煤矿巷道底鼓及其预防方法的边界元模拟研究

应用边界元模型,对美国犹它州某煤矿巷道底鼓问题进行了模拟研究。其研究结果表明:较大的水平地质构造应力是导致该矿巷道底鼓产生的主要原因。在此基础上进而提出了采用底板锚杆系统可以有效地防治该矿巷道底鼓的新见解。     

深部高应力下层状岩体巷道底鼓机理及控制技术

针对马路坪矿640 m深部开采出现的严重底鼓问题,对巷道围岩性质的研究、底鼓影响因素的分析和巷道原支护效果进行数值模拟,提出增设底角锚杆、底板锚杆及加筋混凝土底板控制底鼓方案,并通过数值模拟和现场观测进行效果检验。研究结果表明:围岩具有明显的偏压现象,且该矿区为遇水膨胀性、高应力环境下层状底板褶皱型和沿倾斜层理面剪切错动型底鼓,围岩性质、高地应力环境、水和支护形式是产生底鼓的主要因素,所提出的方案取得了良好的底鼓控制效果。     

膨胀型软岩巷道底鼓机理分析

根据对巷道底鼓影响因素的分析，得出巷道底鼓机理：在膨胀型软岩的特殊围岩条件下，由于水的作用使巷道底板岩层破坏范围加大，再加上集中应力的作用，最终形成膨胀型底鼓和挤压流动型底鼓。     

煤矿开采集中应力和构造应力对巷道底鼓的影响

本论文采用边界元——有限元耦合应力分析方法,对美国King No.4煤矿中第四采区巷道底鼓与采空区和水平地质构造应力之间的关系进行了探讨。基于计算结果,本文发现较大的采空区范围以及较大的水平地质构造应力是导致该区域巷道底鼓的重要原因等结论。     

巷道非对称底鼓的力学解析

探讨深部开采条件下非对称底鼓现象的影响因素和形成机制,为巷道底鼓的防治提供理论依据。根据郎肯土压力理论,建立了非对称底鼓的力学模型及分析计算简图,得到了4种非对称底鼓的破坏形式,导出了巷道底压的计算公式。通过给定部分参数,得到了极限破坏深度、底压、底压偏移角分别与松散岩体折算摩擦角和巷道宽度的关系。研究表明,岩性较差或者较为破碎的围岩以及宽度较大的巷道受非对称荷载比值的影响较大,且巷道底压会有一定的偏转。研究结果对于控制深井非对称底鼓有一定的参考作用。最后介绍了1个防治巷道底鼓的实例。     

动压底鼓巷道支护技术研究

针对古书院矿西二盘区变电所巷道围岩受采动影响存在底鼓变形的问题,对巷道底板及侧帮围岩状况进行了分析,窥视结果显示巷道围岩裂隙较多,原有的锚杆、锚索支护难以达到预期的支护效果。提出了高压注浆配合高强锚索支护的加固方案,并进行了实际工程实践,经巷道围岩表面位移监测检验,表明高预应力锚索、注浆联合支护是动压底鼓巷道安全、有效、经济的支护方式。     

松散破碎软岩巷道底鼓控制的试验研究

强烈底鼓是破碎软岩巷道支护的一个重大难题.以牛马司实业有限公司水井头矿-300东大巷底鼓控制的工程试验为例,在测试围岩矿物成分和力学参数的基础上,分析了破碎软岩巷道底鼓的机理,提出了锚网喷注的联合支护方案,并应用数值分析软件对比分析了巷道底鼓的控制效果.工程试验表明,该技术较好的控制了巷道的强烈底鼓,为同类软岩巷道底鼓控制提供了参考.图5,参8.     

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。     

加固底板控制软岩巷道底鼓数值模拟和现场试验

 随着开采深度的进一步增加,贵州开磷集团马路坪矿区深部主要开拓及采准巷道支护困难,原有的支护技术与措施失效,巷道返修率高,永久性巷道支护后存在经常性冒顶、片帮、底鼓等现象。针对开磷集团马路坪矿区深部红页岩巷道围岩严重破坏问题,通过现场调查和理论分析,提出加固底板控制巷道底鼓的措施,在原支护方案的基础上设计了3种改进方案。使用离散元软件3DEC对上述原方案及其改进方案分别进行了数值模拟计算,同时选取了100m试验巷道进行现场试验。模拟结果表明,底角锚杆可以切断底板基角部位塑性滑移线从而控制巷道底鼓,浇灌混凝土地坪并铺设钢筋网,能增强底板的韧性,保证底板围岩的整体性,可以大大提高底板围岩抵抗岩块碎胀压力的能力,防止底板围岩开裂挤出。现场测试数据显示联合支护方案减小底鼓量83%,较好控制了巷道底鼓灾害,解决了长期困扰开磷矿山红页岩巷道的支护难题。     

煤矿深层地质构造区巷道围岩控制技术初探

在煤矿开采过程中,巷道围岩出现形变成为了影响施工效率和安全,增加施工成本的重要因素,甚至影响施工的顺利进行。对煤矿深层地质构造区巷道围岩采用适当的控制技术有助于加强巷道围岩的稳定性,减少危险性事件的发生。该文就煤矿深层地质构造区巷道围岩的控制难题,初步探究了煤矿深层地质构造区巷道围岩控制技术,以求为今后煤矿地质构造区巷道围岩控制提供新的,有意义的理念和方法。     

