斜井在表土段时底板承载力的初探

针对斜井在表土段出现的井壁断裂、开缝、顶底板及两帮强烈相对移近的情况，用太沙基公式建立了斜井底板承载力计算模型，并针对斜井底板倾斜的情况对计算模型作了一些修正。根据计算模型定性分析了影响底板承载力的参数，为提高底板承载力提供了理论依据。     

采动巷道底鼓机理与控制技术

采用理论分析、数值计算、现场钻孔窥视等方法研究分析了采动巷道底板变形破坏特征,揭示了浅部鼓起、深部下沉的底鼓机理,进一步分析了不同深度底板岩层的位移规律,发现了底鼓的"两点三区"特征:即采动巷道底板存在零位移点、零应变点,由这两个点将采动巷道底板分为拉应变上升区、拉应变压缩区、压应变压缩区.研究得到了底板岩性、水平应力对底鼓特征的影响规律,据此提出采动巷道底鼓控制重点是加固破碎底板,增大其峰后强度和残余强度,以加固的方法实现改良底板岩性,同时尽量减小底板自由面积,控制水平应力对底鼓的影响.提出了采动巷道底鼓控制技术:1)优化巷道布置以降低围岩应力环境;2)采用全长锚固的水力膨胀锚杆加固底板.并在一条典型的煤柱采动巷道进行工程应用,现场应用结果表明该技术控制底鼓效果显著.     

大断面下山煤巷围岩稳定性控制技术

为了解决寨崖底煤矿大断面煤巷下山支护困难的问题,根据自然平衡拱理论建立力学模型,从理论上分析了下山围岩的受力状况,并采用数值模拟软件FLAC3D分别对3～6 m不同巷宽和巷高条件下围岩的变形破坏规律进行研究。在此基础上,确定了大断面下山煤巷的2个受拉破坏区域为关键部位,提出了大断面下山煤巷整体稳定、关键部位重点加强的稳定性控制措施。实测结果表明,采用HRB335高强度锚杆配合17.8 mm小孔径预应力锚索的稳定性控制技术,可以使下山煤巷围岩变形量控制在120 mm以内,确保下山煤巷围岩的稳定性。     

深部倾斜煤层沿空掘巷上覆结构稳定与控制研究

采用理论分析方法,建立了深部倾斜煤层沿空掘巷上覆结构力学模型,分析了回采期间上覆关键块体稳定性与煤层埋深、倾角间的关系,发现沿空掘巷回采期间关键块体主要以发生转动失稳为主,控制关键块体转动失稳是维护巷道整体稳定的前提条件;并通过巷内支护阻力对关键块体转动失稳系数作用规律分析,得知关键块体转动失稳系数对窄煤柱与顶板承载能力的敏感性远大于实煤体帮,提高二者承载能力可有效抑制关键块体转动下沉。基于高强锚杆支护体系,提出以顶板高阻让压支护和倾斜穿层锚索加固窄煤柱为核心的深部倾斜煤层沿空掘巷非对称耦合控制技术,采用系统信息设计方法确定了试验巷道锚杆支护参数,成功地应用于工程实践。     

金源煤矿回采面顶板垮落特征及支护参数分析

通过数值分析,研究得到回采面顶板沿走向、倾向以及不同工作阻力垮落、冒落特征及工作面矿压显现规律,确定了工作面的合理支护参数,为工作面顶板控制及矿井的安全高效回采提供了依据.     

运用三维电子矿图技术改造和整合矿井设计流程

针对矿井设计过程中的一些弊端,运用三维电子矿图对矿井设计流程进行改造与整合,以期望缩短设计周期、提高设计效率、改善设计效果.     

近距离残留承载煤柱下巷道布置三指标法

为解决近距离残留承载煤柱(残承煤柱)下煤巷稳定性布置问题,提出用集中系数ζ、侧压系数λ、应力梯度δ来描述残承煤柱下底板应力场的"三指标法"。采用理论解析的方法,揭示了残承煤柱底板三指标分布特征,研究了三指标对巷道稳定性协同作用规律,发现残承煤柱下存在高集中系数+高应力梯度+小于1的侧压系数区、高集中系数+低应力梯度+小于1的侧压系数区、低集中系数+近0应力梯度+远大于1的侧压系数区以及近于1的应力集中系数+近0应力梯度+近于1的侧压系数区。基于此提出残承煤柱下煤巷布置"三指标法",研究表明,巷道应依次优先布置在0≤ζ≤1,0.8≤λ≤1.4,0≤δ≤1的区域,现场实践验证了该方法的合理性。     

基于应力场干预的巷道围岩控制技术

高应力巷道围岩破坏严重变形剧烈,在服务期间难以满足回采的要求,已经成为煤矿安全开采研究的重点和难点.本文从应力转移、应力阻隔和应变能释放3个角度,归纳总结了应力场干预的巷道围岩控制技术.针对坚硬顶板提出水力压裂断顶,高应力底鼓聚能爆破断底,大变形巷道钻孔卸压技术,分别探讨了每种手段的技术原理.水力压裂使岩层的承载层向高位移动,同时应力向煤体深部转移;聚能爆破在底板岩层中形成连续的结构面,阻断水平应力的传播途径和改变其传播方向;钻孔卸压可以释放高应力岩体的应变能为围岩变形提供补偿空间.工程实践表明,提出的应力场干预技术能够有效地控制围岩稳定,为高应力巷道维护提供技术保障.     

断层附近煤巷锚杆支护破碎围岩稳定机理研究

针对与断层平行的回采巷道围岩破碎且受构造应力作用,呈现非对称变形破坏,巷道维护较困难的特点,采用FLAC数值计算方法,建立了包含断层的计算模型,对其稳定机理进行了研究,分析了围岩的应力状态的变化及分布形态,得出了断层附近破碎围岩煤巷锚杆支护围岩稳定机理:1)锚杆支护能减小围岩应力降低速度,可改善两帮及顶底板的应力状态,提高破碎围岩残余强度,促进围岩稳定.2)锚杆支护可提高顶板抗剪能力,从而减小断层附近巷道发生冒落失稳的可能性.3)断层附近巷道围岩应力状态、变形破坏程度具有非对称性,对近断层煤帮加强支护有利于围岩稳定.