深部连续开采充填工作面沿空掘巷围岩偏应力演化与控制

为解决深部连续充填工作面沿空掘巷围岩控制问题，以邢东矿1128运输巷为工程背景，借助FLAC^3D数值模拟软件，探究1126工作面采空区在不同充填率条件下沿空掘巷围岩偏应力分布规律，模拟分析充填开采工作面超前段受开采影响的围岩偏应力演化特征。研究发现：巷道浅部围岩形成环全断面低偏应力区，顶板低值区深度明显小于两帮与底板，低值区外的巷道四边均有一个偏应力高值区；围岩最大偏应力区位于巷道右上部，峰值大于20 MPa,当充填率大于90%时，巷道围岩四周偏应力值逐渐减小且沿巷道两帮呈对称分布；充填开采对超前段巷道围岩形成的高集中应力主要分布在工作面前方0～15 m,巷道顶、底板两尖角处围岩受巷道围岩偏应力影响形成4个“突出变形区”。结合模拟分析结果、锚杆索预应力承载结构及采空区高水材料充填性能，提出巷道围岩“超强锚杆+大直径高延伸率锚索”联合支护技术，并应用于现场工程实践，结果表明该技术可实现对深部连续开采充填工作面沿空掘巷围岩的有效控制。     

高应力区硬煤层巷道钻煤粉卸压技术分析

针对高应力区硬煤层巷道,由于难以注水,采用传统煤体爆破和大直径钻孔卸压方式往往不能将冲击危险降低到可接受水平。通过现场试验,提出了一种钻煤粉卸压技术,其特点是采用小直径、小孔间距的钻孔钻出大量煤粉,其原理类似于使煤层巷道围岩产生大变形,变"硬"煤为"软"煤,其效果使高应力区煤体得以有效卸压,降低和解除冲击危险,保证工作面安全生产。     

工作面风巷变向区冲击地压频发原因分析

基于某矿综二面风巷变向点附近的地质条件和开采技术条件,分析了该区域冲击地压频发的原因,可为后续工作面制定针对性防冲措施提供理论依据,保证工作面安全回采。     

深井强冲击煤层解放层开采防治冲击地压研究

某矿4煤采掘时多次发生冲击地压针对该矿实际地质条件,采用数值模拟方法分析上、下解放层开采对4煤被解放层的解放效果及1410工作面上平巷发生冲击地压原因。研究6煤和1煤解放层不同开采时期的应力分布特征,确定4煤被解放层上下部临界卸压角和临界卸压点位置及被解放层回采工作面超前临界卸压范围,为后续4煤工作面开拓开采巷道布置参数优化提供依据。     

下解放层开采覆岩结构分析及防冲研究

采用现场调研、理论分析、工程实践方法,研究了华丰矿1410工作面保护层覆岩结构特征及应力分布规律,分析了4号煤层发生冲击地压的原因,优化了1410工作面开采布置,提出冲击灾害监测防治方法。结果表明,1410工作面超前支承压力峰值距工作面的距离约为90m,支承压力峰值约为39.8MPa,倾向支承压力的峰值距煤壁15~18m左右,峰值约为41.1MPa。通过钻屑、微震监测冲击地压方法,采取煤体卸压爆破、顶板预裂爆破及煤层注水防治方法,卸压效果显著,高能量矿震现象消失,保证工作面安全回采。     

孤岛工作面不同宽度煤柱防治冲击地压分析

随着煤矿开采机械化程度的提高,矿井产量和开采深度不断加大,近年来相继出现了采区孤岛工作面现象。由于孤岛工作面两侧已采空,工作面及其周围巷道、煤柱附近应力集中程度较高,顶板覆岩运动剧烈,再加上工作面地质构造的影响,采深较大时,冲击危险程度就很高,易引发煤柱型冲击矿压。利用FLAC4.0数值模拟软件模拟了不同宽度煤柱条件下,工作面围岩应力分布及变化规律,模拟分析确定了某矿孤岛工作面合理的煤柱宽度为5m。合理的煤柱宽度,既有利于提高煤炭回收率,减少巷道压力,也有利于预防煤柱型冲击矿压的发生。     

孤岛工作面围岩运移及冲击破坏数值模拟研究

针对孤岛工作面"T"型覆岩结构特征,采用数值模拟方法分析孤岛工作面回采过程中覆岩屈服破坏特征、应力分布规律,研究了孤岛工作面覆岩破断产生强冲击动载荷条件下巷道应力、加速度、位移以及变形速度的变化规律。结果表明:回采初期围岩塑性破坏主要集中在工作面顶板,回采后期覆岩的塑性区逐渐向上覆岩层发展,呈"弧形"对称分布形态;在矿震动载作用下,孤岛工作面巷道左、右帮变形量小于顶、底板变形量,巷道右帮和顶板的变形速度变化较大,且顶板的下沉量最大,左右两帮的垂直应力比顶底板的垂直应力大。研究得出的孤岛工作面覆岩运移、冲击破坏规律,可为工作面防冲工作提供理论指导,以制订针对性的防冲措施,确保工作面安全回采。     

基于正态分布置信区间分析法求岩石单轴抗压强度

为求得更准确的岩石单轴抗压强度,基于岩石单轴抗压强度实验室测定方法,分析了实验室岩石试件测试过程中由于试件尺寸、试件含水率、实验仪器等因素引起的试验误差,因而采用求平均值法处理试验数据结果与实际结果相差较大.因此据参数估计中标准正态分布N(0,1)的t分布性质,引入一个与众数相关的新函数,对试验数据进行置信区间分析,得出岩石单轴抗压强度为47.59MPa,与求平均值法得到的46.74 MPa相比更接近现场实测值49.00 MPa,表明置信区间分析法优于求平均值法.     

“Z”型煤柱诱发冲击矿压的模拟研究

针对常村矿的冲击矿压类型,以弹性力学、岩体力学、材料力学等理论为基础,初步建立"Z"型煤柱的力学模型。"Z"型煤柱诱发型冲击矿压,其主要影响因素包括采深、工作面巷道开拓布置、顶底板岩层结构、周围煤岩体的冲击倾向性等。通过数值模拟分析了2113工作面开采过程中水平应力和垂直应力的演化规律,详细分析了"Z"型煤柱区域的应力分布规律,得出"Z"型煤柱诱发冲击的原因及机理。最后提出21采区的工作面布局,即下分层工作面巷道内错式布置,有效地避免了"Z"型煤柱、应力集中现象的发生。     

软及硬煤层钻孔卸压效果对比分析研究

为分析冲击矿压矿井软煤层钻孔卸压效果比硬煤层好这一问题,通过采用有限元数值模拟软件FLAC对软及硬煤层的大直径钻孔卸压效果进行了分析研究,结果表明:当钻孔深度达到10~15 m时,软煤体内应力35 MPa,硬煤体内应力29 MPa,并且软煤体35 MPa的应力大于硬煤体29MPa的应力,从而说明软煤层中实施钻孔卸压效果较好,硬煤层中钻孔卸压效果较差,最后对张双楼煤矿7123工作面实施大直径钻孔卸压,卸压效果与数值模拟结果一致。