深井巷道断层对冲击地压的影响分析

以星村煤矿3302运输巷掘进工作面为研究背景,采用FLAC^3D数值模拟分析的方法,分别模拟了3302运输巷距离断层60、50、40、30、20、10 m时围岩的应力分布情况。通过对距离断层不同位置时的深井巷道围岩应力变化情况进行分析,研究了断层对掘进工作面影响的应力分布规律,从而得出掘进工作面开采时周围煤岩体受断层影响的规律,即距断层越近,应力集中现象越明显,煤岩聚集的弹性能越大,发生冲击地压的危险性就越大。采取相应的卸压措施后,现场监测数据表明,冲击地压防治措施在实际生产过程中具有较好的卸压效果。     

深埋大断面软岩巷道锚网索支护在某矿的试验及应用

以某矿3采区运输下山深埋软岩大断面巷道为工程背景,开展了锚网索支护设计,并利用FLAC数值模拟分析了巷道围岩应力、位移、塑性区等特征及支护效果。数值模拟结果表明：锚网索支护时顶底板应力为0~16 MPa,两帮应力为16~24 MPa、应力峰值为24 MPa;顶底板和两帮变形量分别为110、31 mm;塑性区基本位于锚固区域内,围岩整体控制效果较好。现场试验监测结果表明,巷道顶底板和两帮变形量为117、54 mm,围岩整体变形量较小,支护效果良好,验证了支护设计的可靠性与数值计算的合理性。     

脉冲射流交叉割缝卸压技术在煤巷掘进中的应用研究

针对深埋煤层地应力高、超前钻孔单孔卸压影响范围小,导致钻孔数量多、施工时间长、煤巷掘进速度慢等问题,提出利用自激振荡脉冲射流在煤层中交叉割缝,增加单孔卸压范围,减小钻孔数量,提高煤巷掘进速度的新思路。结合自激振荡脉冲射流破煤岩机理,采用数值模拟方法,揭示了交叉缝槽卸压规律,优化了煤巷掘进中脉冲射流割缝布置工艺。通过在平煤五矿己_16-17-22302进风巷掘进应用表明,脉冲射流交叉割缝钻孔的有效抽采半径可达2.5 m以上,煤巷掘进工作面瓦斯抽采量提高3.37倍,执行防突措施的时间减少了54.4%,掘进速度提高1倍。     

下分层巷道掘进过煤层顶板压力破碎区注浆技术与现场应用

针对下分层煤巷掘进工作面因巷道顶板破碎,导致锚杆支护锚固力、预紧力无法达标,掘进过程中易发生冒顶及煤顶垮落等问题,为消除作业安全隐患,提高工作面掘进效率,在沁秀公司岳城煤矿3号煤层Ⅲ1216运输巷工作面掘进过程中应用超前预注浆技术,以提高巷道围岩的稳定性。介绍了注浆钻孔的施工参数及注浆工艺,现场应用效果表明,超前注浆增加了工作面前方煤层顶板的完整性及强度,改变了顶板受力状态,提高了工作面过顶煤受压破碎区掘进作业的安全性,单班掘进效率提高了200%,巷道总体掘进速度提高了20%。     

二次掘进下大跨度开切眼支护数值模拟及应用

针对煤矿开采深度增加,开切眼跨度增大、地质条件复杂多变、围岩支护日益困难的问题,利用FLAC^3D数值模拟软件,对南阳坡煤矿8702综采工作面大跨度开切眼支护进行了研究,分析了该开切眼在二次开挖过程中的围岩应力、位移变化规律。研究结果表明：开切眼的位移量大于刷扩开切眼位移量的50%,开切眼左帮位移量大于开切眼右帮及刷扩开切眼右帮的位移量,开切眼左帮顶部位移量大于开切眼右帮顶部位移量。开切眼的破坏形式为顶板拉裂破坏,刷扩开切眼的破坏形式为帮部挤压破坏。依据悬吊理论及其他矿区成功经验,确定了锚网索联合支护方案。通过对现场监测结果分析,表明巷道围岩的变形量与支护条件下数值模拟的变形量基本吻合,该支护方案能有效控制围岩变形,保证开切眼的稳定。     

