岩梁裂断前后的支承压力显现及其应用的探讨

本文在理论研究和现场应用的基础上,总结了老顶岩梁运动与支承压力分布及其显现间关系的研究成果。文章阐述了采场推进过程中支承压力发展的过程及其显现的规律性,指出作为“载荷”和“传递介质”双重作用的老顶岩梁,其运动状态的改变和发展将引起“两方面作用”的主导地位的相互转化,导致采场支承压力分布和显现的有规律的变化。文章着重指出,当岩梁在端部断裂时刻,支承压力分布发生突变,以断裂线为界形成由已断裂岩梁自重所决定的“内应力场”及由上覆岩层整体重量所决定的“外应力场”,随工作面的推进,两个应力场中的压力和显现的高峰分别向相反的方向转移。当岩梁运动完成(触矸)后,内应力场形成稳定的低应力区。作者还给出了在内应力场中表达显现的支承压力和支架上作用力的力学表达式。文章最后介绍了支承压力分布理论在采场矿压控制中的应用,其中包括预测采场来压的时间和强度,确定巷道开掘的位置和时间,估算巷道变形量及支护阻力等。     

大采高综采面矿压显现规律研究与分析

摘要：本文通过对凌志达煤矿15101工作面支架工作阻力监测与分析,研究了该首采工作面矿压显现规律;结合现场实测与数值模拟手段,对综采工作面回采并巷道变形情况、工作面上下顺槽支承应力分布规律进行了系统的分析研究。结果表明,该工作面矿压显现不剧烈,工作面选用的支架较为合理,同时指出了开采过程中存在的问题,为该工作面的高效安全生产及接替工作面的布置提供了理论和现实依据。     

煤柱宽度对综放面围岩应力分布规律影响

护巷煤柱宽度及巷道相对工作面位置的不同,将引起巷道围岩应力重新分布和岩层移动的差异,对回采巷道稳定性及其维护有重要影响. 以谢桥煤矿1151(3)综放面地质技术条件为背景,采用计算机数值模拟并结合现场实测研究,揭示了煤柱宽度变化对综放面围岩应力分布及变化规律的影响.研究表明,综放回采巷道护巷煤柱宽度的变化,不仅使煤柱内应力分布规律不同,而且使得相邻工作面煤体内应力分布规律也不同,二者应力分布随煤柱宽度变化而转移;巷道维护状态是工作面煤层和煤柱内应力场共同作用的结果,护巷煤柱的合理宽度应小于巷帮实体煤内应力向煤柱内转移的临界宽度.     

回采工作面超前矿压显现特征及控制分析

针对谢一矿4222(3)采煤工作面的上、下风巷和辅助上山受采动影响情况,对三条巷道的矿压显现进行了现场测试。分析了回采工作面上、下风巷内单体支柱工作阻力及巷道围岩变形等变化规律,提出了受采动影响巷道的支护措施,合理的控制了巷道围岩变形,保证采煤工作面的安全回采。     

120605下探巷矿压显现规律

现场实测,＂三软＂回采巷道掘进期间及掘进后期矿压显现规律,掌握6煤巷道受8煤回采工作面采动影响的矿压显现规律,为120605工作面进行生产准备改造支护参数及回采超前支护长度、强度的选取,并为以后矿井回果巷道的布置位置、断面和支护参数的选取有重要意义。     

无煤柱切顶沿空留巷矿压显现规律

为了掌握无煤柱切顶留巷的矿压显现规律并检验巷道支护效果,以澄合矿区董东煤矿50107工作面为研究对象,采用现场监测的手段对无煤柱切顶沿空留巷受采动影响条件下的顶板下沉规律、帮部变形规律及单体支柱受力变化规律进行了实测,并同时对切顶效果、挡矸效果及巷道稳定性进行了分析与评价。结果表明,巷道矿压随工作面的临近而逐渐增大,采动过程中靠近采空区侧的巷道矿压显现程度更为剧烈,表现出明显的非对称性特征,巷道顶板的回转运动是造成巷道非对称矿压显现的主要原因。此外,无煤柱切顶沿空留巷阶段性变化特征明显,初始变化阶段位于工作面后方0～35 m;快速变形阶段位于工作面后方35～75 m;缓慢变形阶段位于工作面后75 m以外,巷道变形及支柱受力均达到稳定状态。巷道矿压显现的主要过程集中在快速变形阶段,需加强对巷道围岩的控制。实践表明,无煤柱切顶沿空留巷采用锚网配合单体支柱的支护方式可行。     

