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。     

巷道顶板事故预防及断面优化探讨

本文分析了掘进巷道断面形式的影响因素,阐述了地质预报和井下实际的地质构造对煤矿巷道掘进中断面优化的作用;提出适合特殊地质条件下,掘进巷道合理断面形式、断面设计参数及正确的井巷支护;从而可以有效的控制巷道围岩变形,预防煤矿巷道掘进中的冒顶事故。     

大倾角薄煤层切顶成巷无煤柱开采技术

沿空留巷技术是实现无煤柱开采的主要技术措施之一,是实现减少掘进成本,提高资源回收率,缓解采掘接替紧张的关键技术。为解决我公司柏林煤矿045采区各区段回采巷道取消区段煤柱,实现无煤柱开采,实现沿空护巷,减少巷道顶板压力、变形严重、二次维修等技术难题,在该面试验采用深孔预裂爆破切顶技术。通过该技术实现改变巷道顶板与采场顶板作为整体岩梁结构在运动上的连续性,弱化顶板岩梁活动压力对沿空巷道顶板压力的传递作用,在采场顶板周期来压作用下,采空区顶板沿着预裂面在巷旁切落,切落的矸石则隔断老塘并支撑上位移动岩层,达到减小沿空巷道围岩压力的目的,实现巷道稳定。留巷后,巷道断面能够满足通风、行人和设备安装运输,取得了良好的经济效益。     

急倾斜破碎中厚矿体诱导冒落法进路位置实验研究

针对急倾斜破碎中厚矿体,依据沿脉进路诱导冒落法开采方案,通过物理模拟实验,采用回收率、贫化率数量指标和经济指标综合分析方法,研究了沿脉回采进路位置与矿体倾角的关系.实验结果表明:采用上、下分段沿脉进路同时处于最佳位置时的布置方式,回收指标较好;矿体倾角不同,进路至下盘距离与矿体厚度的比值对回收率、贫化率的影响程度不同;回采进路所处的最佳位置随矿体倾角的减小逐渐向矿体下盘移动;当矿体倾角小于75°时,不适合应用该方案.结合实验结果与开采条件,确定了最佳回采进路位置,为同类矿山提供借鉴.     

综采工作面大断面全煤巷道支护技术实践研究

开采实践证明,大断面煤巷综采面顶板容易冒顶,巷道两壁容易片帮脱落以及发生巷道底鼓,影响巷道正常功能。通过加强对大断面的观测和检测,通过改变大断面巷道形状、支护参数、优化施工工艺等三个方面来加强对大断面的支护,能够改善大断面巷道稳定性,增强综采面的经济效益和安全系数。本文通过实践经验,对综采工作面大断面全煤巷道几种支护技术进行了分析探讨,为进一步增强大断面巷道稳定性提供借鉴参考。     

巷道卸压法应力迁变规律及卸压参数的确定

北?河铁矿-95 m水平4#采场进路联巷及回采进路在掘进过程中或成巷后不久就发生片帮冒顶,采用密集的U型可缩式金属拱架仍未能控制住巷道围岩的变形与破坏.利用flac3d数值模拟的方法研究了不同卸压高度和宽度下采场进路应力分布状态,模拟结果表明,卸压对巷道不同部位的不同应力具有不同程度的卸压效果,卸压可有效降低仰拱处剪应力及巷道仰拱、两帮和底角的最大主应力,巷道顶底板的最大主应力随卸压工程的开挖而增加,卸压宽度对卸压效果影响显著,在北?河铁矿条件下卸压工程超出巷道边界1~2 m为宜.根据数值模拟结果和-80 m分段回采界线的位置,确定卸压工程范围,采用房柱法进行卸压后,采场的应力集中程度得到有效降低,安全回采矿石15万t,并为高应力矿山开采提供了卸压开采的新思路.     

深部大倾角大断面软岩巷道快速掘进

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,深部大倾角大断面软岩巷道快速炮掘支护技术,解决了深部巷道过破碎带一些技术难题,实现了深部巷道安全优质高效掘进,合理科学的施工技术方案的实施,使巷道施工单进、工效提高到一个新水平,巷道掘进速度比原来提高了一倍,解决了矿井持续性生产的现实问题。     

深埋沿空巷道支护参数设计研究

本文在分析某矿某面深埋沿空的地质特征基础上,开展沿空巷道支护参数设计,采用数值模拟分析了支护断面,优化了断面形状,最终设计了深埋沿空巷道的支护参数,为类似条件下巷道支护设计提供了有效参考。     

顶板冒顶隐患测试仪的设计与实践

阐述了冒顶隐患探测仪的测试原理,详细分析了探测仪压力传感器、数据处理模块等主体结构的设计依据与过程,介绍了顶板冒顶隐患测试仪适用条件、安装及操作过程,并在中煤集团五家沟矿进行了实践研究,通过对所得数据进行分析,详细准确地得出了顶板岩层的破碎情况,了解了巷道冒顶隐患程度,为顶板补强支护设计、支护设计修正等提供了重要的依据。     

煤巷锚带网及工字钢加强支护技术研究与运用

煤柱高应力区及复合顶板、天然焦火成岩顶板巷道,采用锚网梁支护可以增大巷道使用断面,并且采用主动力,增加巷道围岩强度,减少巷道变形量,减少巷道修护工程量。但是锚网梁支护的效果隐避性大,当巷道围岩塑性圈超出锚杆锚固区（或锚固区附近存在节理面）时,锚网梁的支护效果显著降低,巷道极易发生大面积冒顶事故。采用锚网梁支护配合架连锁棚复合支护,可有效控制巷道围岩变形,预防锚网支护巷道发生大面积冒顶事故,减少巷道修护量,提高锚网梁支护巷道的安全性,提高掘进单进水平。为安全施工可借鉴推广。     