复杂地质条件下急斜厚煤层巷道变形特征

在急倾斜煤层的综放开采过程中,巷道变形与失稳对安全生产影响极为严重。乌鲁木齐矿区地质条件极为复杂,主采煤层均为急倾斜特厚煤层,地压活动强烈,煤岩接触带巷道局部变形、冒顶与底鼓严重,且有局部垮塌现象。通过对大洪沟矿+555B1～B6巷道围岩松动范围进行监测分析与评价,其巷道总体稳定性较好,因其处于煤带转折附近,地质构造复杂,煤层错位、松散、破碎。     

大埋深跨采巷道变形机理分析

巷道受采动影响时,应力重新分布,围岩处于卸压状态,导致巷道变形严重。针对这一现象,在华恒煤矿-1000m水平副暗斜井,利用现场实时在线监测数据和数值模拟计算,分析了跨采巷道随采煤工作面推进的变形破坏规律。监测数据表明,巷道变形包括顶板下沉、两帮移近和底鼓,其中底板变形破坏最严重。数值模拟分析得出,跨采后的巷道底板和右帮塑性区范围比跨采前有较大增长;在巷道顶底板处,围岩垂直应力处于卸压状态,水平应力出现应力集中现象。垂直应力的卸压和水平应力的横向作用是造成巷道底鼓的力学原因,底板没有采取支护措施是造成底鼓的直接原因。     

深井三软煤层巷道围岩控制技术与工程实践

以丰城矿务局尚庄煤业有限公司-650 m水平西运输上山为例,采用理论分析和现场试验的方法,研究了深井三软煤层巷道的变形破坏机理,认为深井三软煤层巷道围岩是由顶板、底板、两帮组成的复合结构体,两帮和顶板稳定性对底鼓有较大影响,在提高巷道围岩整体稳定性的同时,加固两帮和项板能够较好的控制底鼓.因此,提出固帮强顶的深井三软煤层巷道围岩控制技术.该研究成果已成功应用于工程实践,并取得了良好的支护效果.图4,参6.     

深井大断面破碎带巷道锚网梁索喷联合支护设计应用

徐州矿区夹河煤矿-1010 m采区开掘以后,矿山压力显现剧烈,巷道底鼓、两帮位移较大,影响巷道正常使用。通过锚网梁索及喷浆加固围岩技术,改变了围岩的力学性质,对失修巷道取得了良好的支护效果,对类似的巷道控制巷道变形及后期维护有一定的借鉴作用。     

高应力巷道锚喷注复合支护的研究及工程实践

本文针对四矿矿井深部高地应力巷道支护现状及围岩特点,总结深井高地应力巷道支护原则,提出采用锚网喷——锚索喷注浆复合支护技术控制深井巷道围岩的持续变形和底鼓,并在工程实际中进行了支护实践。     

围岩注浆加固技术在孙疃南翼轨道大巷底鼓治理的应用

结合孙疃矿-545m南翼轨道大巷实际情况,在底鼓治理实践中提出底鼓控制的研究思路,通过消除或者减少巷道底板无效加固区,使各项支护与围岩组成可靠的承载结构,对底板进行有效加固,可以有效控制巷道底鼓的发生.通过锚杆支护结合浅孔密注充填注浆和深孔强化注浆,成功解决了孙疃矿-545m南翼轨道大巷的支护问题,取得了明显的技术经济效益,对此类巷道支护具有指导意义.     

软弱破碎围岩运输巷道变形机理及修复支护

为解决井下软弱破碎围岩巷道的支护问题,以巴鲁巴铜矿580 m水平运输巷道为研究对象,对巷道稳定性进行监测,分析巷道的变形特征及其影响因素,认为应力集中、围岩软弱破碎、支护强度低以及水的影响是巷道变形的主要影响因素。对巷道变形机理进行研究,建立巷道力学模型,在此基础上结合现场实际提出"钢拱架+长锚索"联合支护方案。使用FLAC3D对修复前后巷道稳定性进行模拟分析。研究结果表明:修复后巷道应力集中区域远离巷道表面,巷道围岩塑性区域面积下降40%。对巷道进行修复并对其稳定性进行监测,60 d内巷道两帮最大收敛变形量为39 mm、顶板最大下沉量为50 mm,没有明显的底鼓发生,巷道变形得到有效控制。     

利用图像变换处理巷道底鼓模拟试验数据

深埋巷道底鼓由于矿井深度增加，地应力加大，岩石呈现明显的流变性质，利用蠕变模拟试验和白光数字散斑图像变换手段，研究了巷道底鼓的发生原理和底板加固、底板切缝两种防治方法；探讨了底板加固、底板切缝后，巷道围岩变形、应力分布和支护应力随时间的变化规律破坏方式；同时分析了底板加固、底板切缝的参数对底鼓灾害的影响程度。     

巷道底鼓的研究

本文叙述了矿山巷道发生底鼓的若干原因,并分析了影响巷道底鼓的因素。文中还列举了许多实际使用控制底鼓的方法,提出一个控制底鼓的新概念和方法。     

巷道压曲性底臌的机理与控制

巷道围岩控制是深部资源开采中的关键问题,而要攻克深井软岩巷道支护的难关,就必须首先研究底鼓的机理及其防治措施。巷道底臌有挤压、压曲、膨胀和剪胀等形式,压曲底臌是最常见的一种形式。根据巷道围岩本构关系,建立了压曲底臌力学模型及分析计算简图,根据弹性力学薄板理论,导出了压曲临界载荷计算式。研究表明,临界载荷与厚跨比关系密切。这对于控制底板层状岩体压曲型底臌有一定的参考作用。分析了防治压曲底鼓的有关研究成果,最后介绍了2个防治巷道底鼓的实例。