郑沟湾1107工作面复合顶板巷道支护研究

郑沟湾矿1107工作面为典型复合顶板巷道,在工作面巷道掘进及开采过程中面临顶板极易离层、冒落,两帮移近、片帮及整体下沉,传统支护方式难以维稳等问题,本文分析了郑沟湾矿1107工作面复合顶板变形破坏的主要原因,研究锚杆支护设计,计算了适应于工作面的巷道支护参数、预紧力等,有效减少了巷道围岩变形,为巷道围岩的稳定提供了技术支持与保障。     

复合顶板巷道围岩变形与破坏特征数值模拟

为了研究复合顶板巷道围岩变形及破坏规律,结合镇城底矿工程实际,应用RFPA分别模拟了一般顶板巷道和复合顶板巷道开挖后围岩的动态变化过程,得出了复合顶板条件下巷道围岩变形和破坏的特征,从而为该矿巷道的支护设计提供科学依据.     

采掘工作面冲击地压防治

在巷道周围或工作面顶底板附近,打集束卸压孔,大量取出岩煤,在垂直钻孔的围岩断面上形成一个呈多孔状的弱面,在空间中形成一系列空岩管覆盖或围绕在一定距离的巷道周围或工作面顶底板中.当集中应力作用于巷道围岩时,首先破坏该弱面结构消耗能量,破坏后的该弱面会中断或减弱应力传递,井导致应力集中区向两侧深部岩体转移(采空区或较安全位置),保护巷道不产生或减少两帮挤进和底鼓.当发生地压冲击时,集中应力主要作用于两侧深部煤岩体,从而保护采掘巷道和局部工作面,确保人员设备安全与生产连续进行.     

中浅埋深矩形巷道顶板围岩弹塑性变形

为了分析矩形巷道顶板围岩变形,采用理论推导、数值模拟以及现场监测三者相结合的方法,通过建立矩形巷道顶板梁模型,对该模型进行弹塑性分析,得到巷道顶板围岩表面以及跨中部位沿深度方向不同位置处的下沉量.同时,通过FLAC3D模拟得出在不同埋深(200～700 m)时巷道顶板的下沉量,并将模拟结果与理论计算值以及柠条塔煤矿s12001运输巷道顶板变形监测结果对比,从而对理论计算结果的可靠性进行验证.研究结果表明:在中浅埋深(≤500 m)时,理论计算的下沉位移值与数值模拟和现场监测结果接近,研究结果给出了中浅埋深时矩形巷道顶板下沉变形的理论计算式,可为矩形巷道锚杆支护设计提供理论依据.     

基于顶板结构探测的支护技术研究

中煤禾草沟煤矿巷道原支护设计在实际使用过程中,巷道变形严重,满足不了使用要求。通过现场顶板结构探测,分析研究了巷道顶板结构特征及薄弱环节,并据此修改了巷道支护设计,充分发挥围岩自承能力,改善围岩自身条件,在结构上提高巷道的安全性。     

高位复合顶板巷道锚杆锚索耦合支护研究

针对高位复合顶板围岩强度低而差异大、层间粘结力弱且易离层冒落等特点,结合离石矿4303工作面巷道实例,在实验室围岩特性分析的基础上,采用FLAC3D对该类巷道顶板破坏特征、锚杆锚索耦合加固机理进行了数值计算,并对在掘巷道围岩变形、锚杆(索)工作载荷进行了实测分析。研究表明,有效控制该类顶板应及时支护巷道围岩,利用锚索加大锚固范围,采用钢带网提高低位岩层的支护刚度,布置斜拉锚索和斜角锚杆提高巷道顶角部综合强度。     

金川矿山深部巷道围岩松动圈厚度测试与分析

为了分析金川深部巷道底臌形成过程以及支护对巷道稳定性的影响,运用声波单孔探测法,使用水做耦合剂,对巷道围岩松动圈进行测试。根据测出的深度-孔深曲线和各测孔漏水情况得出3个断面松动圈厚度以及围岩破碎程度。研究结果表明:初次支护设计对围岩松动圈有重要影响,巷道开挖支护一段时间后,松动圈厚度趋于稳定,返修后巷道围岩松动圈厚度不会有很大变化。巷道顶板和底角的围岩松动圈比两帮的厚,特别是底角处的松动圈较厚,在巷道两帮传递的集中应力的作用下,易发生破碎与移动,对于巷道围岩稳定性也有较大的影响。因此,使用锚索或者长度大于2.5 m的锚杆支护顶底角,对于延长巷道使用期限、减少返修周期具有重要意义。     

