深部瓦斯抽采钻孔稳定性与成孔控制数值分析

为了提高瓦斯抽采钻孔成孔率,以丁集煤矿11-2回风巷地质条件为背景,采用FLAC3D数值模拟软件和理论分析,研究了抽采钻孔稳定性影响因素,并对成孔控制技术进行了数值分析.研究结果表明,影响钻孔稳定性的因素有:侧压系数、岩体力学强度、初始应力(埋深)、钻孔围压和围岩力学强度;钻孔稳定性随着侧压系数增大、岩体力学强度降低、采深加大和钻孔围岩力学强度减小而降低;抽采负压对钻孔稳定性的影响很小;随着钻孔围压的增大、围岩强度强化区范围的增加,钻孔的二次应力影响范围反而减小,塑性区半径减小,孔壁径向位移减小,钻孔更容易处于稳定平衡状态.     

深部断层构造带回采巷道变形破坏机理及控制技术

基于某煤矿2100工作面轨道顺槽的采矿地质条件和巷道变形破坏特征,采用理论分析和数值模拟等手段,对巷道变形破坏机理及巷道原支护失效原因进行了系统分析。在上述分析的基础上,从提高并充分发挥锚杆、锚索主动支护作用出发,对原巷道支护方案进行优化。     

基于深部开拓巷道的岩爆预测及防治技术分析

岩爆是矿山在开采过程中严重的灾害现象,随着矿山浅部资源的日趋枯竭,矿山相继进入深部开采阶段,在“三高”作用的影响下,深部开采使得岩爆问题愈发突出,成为制约矿山安全生产的重大隐患,本文以棋盘井煤矿为研究对象,通过侧压系数进行巷道围岩的岩爆预测,针对该区域岩体具备中级岩爆的可能性,提出岩爆防治技术,通过对工作面前方进行超前卸压、松动爆破卸压及对工作面后方进行深孔卸压,有效地降低了巷道岩爆发生的可能性,在一定程度上,保障了矿山安全施工与开采。     

滇东老厂矿区煤层气储层地应力特征研究

地应力特征是煤层气勘探开发,尤其是压裂设计的基础研究内容。为了探明滇东老厂矿区地应力分布特征,基于测井资料、岩石力学试验及水力压裂曲线,利用带附加构造应力项的Anderson模型,计算了滇东老厂矿区煤层气储层地应力特征参数,分析了地应力分布规律及对储层渗透率的影响。结果表明:滇东老厂矿区煤储层地应力整体为10～30 MPa,属中高应力区。最大水平主应力σ_H,最小水平主应力σ_h和垂直主应力σ_V随埋深增加而增加,并且垂向上应力场随埋深增加逐渐由水平主应力主导变为垂直主应力主导,800 m为应力转换点,800 m以浅以σ_Hσ_Vσ_h为主,表明有利于走滑断层应力场活动,煤层处于压缩状态; 800 m以深以正断层应力场(σ_Vσ_Hσ_h)为主,垂直主应力σ_V为主控应力,煤层处于拉张应力状态。侧压系数整体上位于中国和Hoek-Brown内外包络线之内,且随埋深增加逐渐由大于1为主,减小到应力转换带深度下的普遍小于1。地应力通过埋深对渗透率起控制作用,煤层埋深在800 m内,孔隙在挤压应力作用下逐渐闭合,渗透率随埋深增加呈负指数减小,800 m以深垂直主应力为渗透率主控因素,储层处于拉张应力状态,且天然裂缝近乎垂直发育,天然裂缝在垂直主应力作用下开启,渗透率随埋深增加而增加,渗透率变化点与应力场变化点基本一致。     

矸石充填材料侧压系数影响因素试验研究

破碎矸石在压缩过程中的侧压系数是固体充填沿空留巷工作面巷旁支护体设计的关键参数。然而以往研究中大多使用经验参数,与现场实际情况差别较大。基于此,本文在破碎矸石压缩试验的基础上,采用颗粒流数值模拟软件,通过三维扫描重构矸石颗粒并建立数值模型,确定破碎矸石颗粒流细观参数,并研究颗粒级配、加载速率对破碎矸石压实特性和侧压系数的影响规律。结果表明:破碎矸石压实过程可分为初始压密阶段、承载能力增长阶段和应力-应变线性阶段3个阶段;破碎矸石侧压系数随着压实的不同阶段不断增长,在应力-应变线性阶段趋于稳定,稳定值在0.35～0.40;加载速率增高,能够提高破碎矸石早期承载能力,同时降低早期侧压系数,但在应力-应变线性阶段加载速率对破碎矸石压实特性影响较小;矸石颗粒级配中粒径较高时,矸石轴向承载能力降低,同时侧压系数降低。研究成果可为充填开采无煤柱沿空留巷参数设计提供理论依据。     

