷技术面临的难题与挑战：对强矿压工作面沿空留巷仍未能形成系统理论；充填沿空留巷围岩与支护体相互机制的理论认识仍然存在缺陷；巷旁支护体充填材料力学及变形特性尚不能适应深部、强矿压工作面沿空留巷；沿空留巷底臌机理及控制技术尚不完善；强动载或冲击地压沿空留巷充填体稳定控制研究尚处于空白。最后，针对现阶段我国沿空留巷技术应用面临的难题和挑战，提出了几项储备型技术：厚煤层综放/一次采全高沿空留巷有控切顶–充填围岩协同控制技术、面向强矿压工作面含外加剂改性高水材料沿空留巷技术；针对沿空留巷数值模拟岩石力学参数智能反演问题，建立了一套沿空留巷数值模拟岩石力学参数智能反演工作流，提出了沿空留巷支护参数智能...