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.     

深井水平薄层顶板巷道支护原则及控制技术

针对深井巷道围岩变形特征和破坏特点所进行分析和研究,分析了深井水平薄层顶板巷道围岩强化控制技术原理:锚杆支护对巷道围岩应力场优化、围岩体强度强化以及围岩承载结构协调化,提出了相应的失稳变形控制对策。     

复杂条件下掘进巷道支护探究

介绍了山东泰山能源有限责任公司翟镇煤矿通过对掘进巷道围岩破坏规律进行探究,对深部巷道、软岩及复合顶板、大跨度巷道等特殊围岩、生产条件控制技术进行了研究,并在具体实践中对控制复杂条件下巷道围岩变形的方法进行了探究.     

松软复合顶板巷道锚固技术数值模拟

为解决镇城底矿22409工作面尾巷支护问题,应用RFPA~(2D)软件对松软复合顶板条件下煤体-煤体巷道和煤体-煤柱巷道在不同支护方案时围岩的变形破坏特征和支护效果进行了数值模拟研究。结果表明:松软复合顶板条件下,煤体-煤柱类型巷道相对于煤体-煤体类型巷道来说,围岩变形破坏严重,且支护难度大,应加大支护强度。该成果为确定和优化锚杆-锚索支护主要参数提供了依据。     

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。     

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。     

煤巷复合顶板变形破坏机理与与锚杆（索）支护作用的探究

煤巷复合顶板变形破坏现象日益增多，严重威胁煤矿的安全生产。在复合顶板的煤巷中，保持复合顶板及两帮稳定，控制和减小围岩的变形，提高围岩整体稳定性，已经成为该类巷道管理的关键点。本文以亭南煤矿二盘区204工作面顺槽煤巷复合顶板为研究对象，在分析煤巷复合顶板锚杆变形破坏机理的基础上，对复合顶板煤巷的锚杆（索）支护作用进行探讨和研究。     

复合顶板松软煤层回采巷道支护技术研究

通过理论分析、数值模拟和现场观测,系统分析了复合顶板巷道围岩变形破坏机理,提出了相应的支护方式。研究结果表明:煤巷两顶角为剪切应力集中区,应及时加强支护;顶板两顶角锚杆、锚索分别向两帮倾斜20°,可有效控制复合顶板煤巷的破坏。     

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。     

回采巷道围岩结构特征及变形破坏规律研究

通过对西山、汾西，霍州等矿区９个煤矿２１个煤层的调查统计，将回采恭延顶板按岩层结构分为多层薄层顶板，复合顶板、厚层整体顶板和厚煤层顶板４种类型，并对典型围岩结构进行了相似材料模拟试验。     

切顶卸压沿空留巷技术研究及应用

针对留设区段煤柱护巷引起的资源浪费、煤柱集中应力、采空区发火等问题,结合东荣三矿东八里部-500水平8~#煤层地质情况,进行切顶卸压沿空留巷无煤柱护巷技术研究。常规沿空留巷护巷时,护巷体(矸石墙、充填、木剁)常受采空区顶板的悬臂压力影响,导致巷道变形严重甚至顶板破坏。该研究在深孔爆破技术基础上,采用理论研究、切顶参数设计等方法,在工作面超前进行沿空巷道顶板的预先深孔爆破,实现人工切顶,降低了护巷体所承受的顶板压力,形成切顶卸压沿空留巷技术。该技术解决了东荣三矿生产接续紧张、沿空巷道顶板控制难题,提高了矿井资源回收率,对沿空留巷技术应用有着参考借鉴意义。     

金川矿区深部巷道围岩流固耦合稳定性数值模拟

 地下水渗流会影响巷道围岩力学性质,本文结合流固耦合基本原理,以金川二矿区深部巷道为例,采用MIDAS/GTS建立了金川二矿区1000m水平某巷道流固耦合模型,研究渗流对围岩应力场、围岩变形及开挖卸载影响。计算结果表明,渗流作用对巷道围岩竖向应力的影响大于水平应力,渗流也导致围岩最大、最小主应力比无水时偏大。渗流和无水状态下围岩变形空间分布具有相似性,渗流对巷道围岩水平位移影响相对较小,但对围岩竖向位移影响较大,其中巷道拱部竖向位移明显大于无水状态,渗流时拱部最大位移约为8.2mm,而无水时仅2.3mm左右。因此,渗流效应将导致巷道顶板稳定性变差。开挖卸载对渗流场的影响表明,开挖后巷道周边压力水头迅速降低,孔隙水压力最小降为零,且孔隙水压力也从水平层状分布变为沿巷道轮廓环形带状分布。     

渗流随机有限元程序设计及煤层顶板涌水预测

基于随机有限元理论和渗流力学原理,通过推导渗流随机有限元列式,得到随机渗流单元水导矩阵,将可靠度计算引入采动岩体随机渗流之中.根据渗流随机有限元列式编写出可用于岩层渗流计算的随机有限元程序,并对俄霍布拉克煤矿的实际渗流问题进行了数值计算.结果表明,程序计算较好地反映了实际岩层的渗流特性;保护关键层和防水层对预防矿井的顶板突水具有重要作用.计算结果可为俄霍布拉克的开采提供合理化建议,也为随机有限元在渗流方面的深入研究提供依据.     

