直覆厚硬顶板无煤柱留巷技术

为解决10 m厚石灰岩直覆顶板开采隐存的采空区顶板大面积悬顶、瓦斯积聚超限及留设煤柱导致应力集中等灾害问题,提出无煤柱沿空预裂切顶留巷技术。对留巷巷道顶板实施超前预裂,切断巷道顶板与采空区直接顶、基本顶的联系,周期来压作用下沿预裂面垮断,构筑的充填墙体隔断采空区并支撑上位岩层,改善巷道围岩应力环境。基于该方法的无煤柱留巷关键技术已在晋城矿区得到推广应用。     

厚煤层软底沿空留巷围岩变形特征分析及顶帮强化支护技术

长时高叠加应力条件下的围岩变形破坏机制及控制措施是厚煤层软底沿空留巷支护技术的关键。现有对厚煤层沿空留巷围岩变形破坏机制及支护控制的研究主要针对坚硬岩底沿空巷道顶帮变形、充填体本身强度及材料配比,对厚煤层软底留巷研究较少,对沿空留巷的力学分析不全面,支护方案单一。针对上述问题,以山西潞安化工集团有限公司古城煤矿N1303工作面为工程背景,建立了顶板、煤帮、底板破坏力学模型,分析了巷道围岩变形破坏特征：顶板处于混合应力环境,易发生拉伸破坏;实体煤帮在高应力作用下发生压剪式破坏,锚杆破坏失效;充填体受压侵入底板,造成底板倾斜失稳,易发生软煤碎胀底鼓。针对围岩变形破坏特征,提出了“三位一体”的围岩支护控制方案,即控制顶板、限制煤帮、让压底板。为保证顶板在沿空留巷上方能够平衡应力分布,采取锚索+充填体切顶方式,使顶板在巷道上方不形成悬臂梁结构,只发生下沉,而没有回转变形;考虑到留巷后顶板的稳定性,采取注浆锚索方式对巷道破碎顶板进行注浆,形成一个整体,更好地控制顶板。为提高实体煤帮支护强度,补打短锚索,将极限平衡区煤层与深部弹性承载层连接,降低巷旁充填体支护阻力。对底板进行适当的让压有利于巷道整...     

多粒度煤样瓦斯等温吸附解吸特征试验分析:以寺河煤矿3号煤为例

为研究吸附压力和粒度对煤样瓦斯解吸的影响,选取寺河煤矿3号煤为考察样本,采用瓦斯等温吸附解吸试验系统,考察了0.17~0.25,0.25~0.50,1~3mm 3个粒度煤样在1,1.5,3MPa吸附压力下的瓦斯解吸量和解吸速度变化特征。试验结果表明,在各吸附压力下,煤样瓦斯解吸量、初始解吸速度总体上均随吸附压力增大而增大,但0.25~0.50mm粒度煤样瓦斯解吸量和解吸速度受吸附压力的影响程度较其他2个粒度煤样小;各粒度煤样在不同吸附压力作用下,较小粒度煤样的初始瓦斯解吸量和初始解吸速度总体上大于较大粒度煤样,但在解吸12h后,1~3mm粒度煤样在1.5,3 MP吸附压力下的瓦斯解吸量较其他2组煤样大。根据试验结果可得,增加煤样的吸附压力或降低煤样粒度,均会引起瓦斯解吸量和解吸速度的增加。     

基于位移连续监测的采场两带变形垮落特性试验研究

相似模拟试验是研究采动覆岩垮落带和裂隙带特征的有效方法,岩层位移的准确监测是采场两带高度试验研究的关键。为实现准确、连续、实时地监测采动覆岩位移,提出模型内部位移测试原理,研发了以微型多点位移计、光栅尺和可视化软件等组成的光栅位移连续监测装置。借助此装置并基于相似模拟试验,研究了工作面采动覆岩两带变形垮落特性。研究表明:1)光栅位移连续监测装置可连续监测模型内部测点位移,结果与模型表面散点位移结果吻合。2)在试验模型表面不暴露的情况下,本文方法可有效监测试验模型内部的测点位移。3)基于位移连续监测模拟试验得到了某煤矿采煤工作面采场两带高度,其中:垮落带高度为8.0 m,约为采高的6.3倍;裂隙发育高度为30.0 m,约为采高的24倍。4)采场垮落带垂直位移具有阶梯状的变化规律,裂隙带垂直位移变化相对平缓,可据此判断垮落带和裂隙带的分界,为工程现场两带高度鉴定提供参考。     

