复杂地质条件下仰斜开采对片帮的影响及防治措施

大采高矿井的安全高产高效离不开对片帮冒顶的合理治理和防治,以晋煤集团赵庄煤业1306工作面为背景,并结合现场复杂地质情况,重点探究和分析了仰斜开采时煤层倾角对工作面煤壁片帮的影响规律以及防治措施。     

综采面过陷落柱采动应力与柱体应力相互影响模拟研究

为了确保综采工作面安全通过陷落柱,采用数值模拟方法研究工作面推进过程中采动应力及陷落柱体应力随工作面推进的变化情况及相互影响。研究表明:陷落柱体应力和工作面采动应力的相互影响作用可分为弱、中、强3个影响阶段,3个阶段的范围分别为工作面距离陷落柱150~100 m,100~50 m和小于50 m。不同阶段关注重点不同:在弱影响阶段,采动应力开始对陷落柱体应力产生影响,在此之前需完成陷落柱加固;在中影响阶段,陷落柱对采动应力的影响开始显现;在强影响阶段,互相影响强烈,需加强顶板管理。根据研究结果,确定了K8403工作面顶板加强支护范围、陷落柱预加固时间及强度,实践表明加固效果良好,现已安全通过陷落柱。     

内错尾巷围岩变形控制技术

针对阳煤二矿综放工作面内错尾巷受到强烈采动影响发生严重变形,分析了尾巷围岩变形破坏的原因,研究了尾巷围岩控制原理,提出了"采用分节组装式混凝土支柱将顶板压力传递到底板中央控制底鼓,同时减轻两帮受力,进而控制两帮的相对移近量"的高应力内错尾巷围岩控制技术,并应用于80704内错尾巷。试验表明,工作面回采过程中,在混凝土支柱加强支护段内未出现明显底鼓现象,支柱底端未插入底板,巷道断面积普遍保持在6.2 m2以上,顶底板相对移近量最大510 mm,两帮相对移近量最大130 mm。     

静态破碎技术处理高瓦斯矿井巷道悬顶的研究与应用

针对高瓦斯矿井回采工作面弧形三角区内临采空区巷道顶板悬顶距离过大的问题,提出用静态破碎处理的技术方案。在分析静态破碎的破岩机理基础上,利用声发射定位技术研究了破碎剂在石灰岩中的裂纹演化规律,结合阳煤集团三矿K8113工作面的实际情况,提出了回采巷道顶板静态破碎方案与技术参数,并进行了现场试验。工业性试验的结果表明:经过静态破碎技术处理回采巷道临采空区顶板悬顶以后,较之前相比可有效减小悬顶距离36%左右,满足了安全生产的要求。     

超细水泥防治孤岛工作面煤壁片帮

孤岛工作面的自身条件使得巷道矿压显现明显,回采过程中巷道煤壁片帮严重,威胁着回采巷道 的使用及工作面的安全生产,同时制约着工作面的推进速度。为解决这些问题,采用超细水泥防 治煤壁片帮。分析了超细水泥黏度随凝结时间变化关系,得到了混合浆液的流动性和凝结时间随 水灰比的增大而增强的结论;了解了注浆材料中加入适量膨胀剂后的效果,计算出体积膨胀率由 原来的1.09倍增加到1.18倍;实验室内做了K8113工作面煤样的抗压试验,测得煤样抗压强度为 2.234 MPa,将块状煤样与超细水泥按照质量比7∶3以上组成黏结骨架,72 h 后测黏结骨架的抗压强度为7.864 MPa。将超细水泥防治片帮的方法应用到K8113工作面后, K8113工作面现场实测数据表明该方法是可行的。     

综放开采沿空掘巷小煤柱宽度留设及支护技术研究

为合理确定区段小煤柱宽度及沿空巷道支护方式,以阳泉五矿8407综放工作面为例,基于采空侧基本顶断裂力学模型及围岩极限平衡理论,理论计算了合理煤柱宽度的上下限值,采用钻孔应力监测方法,对回采过程中煤柱内部应力分布进行了实测,进而确定沿空巷道支护参数。研究结果表明:沿空掘巷小煤柱宽度合理范围为9.03~11.80 m,取10 m为宜,煤柱侧0~3 m范围煤体发生塑形破坏、3~6 m范围为弹性核区、6~10 m范围靠近8409采空区承载能力弱,因而在8407回风巷掘巷期间采用锚杆+长短锚索一次支护,回采期间对煤柱帮进行3 m钻孔注浆加固二次支护,现场实测数据显示,8407回风巷沿空掘进期间围岩变形量较小,回采期间顶板、注浆加固煤柱帮、实体煤帮最大变形量分别为0.20、0.05、1.00 m,围岩变形处于可控范围,实现了综放工作面安全高效回采。     