东荣二矿回采巷道冲击矿压防治

为有效防治东荣二矿17#煤层回采巷道冲击矿压事故,结合矿压事故调查情况,分析了影响冲击矿压发生的主要因素,提出了探、测、控有机组合的深部回采巷道冲击矿压控制原理及防治技术。结果表明：开采深度超过发生冲击危险的临界深度、煤中赋存半岛煤柱、支护结构不合理等是该矿冲击矿压发生的主要原因。超前勘探、围岩观测、适时预测、质量监测、方案对症、施设当机等冲击矿压灾变控制技术及钻屑法预测、钻孔卸压、松动爆破解危等综合防治技术措施应用于该矿,防治效果良好。该研究为东荣二矿深部煤层开采的冲击矿压防治提供了技术保障。     

矿井三维电法对封闭不良钻孔的探测

封闭不良钻孔是影响矿区安全生产的重要隐患之一,不良钻孔具有导通工作面顶板上含水层,增强顶板砂岩的富水性.针对这一问题,将直流电法电极顶入工作面顶板上,采用分站式进行数据采集工作.数据采集完成后,经过数据预处理和无穷远校正及巷道校正、剔除旁侧干扰等处理,将二维电阻率格式转换成三维电阻率格式,使用圆滑最小二乘法对数据进行反演,将反演完成后的数据导入三维可视化成图,圈定钻孔附近岩层富水区,为矿井水防治工作者提供决策.经工程验证后,说明该方法具有很强实用价值及推广价值.     

“三软”复合顶板均压支护技术研究

王村煤矿属于"三软"复合顶板,巷道支护是一个长久探索的课题。为了解决这一问题,在13503工作面进行高强高预应力让均压锚网支护实验,并采用FLAC2D软件数值模拟优化让压均压支护系统,实践表明该支护系统能有效控制"三软"复合顶板巷道围岩变形问题,确实提高支护质量。该技术对解决本矿及类似地质条件的矿井巷道支护难题有重要的指导和借鉴意义。     

复合顶板离层分析与预应力锚杆支护参数确定

为了解决复合顶板端头锚固预应力锚杆支护中其技术参数确定问题,通过理论分析,给出了锚杆长度、间距、排距、预紧力四个关键支护技术参数的确定过程及相应计算公式,通过现场工业试验收到了满意效果。研究表明:直接顶范围内岩层分层之间发生离层必须同时满足载荷、跨度、挠度三个条件;锚杆组合作用下组合梁内的岩层组合属于关键分层之间的组合;锚杆技术参数确定应遵循变形协调一致的原则。该研究对回采巷道顶板锚杆支护设计具有一定的指导意义和参考价值。     

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。     

承压含水层顶板软岩巷道支护研究

本文就扎赉诺尔煤业公司铁北矿巷道支护状况差、随时都可能发生顶板事故、安全生产没有可靠保障、矿井健康发展将受到制约的生产实际状况,指出了巷道支护改革的必要性,对软岩巷道的特性、矿压显现特点、巷道围岩破坏类型进行了分析,提出了解决方法,论述了软岩巷道支护应遵守的原则与采取的措施和改革方法,阐述了适合铁北矿的巷道支护方法,以...     

矿井突水模型试验顶板离层破断数值模拟研究

针对矿井突水模型试验中的顶板离层破坏,用有限差分程序(FLAC)中的interface单元模拟层理面,开展流-固耦合模拟研究.实现了对矿井突水模型试验中顶板离层破坏和突水全过程的模拟,模拟结果较好地刻画出煤层开采后顶板岩层从沉降、离层直至垮塌突水的整个过程,能有效反应出矿井突水前顶板围岩位移急剧增大,渗压先增大后迅速降低的过程.同时将计算结果与试验监测数据进行了对比,二者吻合较好,表明所用的方法能够正确模拟矿井突水和顶板破断过程,该方法可以为矿井顶板离层破断突水等问题提供数值基础和相关前兆参数.