深部矿井倾斜煤层采空区下回采巷道布置的数值模拟

为减少深部矿井倾斜煤层采空区下回采巷道的变形量和卧底量,降低回采巷道的返修率,以某矿为例,分析采空区下布置回采巷道的矿压显现规律及回采巷道位置参数,并采用FLAC^3D快速拉格朗日差分分析法进行数值模拟计算。结果表明：两层煤联合开采的下层位煤层回采巷道,应布置在上层位煤层已经稳定的采空区下;回采巷道与上层位煤体边缘之间的水平距离可通过取其在下层位煤层应力降低区域与下层位煤层小变形区域的取值范围的交集获得。该研究为采空区下回采巷道的位置选择提供了可靠的理论依据。     

近距离煤层同采巷道混合布置参数分析

为探讨近距离煤层同采时回采巷道的布置方式与参数,分析了近距离煤层回采巷道不同布置方式的优缺点及适用条件,根据泉店煤矿东翼11采区的地质赋存条件及矿井生产现状,确定其近距离煤层回采巷道采用混合布置方式。依据上煤层开采后采空区边缘与下煤层巷道之间的弹塑性分布区与应力梯度分布状况,以及巷道围岩表面变形量,分别确定下煤层上巷相对上煤层上巷向上平错20m,下煤层下巷相对上煤层下巷向上平错10m。在泉店煤矿东翼11采区首采面进行近距离煤层同采巷道混合布置的应用与实测,现场实测表明巷道变形量得到有效控制,说明其同采巷道布置合理。     

综放沿空留巷覆岩运动规律及监测研究

为了研究三软煤层综放开采条件下沿空留巷的矿压显现规律,以国投新登煤矿31061工作面为研究对象,采用CDEM数值模拟软件、现场矿压及围岩移动监测和留巷工业性试验相结合的方法,研究了三软煤层综放采场侧向覆岩移动规律及矿山压力的时空变化规律,并对沿空巷道变形及矿压进行了现场监测。结果表明:31061工作面开挖到9.6,20,30 m时,分别发生了直接顶初次垮落、基本顶初次来压和第一次周期来压,开挖过程矿压显现较为强烈,应力分布主要集中于工作面前方20 m左右,工作面上覆岩层存在明显的三带特征;工作面后方留巷根据矿压显现特征可以划分为:压力缓慢升高阶段、压力快速增加阶段和压力稳定阶段,采空区后70 m左右是进行二次维修的合理位置。根据矿压显现特征分别提出了留巷过渡段临时支护方案和维修后正常段支护方案,现场工业试验表明利用临时支护渡过动压影响阶段,然后巷道进行二次维修并替换为正常支护,可以保证留巷围岩稳定,满足生产的需求。     

基于FLAC3D数值模拟一次采动巷道地压显现及围岩破坏

以申南凹矿1021—20采场为模型,运用FLAC3D有限差分数值计算方法进行了数值计算,模拟分析了一次采动影响下30 m矿柱和20 m矿柱回采巷道围岩的应力分布、位移变化和塑性区分布,并对采动超前影响范围进行了模拟。通过现场监测、数值分析认为申南凹矿回采巷道的地压显现与围岩破坏与采场相似。     

悬移支架工作面采动对巷道支护影响规律研究

采用FLAC3D三维数值计算分析;应用YTL-130型圆图自记仪、HC-45型压力盒、JSS30A收敛计,对回采工作面实施矿压观测;采用MCJ-10锚杆测力计、CM-12测力锚杆对顺槽巷道锚杆工作状态及力学性能进行测试。通过对观测数据处理分析,研究工作面矿压显现规律及采动对顺槽巷道支护的影响规律。评价整体悬移支架的适用性,分析锚杆支护结构的合理性。从而,评价巷道支护现状与采动影响因素,优化巷道锚杆支护参数,为煤矿安全生产管理提供科学依据。     

倾斜特厚煤层综放开采回采巷道围岩应力分析

通过对倾斜特厚煤层陈家沟煤矿1205工作面回采过程中回风顺槽和运输顺槽支架载荷的实测研究,揭示了在实际回采过程中巷道围岩的应力显现特征,得出了回风顺槽的压力要大于运输顺槽压力、回风顺槽巷道两帮压力大于顶板压力、运输顺槽工作面侧压力大于采空区侧压力等结论,为下一工作面的安全生产提供了依据,同时也为相同条件下的矿井巷道支护提供了参考。     

回采巷道开掘位置和时间分析

为了得出回采巷道合理的开掘位置和时间,通过分析支承压力分布情况,得出了煤体处于弹性状态和煤体边缘进入塑性状态时回采巷道开掘位置和时间,以期对设计过程中沿空送巷和留巷有指导意义.     