顶板定向长钻孔“以孔代巷”抽采瓦斯技术研究

为探究行之有效的“以孔代巷”瓦斯抽采技术,解决端氏煤矿高抽巷工程量大、经济成本高等问题,提出顶板定向长钻孔替代高抽巷治理采空区瓦斯模式。采用FLAC^3D数值模拟确定3号煤层顶板以上15～45 m为最佳抽采层位,并基于定向钻进轨迹控制技术,在端氏煤矿3019工作面进行成孔试验。结果表明：钻进轨迹能够按照预设参数实施,成孔直径达153 mm,一次成孔深度420 m以上,钻孔进入稳定抽采阶段的平均抽采瓦斯浓度达18%、平均抽采瓦斯纯流量达8.7 m³/min,钻孔抽采条件下工作面瓦斯抽采率达36.7%,工作面上隅角瓦斯浓度控制在0.50%以下,解决了瓦斯超限问题。与高抽巷抽采技术相比,顶板定向长钻孔成本降低62.5%、施工工期缩短50%,验证了“以孔代巷”的合理性和可行性。     

特厚煤层孤岛综放工作面沿空护巷煤柱宽度及控制技术研究

为了提高特厚煤层孤岛综放工作面沿空护巷煤柱及巷道围岩稳定性,以唐家会煤矿61102特厚煤层孤岛综放工作面为研究对象,采用理论分析、数值模拟与现场实测相结合的研究方法,对特厚煤层孤岛综放工作面沿空护巷煤柱合理尺寸及巷道支护方式进行了研究,结果表明：采用应力极限平衡理论和内应力场分布规律,以及有限元法对比不同煤柱宽度的塑性区及应力分布特征,确定出孤岛综放工作面沿空护巷煤柱宽度为21 m;采用锚网索+钢筋梯子梁+钢带的联合支护方式,可以有效减小沿空巷道围岩移近量,显著提高沿空巷道围岩的整体稳定性。研究结果可为类似地质生产条件下的矿井提供参考依据。     

各向异性软黏土基坑抗隆起稳定极限平衡分析

天然黏土表现出明显的强度各向异性,在软黏土地区中的基坑抗隆起分析时有必要考虑土体各向异性的影响。针对桩墙式支护基坑绕下道支撑的圆弧滑动抗隆起稳定模式,采用基于空心圆柱仪（HCA）杭州原状软黏土试验结果的土体强度各向异性不排水强度公式,根据极限平衡法推导得到坑底抗隆起稳定分析公式。结合算例,讨论了土体强度各向异性、挡墙入土深度、最下道支撑和坑底间的距离等因素对坑底抗隆起稳定的影响,比较了该文方法与传统方法结果的差别,指出不考虑土体强度各向异性的软黏土基坑抗隆起分析和基于传统Casagrande各向异性公式的抗隆起分析都将高估杭州软黏土基坑的抗隆起稳定性。最后采用该方法分析杭州某失稳基坑实例,通过与已有方法结果的对比,验证了该文方法的合理性。     

沿空掘巷卸压消突合理煤柱宽度的确定

为确保突出煤层巷道布置在卸压区,实现煤巷安全高效掘进,以盛远煤矿为例,结合采空区侧支撑应力及瓦斯压力分布规律,通过数值模拟和突出危险性现场考察,确定了沿空掘巷卸压消突合理煤柱宽度。结果表明：5 m宽煤柱内部存在弹性区,能保持一定承载能力,巷道围岩变形量较小,留设5 m宽煤柱沿空掘巷恰好处于卸压消突范围内,所测钻屑瓦斯解吸指标均低于临界值,且掘巷期间瓦斯涌出量均在1.58 m³/min以下,未出现突出动力现象,实现了安全高效掘进。     

长抽短压通风下综掘工作面粉尘分布特征研究

综掘工作面呼吸性粉尘浓度时空场函数研究是粉尘防治和尘肺预警的基础。分析了综掘工作面呼吸性粉尘浓度监测关键点, 提出呼吸性粉尘浓度传感器测点布置方案;以关键监测点的呼吸性粉尘浓度传感器实测数据作为实时来源, 对比剖析了距离加权反比法和克里金法的优缺点, 建立了一种扩展的空间插值算法;归纳半变异理论, 将呼吸性粉尘浓度变化的时间维度和空间维度引入到半变异函数中, 得到一种呼吸性粉尘时空场算法, 建立综掘工作面呼吸性粉尘浓度时空场函数模型;最后, 以河南新桥煤矿2502工作面作为对象, 以滤膜称重法为标准, 对时空场函数进行了试验验证。结果发现: 在综掘工作面司机5~10 m、端头回风侧10~15 m区域内的呼吸性粉尘浓度较高且变化较剧烈, 而在回风侧15 m后方呼吸性粉尘浓度开始逐步趋于平稳降低;综掘工作面呼吸性粉尘浓度时空场函数模型计算结果相对误差为±14.8%, 比克里金法小±10.8%, 比距离加权反比法小±22.4%。研究结果表明, 综掘工作面呼吸性粉尘浓度时空场函数模型将时间维度和空间维度纳入了权重系数中, 构建的时空场函数模型能更好地提高插值计算的精度, 提升去特异值点的能力。