强采动厚煤顶巷道围岩稳定性影响因素研究

为解决厚煤顶大断面采动影响巷道围岩稳定性控制的难题,需对其关键影响因素进行系统分析。以同忻煤矿5209回风平巷为研究背景,阐述了采掘接替关系与侧压系数致使巷道围岩失稳的力学机理。将5209回风平巷分为迎采动掘巷、采后掘巷和静压掘巷3个阶段,并用FLAC^3D数值模拟方法,解析了不同掘巷时机、不同侧压系数对巷道围岩稳定性的影响程度。研究结果表明:迎采动掘巷对巷道围岩稳定性的影响最为显著,且采动影响巷道两帮变形呈现出较为显著的不对称性;侧压系数λ>1时,煤柱帮的响应敏感程度最高,水平位移呈迅速增加趋势。     

王家岭矿地应力测量及矿区地应力场分布规律

为了解王家岭矿区地应力场分布规律,通过实测,获得了该矿区12个测点的三维应力大小和方向.根据实测结果,对该矿区地应力场的分布规律进行了分析和研究.研究结果表明:矿区地应力场是以水平构造应力为主导的,实测最大水平主应力平均为自重应力的2.34倍,垂直主应力值基本上等于或略大于自重应力值;该区构造应力场的最大主应力方向为N...     

非等压应力场巷道围岩主应力差分布规律与稳定性分析

采用理论分析、数值模拟方法对非等压应力场巷道围岩主应力差分布规律与稳定性进行研究,重点分析不同侧压系数下巷道顶底板与两帮的主应力差分布演化规律、塑性区形态和变形演化规律.研究结果表明:侧压系数λ<1时,巷道两帮破坏范围大于顶底板;λ>1时,顶底板破坏范围大于两帮.基于数学拟合得到巷道围岩最大主应力差轨迹线方程,该式可计算出围岩破坏最严重区域.巷道在围岩四周会形成主应力差承载壳,λ 增大过程中,承载壳形态演化过程为:水平的类"8"字形→扁平椭圆形→圆形→瘦高椭圆形→类"8"字形.顶底板主应力差峰值随着 λ的增大而增大,并向围岩深部转移,两帮峰值随着λ的增大而减小,向围岩浅部转移.巷道围岩塑性区总是分布在主应力差承载壳内,其形态演化过程与主应力差承载壳保持一致.λ 增大过程中,巷道顶底板位移曲线离散程度不断增大,两帮位移曲线离散程度先减小后增大.λ<1时,两帮表面位移>顶底板表面位移;λ>1时,顶底板表面位移>两帮表面位移.λ越接近1,巷道围岩稳定性越好.以回坡底煤矿11-1021巷为工程背景,研究发现巷道围岩主应力差呈倾斜的类"8"字形分布,理论分析结果与巷道实际破坏情况吻合,验证了理论的正确性.     

深部高地应力巷道塑性破坏特征及注浆支护

为探讨基于围岩塑性破裂区分布的深部巷道精准注浆加固技术,推导得高地应力下非等压二区破坏圆形巷道的应力和塑性破裂区范围的理论解,并结合COMSOL软件,揭示侧压系数、围岩软弱破裂程度和注浆加固对其的影响规律。结果表明:随侧压系数增大,顶底板内的环向应力和塑性破裂区范围显著增大而巷帮的却减小;围岩软弱破裂程度越高,其最大环向应力越小而塑性破裂区范围越大,故决定塑性破裂区范围的是最大环向应力所在位置距巷道表面的距离;塑性破裂区在侧压系数、黏聚力和内摩擦角的不同组合下将呈圆形、类椭圆形和近似蝶形;注浆加固对具有不同可注性和可改造性围岩的塑性破裂区形态、位置和范围的影响不同。其成果可为高地应力巷道注浆加固等设计提供参考。     

深仓内粮食物料群的侧压系数测定法

本文通过严格的弹性理论分析导出了一个利用光弹性实验数据计算深仓内粮食等散体物料群的侧压系数之公式，提出了一个简便易行的测试侧压分布的新方法。耗费低廉、操作简便、且可迅速得到实验结果。