高地力环境下聚能爆破动、静作用对岩石内裂纹起裂与扩展机理研究

深部硬岩深孔爆破弱化是一个爆炸动静荷载与地应力耦合作用下的无自由面爆破过程,地应力对爆破裂纹扩展具有很强的抑制作用,这极大地限制了深孔爆破在工作面硬岩的预弱化及切顶卸压等工程中的应用。为了探索地应力影响下的无限岩石爆破中应力波与爆生气体二者对裂纹起裂与扩展的作用机理,采用爆炸力学与断裂力学理论推导了聚能爆破动作用阶段的裂纹长度,利用LSDYNA软件研究了地应力作用下聚能爆破动、静作用下的岩石内裂纹起裂与扩展过程。结果表明：(1)数值模拟结果指向动、静作用的时间分界点为32μs,聚能爆破动作用阶段对裂纹的起裂及初始扩展占主导地位,爆生气体静作用对裂纹的后期扩展占主导。(2)无地应力作用时,静作用阶段裂纹扩展长度是应力波动作用阶段的11倍。地应力为20 MPa时,聚能爆破中动作用阶段裂纹长度被抑制了12.4%,静作用阶段裂纹长度被抑制了86.3%,地应力主要对后期爆生气体静作用阶段的裂纹扩展起抑制作用;侧向地应力垂直于裂纹扩展方向时,其抑制作用随侧向地应力增大而减弱;(3)依托古城矿N1302工作面切顶卸压工程背景,在考虑现场地应力及施工条件下,通过数值模拟最终确定最佳不耦合系数为1.3,...     

大采宽工作面开采沉陷规律的FLAC~(3D)模拟研究

为得到余吾煤业在大采宽开采条件下的沉陷规律,以便提出切合实际的防治措施,以余吾煤业S1202工作面为研究背景,运用FLAC3D对该工作面的开采沉陷进行模拟分析,得出了地表移动变形规律及其最大值。将FLAC3D模拟工作面停采时得到的地表最大下沉量和水平移动量与现场实测值作对比,结果表明两者相对误差较小,验证了模拟结果的准确性。对余吾煤业及其他矿区大采宽工作面的开采沉陷预测具有借鉴意义。     

单轴应力状态下石灰岩体静态破碎裂纹演化规律及应用

为了研究静态破碎过程中裂纹演化规律,采用真三轴岩石力学试验机对200 mm×200 mm×200 mm的立方体石灰岩试样进行了单轴应力状态下静态破碎试验,并利用声发射空间定位技术对静态破碎过程中裂纹起裂与扩展进行监测。结果表明:单轴应力下裂纹起裂位置为钻孔中下部,并先后形成两组裂纹,每组裂纹沿孔壁对称分布并大致成一直线;两组裂纹的扩展速率均先快后慢,分为快速增长和快速下降两个阶段,并且下降阶段的裂纹扩展速率小于增长阶段扩展速率;先生裂纹的扩展速度大于后生裂纹;每条裂纹的扩展速度具有方向的差异性,即平行孔轴向方向大于与垂直孔轴向方向;基于弹性力学、断裂力学理论,建立了静态破碎剂作用力与裂纹扩展半径的关系,并通过试验结果验证了该模型的合理性。将研究结果应用于某高瓦斯矿实际地质条件下的强制放顶工程中,确定了静态破碎强制放顶的基本参数,获得了良好的工业效果。     

复杂地质条件下仰斜开采对片帮的影响及防治措施

大采高矿井的安全高产高效离不开对片帮冒顶的合理治理和防治,以晋煤集团赵庄煤业1306工作面为背景,并结合现场复杂地质情况,重点探究和分析了仰斜开采时煤层倾角对工作面煤壁片帮的影响规律以及防治措施。