潘三矿1632(3)轨道巷断锚事故分析及防范措施

针对潘三矿1632(3)工作面轨道巷道发生的一起锚索断裂导致伤亡事故,结合工作面开采布局和巷道支护方案设计,总结并分析了断锚处巷道矿压显现特征。得出了该巷道锚索断裂的原因是在大地质构造和下伏工作面煤柱叠加作用下,断锚点附加应力和矿压显现异常突出;锚杆初始支护阻力低,未实现锚杆-锚索协同支护;安装锚索预拉张紧时,锁具夹片进入锚环深浅不一,导致锚索偏载;锚索长时间使用,易导致锚索锚具自锁能力不足,导致锚索退锚,局部钢绞线达到承载极限发生破断。最后,提出了防范回采工作面巷道顶板锚索破断的地质方面、设计方面、技术方面、时空方面、施工方面、安全管理6个方面的保障措施,为类似条件下回采巷道的开采布局、支护设计、使用和维护提供了参考。     

朱集矿深部高地应力复合岩层巷道围岩控制技术研究

针对深部矿井高地应力作用下,岩石巷道围岩整体变形量大、持续时间长、局部破坏严重的支护难题,以朱集矿-965东翼轨道大巷为工程背景,在进行系统地质力学测试、围岩变形破坏特征分析、支护形式选取与现场试验的基础上,对深部高地应力复合岩层巷道围岩控制技术进行研究。通过优化锚杆支护参数、合理选择护表形式与构件,实现了深部高地应力复合岩层巷道围岩的一次主动支护,有效控制了深部高地应力巷道围岩的长期持续变形,改变了深部岩巷"前掘后修、反复维修"的局面,取得了良好的现场应用效果。     

瓦斯灾害潜在危险区微震监测试验研究与应用

突破以表观信息监测为依据进行瓦斯灾害监测预警的传统思路,本文基于采动诱发煤岩微破裂演化致灾的本质,以淮南新庄孜矿为例,开展了瓦斯灾害潜在危险区微震监测试验研究。结果表明:微震监测可实现采动过程中采动应力扰动诱发的煤岩劣化和微破裂演化所发生的微震事件实时、动态、连续监测;通过微震监测分析,可确定卸压开采裂隙区、断层的位置、形态和演化过程以及瓦斯富集区,指导煤层瓦斯抽采、构造异常区措施的实施,从而防治瓦斯灾害发生,实现煤炭安高效安全开采;研究成果为瓦斯灾害潜在危险区监测和瓦斯灾害防治提供了一种新的思路和技术方法。     

煤体失稳破坏过程中的低频磁场变化特征研究

为研究不同加载速率下煤岩体失稳破坏过程中的低频磁场变化特征,以单轴加载试验为基础建立了煤岩失稳破坏低频磁场监测系统,分别以不同加载速率对煤岩体试样进行了加载破坏试验。试验结果表明:接收到的原始低频磁场信号包含有大量的背景噪声,采用HHT时频分析方法中的EMD功能,对信号进行了分解重构,有效地过滤掉了背景噪声,对重构后的信号进行FFT分析,发现低频磁场信号的频率为0~20Hz;煤岩体失稳过程中产生的低频磁场信号对应于煤岩体的时程压力曲线,并且失稳破坏时,磁场信号最为丰富;不同加载速率下,煤岩体产生的低频磁场信号有明显的不同,随着试样加载速率的增大,低频磁场信号的幅值和能量整体有增大的趋势。     

膏体充填开采覆岩稳定性研究与实践

为了研究充填开采顶板岩层的移动规律及影响因素,在综合分析岩层移动变形基本特征和充填体的受力特征的基础上,应用弹性地基梁理论,建立充填开采顶板岩梁力学模型及其微分方程,分析了充填开采顶板岩层移动变形的主要影响因素.结果表明,充填开采顶板岩层移动影响因素的主次关系依次为充填前顶底板移近量、充填欠接顶量、充填体压缩率和顶板岩...