大倾角煤层多重扰动煤巷围岩应力分布规律

基于山西大远煤业有限公司1202工作面运输平巷大倾角煤层赋存条件,采用理论分析和数值仿真的综合研究方法,研究巷道在采空区侧向支承压力与超前支承压力叠加作用下的应力分布规律,并基于应力分析结果,提出合理的区段煤柱宽度。研究显示：在叠加压力作用强烈影响下,巷道围岩应力呈非对称分布特征,帮部集中应力与煤层底板侧向支承压力峰值影响范围贯通;侧向支承压力成为导致工作面超前支承压力非对称分布的主要因素,两者产生强烈应力叠加效应,形成典型多重扰动叠加应力环境;从减小巷道围岩应力非对称程度出发,并考虑煤柱与顶板和底板岩层的滑移破坏,建议山西大远煤业有限公司大倾角煤层区段煤柱宽度取值范围为6-12 m。     

巷道撞楔法的力学分析与工程应用

撞楔法是控制破碎围岩巷道稳定的一种常用超前支护技术,为进一步明确该技术的支护机理和参数设计,首先分析了楔子在巷道永久支护区、开挖区和未开挖区内的受力状态,基于弹性地基梁理论建立了力学模型,为该技术的应用提供了简单、实用的理论依据。其次,提出了撞楔法支护参数的系统设计方法,重点分析和量化了支护参数的取值范围,包括楔子的材质、直径、长度、间距、搭接长度、巷道开挖步距等,使支护参数的确定更为具体和可靠。最后,把研究成果成功应用到煤矿中采空区与煤柱交界处下位巷道和采空区下巷道的2个工程实例中,为破碎围岩巷道控制技术的设计提供了参考。     

严重突出煤层回采工作面瓦斯地质规律分析及控制技术

以瓦斯地质理论为基础,对严重突出煤层回采工作面的瓦斯规律及控制技术进行了分析研究。在根据现场资料分析矿井瓦斯地质规律和突出规律的基础上,从采区及工作面瓦斯地质规律、工作面瓦斯赋存模型、工作面区段突出危险性等方面对工作面瓦斯地质规律进行了分析,并利用工作面瓦斯地质动态分析及管理系统,对工作面进行瓦斯地质信息的动态管理和防突工作的全过程控制,绘制了渐变图式工作面地质图。现场应用表明,工作面瓦斯地质规律分析及控制技术使工作面防突措施更有针对性,能减少防突工程量,提高工作面施工效率。     

粉煤灰全尾砂膏体充填试验研究

电厂工业废料粉煤灰具有潜在胶凝活性。针对当前矿山膏体胶结充填成本高、强度低等现状,提出了以部分粉煤灰替代水泥作为胶凝剂。在对粉煤灰物删性能和化学成份测定分析的基础上,依不同的粉煤灰添加量进行了粉煤灰全尾砂胶结充填强度试验,并对粉煤灰在膏体充填料浆中的胶凝机理进行了探讨。结果表明：在质量分数和水泥用量相同的条件下,添加粉煤灰可以大幅度提高后期强度,并且龄期强度随粉煤灰用量的增加而增大。研究结果为提高胶结充填质量、降低充填成本,进一步综合利用人工火山奠定了一定的基础。     

膏体充填料浆流变性能的实验研究

在流变特性实验的基础上,测试膏体充填料浆的流变参数,回归料浆的流变方程,通过流变曲线,着重分析研究了料浆浓度、粉煤灰用量对流变参数的影响规律。     

岩石峰值强度前后相关力学特性的回归分析

回归分析了岩石峰值强度前后粘聚力、内摩擦角及弹性模量的变化规律,为工程设计、数值计算提供一定参考.     

帮底锚索应用条件与施工技术研究

高应力软岩巷道在采用锚网＋顶板锚索加强支护条件下,如果帮底位移量仍较大,断面整体收敛变形难以控制,其帮底就需要用锚索进行加固。目前在深井支护中,巷道帮底、大硐室及井壁等特殊位置锚索施工成为难题。通过采用新技术、新工艺,这些特殊位置的锚索可以直接用顶板锚杆锚索钻机或改进后的钻机施工,简便快速。     

急倾斜煤层开采与开拓巷硐群扰动效应数值模拟分析

针对王家山煤矿急倾斜煤层开采与开拓巷硐群工程越界对地方煤矿安全开采问题,建立了急倾斜煤层开采与开拓巷硐群数值计算模型,分析了覆岩移动变形与应力演化规律。研究结果表明：急倾斜煤层开采,采空区上方煤层先破坏、垮落,顶板沿层理面法向发生弯曲、离层,采空区上部煤体先垮落,呈拱形结构,抑制了上覆煤岩体向采空区的垮落和移动;工作面采高5.2m,顶板发生垮落,底板也会发生滑移,顶板一侧的沉陷大于底板一侧的,在底板一侧出现断崖式现象,但垮落带发育高度小于工作面距井田边界的距离;巷硐群最大位移均发生在泥岩、煤层等软弱岩层以及断层破碎带区域,其扰动效应增加;在软弱岩层时巷道最大影响圈边界增加,影响边界贯通,但最大裂隙带高度为11.5m,裂隙带上脚未发育至井田边界标高。因此,工作面开采与开拓巷硐群对地方煤矿开采没有影响。     

膏体充填开采底板破坏规律充填效应及实测研究

为了研究膏体充填底板破坏规律的充填效应,以岱庄矿2153膏体充填工作面为工程背景,分别采用Midas/GTS-FLAC3D耦合模拟技术、滑移面理论力学分析和钻孔注水法实测方法对该工作面底板破坏深度进行了研究。结果表明,充填工作面底板破坏深度的数值模拟解约为3m,底板岩层破坏模式为以拉为主的拉剪破坏,充填开采煤层底板最大应力为初始应力的0.5倍;采用滑移面理论得到底板破坏深度的力学解析解为2.5~3.0 m,与钻孔注水实测平均值3 m基本吻合,充填开采底板破坏深度是垮落法开采的0.2倍。     

软岩破碎巷道大刚度二次支护稳定原理

从组成岩体的宏观和微观力学性质角度出发，分析了软岩、破碎巷道实施锚网喷二次支护后仍然破坏的原因和影响因素，应用软岩巷道支护理论，提出了一次锚网喷支护和二次料石碹支护的力学模型，分析了各自的力学特点，得出了锚喷网一次支护和大刚度高强度料石碹二次支护的支护方式，破碎、软岩巷道支护稳定原理为：一次支护让压，围岩体受力达到较低变形速率下的力学平衡，充分发挥围岩承载力，大刚度二次支护，减少巷道岩体偏应力，使巷道围岩切向应力相对降低，径向应力相对升高，促进围岩应力向稳定应力状态转化，优化了软岩巷道支护参数.通过在程村矿的软岩、破碎巷道采用二次支护实践，取得了良好的支护效果.