厚煤层错层位开采的实际应用

沿空留巷充填体及沿空掘巷煤柱直接支撑顶板是导致区段巷道底臌的原因之一,且维护困难,成本高昂。加之留巷充填时工艺复杂,影响了煤矿科学开采。以西山镇城底矿错层位开采为例,对其巷道布置及回采工艺进行分析。工作支架阻力及两巷超前压力等实测结果表明,工作面矿压显现由完全沿空进风巷至沿顶板回风巷呈单调递减,错层位开采进风巷超前支承压力小于回风巷,完全沿空进风巷的变形量略大于沿顶板回风巷。其回采率显著高于传统的留保护煤柱开采方式。     

孤岛煤柱综放开采冲击危险性研究

我国煤矿各种"孤岛"采场中,有大量的全部区段回采结束后留下的采区煤柱类"孤岛"采场,由于采场中分布有大量的废旧巷道,导致开采难度增加,而二面或三面,甚至四面采空使得矿压显现十分突出,冲击矿压的危害显著增加,煤柱中的旧巷及断层使得"孤岛"采场开采面临的问题和安全隐患都更加突出。针对杨村煤矿315工作面面临三面采空、旧巷密布及断层横穿等诸多不利因素,从地质条件、采矿影响两个方面来分析315面开采的冲击危险性。     

复杂条件下厚煤层回采巷道围岩动态变形规律研究

以某矿107工作面顺槽为依托,完成了锚杆(索)支护参数设计和FLAC数值仿真分析,分析了受工作面动压影响回采巷道围岩的变形规律,设计了现场监测方案,开展了围岩动态变形规律现场研究。FLAC模拟和现场监测结果表明:受动压影响的厚煤层中回采巷道围岩变形距工作面不同距离可分为小变形、中变形和大变形三个不同区段,对于不用的变形区段应采取针对性的支护措施,以保证围岩的整体稳定性。     

弱化顺槽顶板降低工作面侧向应力的模拟研究

针对工作面瓦斯尾巷难以维护的一类工程问题，采用三维有限差分法模拟研究了弱化顺槽顶板岩层对屯兰矿综采工作面采动侧向应力分布的改善规律。研究结果表明，随着对顺槽顶板岩石弱化程度的提高，工作面侧向支承应力峰值降低，影响范围减小。即工作面侧向巷道的稳定性将随着对顺槽顶板硬岩层的弱化程度提高而得到有效改善。     

沿空留巷矿压显现周期性机制研究

沿空留巷保留巷道中的矿压显现存在强烈区和缓和区周期性交替的现象,通过建立沿空留巷结构力学模型,分析了此现象与工作面端头弧三角形悬板的关系。研究表明:周期来压时,工作面顶板断裂会在沿空巷道上方产生弧三角形悬板,悬板最大悬顶距对应位置的巷道矿压显现相对强烈,并且随工作面推进矿压显现强烈区以周期来压步距为步距跳跃前移。在上述研究基础上,提出弧三角形悬板位置预测与实测方法,并以东滩煤矿3203工作面沿空留巷为工程背景,通过矿压观测对矿压显现程度周期性现象和弧三角形悬板位置进行了验证,提出了分阶段不等强支护方式,为留巷滞后支护设计提供了依据。     

43307工作面过42煤残余煤柱矿压显现规律数值模拟研究

通过对榆家梁煤矿43307工作面矿压显现的分析,建立工作面回采计算模型,利用数值模拟方法研究工作面推进与工作面压力分布情况,并给出矿压显现的几何量值,为工作面安全生产和巷道合理支护提供科学的理论指导。同时,通过多种矿压观测手段分析了工作面开采过程中的采场来压规律及过应力集中煤柱的矿压规律,对该矿区其他相同条件工作面及类似条件下回采采场围岩控制具有工程决策意义。     

淮北芦岭煤矿受采动影响巷道矿压显现规律

本文主要是对淮北芦岭煤矿八二采区部分巷道矿压显现观测的阶段总结,主要内容是:采区及巷道维护概况,观测内容及观测方法,机巷,岩石集中巷和部分大巷矿压显现规律的分析,以及改善巷道维护条件的措施。