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.     

深井大断面交岔点加固机理及应用技术研究

根据深井井底车场交岔点断面大、裂隙水大、复合顶板和围岩松软的特点,通过数值模拟分析了不同支护条件下交岔点围岩塑性区发展范围和围岩变形特性,得出塑性区分布范围,阐述了不同支护条件的机理,提出了顶板锚索补强和化学注浆加固交岔点的方案,有效封堵了顶板砂岩裂隙水和控制了围岩变形,并得到工程实践的验证。     

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。     

综放大跨度三心微拱形开切眼围岩破坏机理与控制技术

针对松软厚煤层综放大跨度开切眼围岩控制难题,以魏家地煤矿2303工作面开切眼为工程背景,采用数值模拟与现场实践相结合的方法,提出了三心微拱形开切眼断面形状,探讨了三心微拱形开切眼围岩应力分布特征及破坏机理,并与矩形切眼对比分析。结果表明:三心微拱形开切眼的肩角和顶板受力均匀,能够将顶板垂直应力传递到两帮,肩部所受压应力明显减小,未出现较大应力集中现象;肩角附近围岩主要受到压剪破坏,破坏区域集中,呈"蝶形"分布;顶板围岩受到拉剪破坏,破坏区域面积减小,围岩相对稳定;且弧形顶板、肩角有利于锚杆安装。基于三心微拱形开切眼围岩破坏特征,提出了锚杆-锚索-锚网联合支护的围岩控制技术,顶板下沉量减少50%,两帮移近量减少55%;在2303工作面进行工业性试验,现场实测顶板下沉量为170 mm,两帮相对移近量为220 mm,围岩控制效果良好。     

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。     

水平爆破波作用下采空区顶板累积破坏效应分析

采空区上部进行爆破作业时,爆炸应力波产生的水平爆破波将会对采空区顶板及其围岩形成动力加载,采空区顶板及其围岩将会出现累积破坏。当这种累积破坏积累到一定程度时,将导致顶板突发性冒落和塌陷,对采空区上方作业人员和采掘设备构成潜在安全隐患。基于现场实测的水平爆破波速度时程曲线,构建FLAC3D三维数值计算模型,考虑在机械施工设备荷载的影响下对采空区顶板施加水平爆破荷载,揭示水平爆破波作用下的采空区顶板和采空区围岩损伤破坏区域的发展、应力集中程度变化情况,并通过监测点位移变化曲线,揭示了在水平爆破波反复作用下,采空区顶板及采空区围岩的动态变形响应特征和渐进位移累积效应。为保障类似工程的安全施工,提供了理论基础和技术依据。     

薄煤层坚硬顶板采场围岩体三维应力状态的ADINA研究

以四川省达竹矿务局白腊坪煤矿薄煤层坚硬顶板采场为研究对象，应用ＡＤＩＮＡ结构分析有限元程序，在西门子计算机上模拟了０３１８工作面及其围岩的三维应力状态，得出该矿薄煤层坚硬顶板采场围岩的三维应力分布及其顶板的破坏规律。     

高瓦斯破碎围岩综放工作面顶板管理技术

为解决高瓦斯矿井破碎围岩综放工作面顶板支护困难的问题,本文采用理论分析和现场实践的方法,对工作面顶板垮落性进行研究,分析表明围岩破碎及采动影响是造成顶板大面积垮落、难以支护的主要原因,并提出了相应的治理措施,保证了矿井安全高效回采。     

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。     

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。     

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s1...     

煤巷大厚度泥岩顶板围岩裂隙演化规律数值试验研究

运用数值试验系统,研究了煤巷大厚度泥岩顶板围岩裂隙萌生-扩展-贯通-破坏的演化规律。根据围岩裂隙的分布和演化,结合地质力学与环境条件,揭示出大厚度泥岩顶板垮落是由于煤帮上方的剪张裂隙及顶板上方的水平裂隙所形成的裂隙拱造成的,提出大厚度泥岩顶板煤巷支护的三个主要特点:及时封闭围岩、加大锚杆支护系统刚度、锚杆(索)沿裂隙方向斜向布置。研究结果有利于了解巷道围岩内部破裂的产生和发展规律,为巷道锚固方案的选择和锚固参数的优化提供了依据,可为类似条件矿井的支护提供理论依据与应用性指导。     

脆性岩石三轴卸荷实验研究

根据煤矿现场复杂高应力脆性围岩巷道顶板变形、破坏实际，对其岩石试样进行了卸荷破坏三轴实验，研究深部复杂高应力脆性破坏围岩的变形、破坏机理及其力学特性。实验研究结果表明，在深部复杂高应力环境下，中等稳定脆性围岩巷道顶板破坏属于卸荷不平衡力引起的变形破坏，必须采用围岩一支护体之间的刚度、强度、变形相互耦合支护技术，才能有效防止巷道顶板发生剪切、错动或断裂破坏。     

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。     

复杂破碎围岩状态下大断面巷道稳定性综合分析

复杂破碎围岩状态下大断面巷道开挖后,巷道围岩出现应力集中。受开采扰动的影响,岩体强度大大降低,围岩呈现不稳定变形破坏,如冒顶、片帮等,给煤矿安全生产带来极大威胁。依据我国西部强震区复杂围岩环境下某煤矿大断面巷道顶板离层、巷帮压力等监测数据,结合钻孔窥视,围岩松动圈监测系统,对该区顶板离层、巷帮压力变化规律进行了声-光-电多元指标参数综合研究,较全面的对复杂破碎围岩状态下大断面巷道的稳定性进行综合分析。     

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。     

基于M—BUS总线控制下顶板观测系统优化

正一、概述顶板离层是巷道围岩变形和破坏的主要形式之一,对于锚杆支护巷道来说,顶板离层则是最大的安全隐患。当顶板离层超过一定范围,即表明顶板处于非稳定状态,如果不及时采取支护措施,便会发生冒顶等恶     

荣泰煤矿坚硬顶板采场支护控制技术研究

采用理论分析、现场实测、数据分析的方法,研究了荣泰煤矿10104工作面坚硬顶板运动特征及矿压显现规律、采场动压影响下覆岩结构及其围岩运动特征、坚硬顶板支护控制技术措施,为相似条件下的采场围岩控制技术提供了参考。     

无底柱分段崩落法开采顶板围岩崩落机理

以武钢程潮铁矿西区开采为工程背景,采用现场钻孔监测与相似材料模型实验相结合的方法,对无底柱分段崩落法开采过程中顶板围岩的变形和崩落规律进行了系统研究.首先,结合矿体赋存条件、地层结构和开采进程,设计两个钻孔实时监测顶板围岩的崩落规律.其次,以模型相似理论为基础,确定了所要研究模型的剖面和几何尺寸,设计制作模型,采用百分表、压力传感器和近景摄影测量等手段监测模型的应力、应变和破坏特征,并对百分表数据、应力盒数据、围岩位移和围岩破坏裂纹进行系统分析.研究成果初步揭示了金属矿山无底柱分段崩落法开采过程中,顶板围岩崩落机理和地表沉陷的基本规律.     

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。