大同煤业股份有限公司燕子山矿8#层围岩及支护参数优化

大同煤业股份有限公司燕子山矿巷道顶板稳定性较好,北翼回风大巷、轨道大巷以及运输大巷顶板是石灰岩,底板是细砂岩,两帮全部为煤层。为了合理评价燕子山矿巷道顶板的稳定性,本项目计划采用现场调研、围岩物理力学性质试验分析、理论分析和数值模拟计算等综合研究方法,来进行燕子山矿巷道顶板稳定性分级,据此来优化燕子山矿巷道支护参数。巷道围岩分类及巷道支护参数优化项目研究工作,是通过北翼回风大巷8#煤围岩微观分析、力学性能试验、北翼回风大巷巷道支护参数的优化设计研究等工作。项目主要研究内容包括:巷道围岩物理力学参数测试与分析、巷道围岩顶板稳定性分级、巷道支护设计理论研究、巷道支护参数的优化设计。总之,本项目以矿山岩石力学、弹性力学等理论为指导,结合理论分析、现场调研、常规力学试验和数值模拟等方法,进行燕子山矿8#煤层巷道围岩稳定性分级及巷道支护参数优化设计。     

全煤巷道锚喷支护下的FLAC3D数值分析

运用FLAC3D数值分析方法口孜东矿11-2煤巷围岩进行开挖与支护模拟,采用摩尔—库伦弹塑性计算模型,巷道围岩与支护结构之间采用接触单元,计算得出在锚喷支护条件下,巷道开挖段的顶板下沉、帮部水平收敛大小以及塑性区范围,为工程设计与施工提供参考。     

大倾角煤层回采巷道断面适应性

基于大倾角煤层回采巷道围岩应力显现规律,采用数值分析方法对不同类型断面巷道的围岩塑性区及应力非对称分布特征进行研究,并建立异形断面巷道围岩破坏力学模型,确定其合理的支护方式.结果表明,大倾角煤层回采巷道围岩塑性区沿煤层倾斜方向演化,顶底板破坏深度大于两帮,且两帮破坏程度差异大;巷道断面形状不同,导致巷道围岩应力集中程度、塑性区及变形量等有很大差异;拱形巷道围岩变形适应性好,异形巷道两侧的顶角煤易发生剪切破坏,但考虑回采巷道掘进、设备运行及服务年限等需求,常用异形巷道;采用"锚网+钢带+锚索"的支护形式,加强异形巷道顶板帮及坡顶煤的支护,满足支护阻力大于F1和F2,可明显减少巷道围岩变形,保持巷道的稳定性.     

深井穿断层回采巷道围岩变形机理与 稳定控制对策

以海石湾矿穿断层的回采巷道围岩控制为工程背景,综合运用理论计算、数值计算和现场监测的方法研究深井穿断层回采巷道围岩控制技术与对策.不同埋深条件下数值计算结果表明:深井穿断层回采巷道顶板下沉量明显大于底鼓量,近断层巷帮变形量明显大于远断层巷帮变形,巷道变形呈现明显的非对称性特点;巷道埋深增加,浅部围岩承载能力迅速减小,尤其是近断层侧;无论掘进时期还是回采时期,深井巷道围岩破碎区和塑性区范围较浅埋深巷道增大.针对性地提出了围岩稳定控制技术方案,即"工字钢架棚支护+围岩滞后注浆加固技术+锚杆二次支护"分步联合支护的围岩稳定控制技术.巷道支护效果分析表明:围岩整体稳定已基本得到控制.     

顶板裂隙水对锚索支护巷道稳定性的影响研究

巷道顶板岩层裂隙水对岩石具有软化、泥化和膨胀变形作用,影响巷道围岩的稳定性.本文采用快速拉格朗日元程序计算分析了岩层裂隙水软化岩石和降低锚杆/锚索锚固力对巷道稳定性的影响.研究得出对砂质泥岩顶板在未受采动影响,且含水率小于1%时裂隙水对围岩稳定性影响不大.图5,表5,参7.     

综采工作面超前支护支承压力观测与分析

通过对综采工作面超前支承压力的观测,分析了综采工作面在开采过程中巷道围岩应力的活动规律,提出了综采工作面巷道掘进时和回采时超前支护的有效支护方式,为今后掘进巷道的顶板支护和回采过程中的顶板管理,提供了理论依据和安全保障.     

软岩开挖卸荷变形及支护效果的数值模拟

金川Ⅱ矿区岩体属于高应力软岩,文章研究了深部软岩巷道开挖卸载过程中围岩变形及支护效果等问题,通过建立3D有限元模型对巷道开挖进行动态模拟,并对巷道不同支护情形下的围岩变形进行对比分析。结果表明:巷道开挖卸载引起周围岩体应力释放,致使围岩向巷道径向挤压,产生的最大位移达到13.1cm,影响巷道的安全使用;采用U型钢+底部反拱共同支护后,对巷道两帮及顶板的支护效果比较明显,巷道两帮围岩的水平位移减少6.1cm,顶板围岩的沉降范围减少,且围岩应力释放速度减缓,但对巷道底板围岩的支护未达到要求,底板隆起值增加1.5cm;采用全断面喷锚支护后,巷道顶、底板处围岩的竖向位移显著减小,同时巷道两帮围岩水平位移也相应减小,但围岩应力释放的速度加快。     

加固顶板和两帮控制回采巷道底臌研究

回采巷道围岩是由顶板、两帮和底板共同组成的复合结构体,各部位的岩体强度、应力状态及变形破坏等特性方面的差异显著,尤其受采动影响后,巷道围岩各部位变形发展不均匀性显著,往往造成巷道围岩产生结构性失稳破坏。为提高巷道围岩的结构稳定性,通过理论分析和数值模拟分析了提高顶板和两帮强度对底板岩层稳定性的影响。研究结果表明:加固顶板减小了顶板挠曲位移量,同时可以促使围岩应力向深部围岩转移,降低了底板岩层的应力集中程度,有利于控制底板变形;加固两帮可以提高巷道两帮围岩强度,促使应力向两帮转移,有利于减小发生底鼓的底板岩层宽度和两帮移近量,从而减小底板的挠曲效应和压曲效应。分析结果还表明,加强两帮对于减小底鼓量的效果更为明显。在上述分析的基础上,进行了加固顶板和两帮控制巷道底鼓支护技术的现场工业性试验,试验结果表明加固顶板和两帮可有效地控制巷道底鼓。     

大采高综采超前支承压力观测及应用

通过对大采高工作面超前支承压力的观测并进行总结分析,掌握了大采高工作面在开采过程中巷道围岩应力的活动规律,确定了今后大采高工作面和普通综采工作面巷道掘进的支护方式及回采生产时的超前支护形式;进一步加强了掘进巷道的顶板支护以保证回采过程中巷道顶板的安全。     

水渗流对薄层复合顶板的弱化影响

结合东荣二矿17#煤层顶板实际情况,运用Flac2D数值模拟软件对巷道开挖进行模拟分析,研究水渗流对巷道顶板围岩的弱化影响。研究结果表明,薄层复合顶板围岩在渗水后结构自承能力迅速下降,巷道变形速度逐渐加快,最终引发薄层复合顶板离层冒落。研究结论对该矿及类似开采条件的矿井顶板支护及事故预防有重要的理论指导意义。     

改进Verhulst模型与灰色效果测度的软岩巷道顶板破坏规律分析

为了对软岩巷道顶板的位移进行有效预测,防止因顶板位移过大而使得巷道破坏带来损失,利用改进Verhulst模型与灰色效果测度理论对软岩巷道顶板破坏规律进行分析。利用位移监测手段对矿山部分巷道顶板位移进行监测,利用预测精度更高的改进Verhulst模型对检测结果进行分析,得到巷道顶板的最终位移,并判断巷道破坏情况。对影响巷道顶板位移的顶板地应力、围岩质量、巷道跨度以及支护方式等因素灰色效果进行综合测量,将测度值与巷道破坏情况相结合,得到矿山各巷道顶板的宏观稳定性评价结果。研究结果表明:当灰色预测效果测度值在0～0.705 1之间时,巷道是比较稳固的,为巷道进行二次支护提供了依据。     

巷道围岩裂隙的分形演化规律试验研究

通过对模型巷道的相似材料模拟试验 ,研究了巷道顶板和两帮的裂隙随载荷变化的分形演化规律 ,得出围岩裂隙的分形维数与载荷比呈线性关系 ,两帮的裂隙分形维数一般大于顶板 ,两帮的裂隙分形演化规律相同。通过测量围岩裂隙的分形维数 ,可定量评价巷道的损伤破坏程度和稳定性。     

近距离煤层复合顶板支护技术探讨

本文针对近距离煤层复合型顶板条件下,围岩易变形冒落特征,采用工程类比和理论计算的方法,将支护的形式设计为锚带支护,突出了让压承载,有效地控制了顶板,保证了近距离煤层复合型顶板条件下巷道的安全使用。