高应力破裂岩体地压显现及其控制技术

小官庄铁矿进路开挖以后支护巷道破坏严重,其围岩变形为无收敛变形的情况.为掌握其地压活动规律,应用岩石破裂过程分析系统,并考虑岩石本身的蠕变特性,模拟其采用无底柱分段崩落法进路开挖过程,对进路开挖过程巷道围岩应力变化进行数值分析.结果表明:随着进路开挖,进路会出现片帮、底鼓和顶板下沉等现象;在矿岩接触带出现高应力集中,导致两进路之间的间柱破坏严重,并随着进路开挖应力逐步向新开挖两进路之间的间柱转移;开挖顺序造成边界矿体出现高应力集中,导致边界矿体难采.采用锚网支护技术有效地控制了巷道围岩的变形破坏,确保开采的顺利进行.     

构造应力对煤层顶板稳定性影响的数值分析

煤层顶板垮落是煤矿生产常见的灾害,煤层顶板稳定性预测是防治顶板事故的关键技术措施。构造应力是影响煤层顶板稳定性的重要因素之一。利用FLAC3D软件,分析在构造应力的影响下煤层顶板在采动过程中的变形破坏特征,以及不同侧压条件下煤层顶板的移动规律。结果表明,顶板破坏在岩梁中部是由下向上发展的,在一定的条件下,随着水平构造应力的增大,顶板破坏范围逐步减小,顶板岩层的位移逐步减小。     

圆形巷道围岩破坏机制解析及静动耦合响应力学行为

非等压圆形巷道围岩塑性区相关问题是影响围岩破坏失稳的重要因素。首先,基于Mohr-Coulomb破坏准则,分析非等压圆形巷道围岩塑性区边界条件,探究侧压系数对塑性区形成的影响机制。此外,利用ANSYS/LS-DYNA仿真平台对不同侧压系数下的巷道围岩力学行为进行静动载荷耦合响应数值模拟。结果表明：侧压系数的增大显著改变围岩有效应力的分布特征。有效应力场的分布特性与塑性区边界理论解具有一定的吻合性。不同侧压系数的应力场作用时,巷道围岩的变形具有显著的差异性,随着侧压系数的增大,围岩发生较大的非均匀性变形。静动耦合作用下顶板和底板的围岩破坏区域显著增加,但两帮围岩的破坏面积有减小的趋势。     

预掘回撤通道末采应力叠加效应及围岩破坏规律分析

为得到末期期间回撤通道围岩破坏控制方法,通过数值模拟对回撤通道周围集中应力与工作面采动支承压力叠加效应及围岩破坏规律进行分析,并开展了现场验证。研究结果表明：随着工作面与回撤通道距离减小,叠加应力值逐渐增加且向回撤通道正帮转移,导致回撤通道破坏由正帮侧向工作面方向移动。由于应力叠加效应增强,工作面在距离回撤通道20 m时,随着工作面推进,顶板塑性破坏由原先稀疏破坏变为密集破坏。工作面与回撤通道间的煤柱破坏前,工作面靠近回撤通道过程中回撤通道正副帮均发生破坏,且在煤柱小于5 m时正帮破坏较副帮严重,煤柱全部破坏后,顶板失去支撑,导致回撤通道顶板回转,顶底板破坏范围相应增加。控制回撤通道正帮的稳定性是控制回撤通道大变形的关键。     

深部硬岩二次应力状态下破裂的断裂力学分析

 为探索深部硬岩的开挖扰动对微裂纹延展破坏的影响关系,利用弹性力学与断裂力学相结合的理论分析方法,依据弹塑性力学的应力分解叠加等效原则和断裂力学的最大周向拉应力准则,求解出不同侧压力系数λ条件下深部巷道围岩的二次应力解析解,并推导出了极限状态下裂纹扩展长度的理论计算公式。通过建立岩石断裂力学参数模型分析发现,侧压系数λ对巷道破坏深度和周边应力场分布有着明显的影响。λ＞1时,边帮为裂纹延展破坏的主要区域,λ＜1时,顶底板为裂纹延展破坏的主要区域;在压剪应力方向一定时,裂纹延展深度与裂纹初始长度有关,与应力大小无关。     

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。     

基于Hock-Brown准则的层状岩体隧道开挖响应分析

利用Hoek-Brown准则描述岩体的强度特征,并建立相应隧道开挖的数值计算模型,分析不同侧压系数时层状岩体的变形破坏特征.研究结果表明,隧道边墙水平位移随侧压系数K的增大而增大,但当K为2.0-2.5时,位移随侧压系数的变化幅度逐渐减小;顺层岩体一侧的水平位移大于逆层一侧的水平位移;当侧压系数较小时,顶板沉降量大于底板回弹量,当侧压系数较大时,二者之间的差别较小;隧道围岩的破坏形式包括剪切破坏和拉伸破坏,当侧压系数较小时,破坏区域较小,主要位于隧道的左上部;随着侧压系数的增大,围岩的破坏区域逐渐增大,但主要部位仍位于隧道的左上部,而右上部的破坏区域较小.     

正对上覆近距离煤层强烈开采动压下巷道支护技术研究

为有效控制围岩变形和促进矿井安全生产,提出了利用桁架锚索控制破碎顶板的方法,通过大同煤矿集团公司小峪煤矿现场试验,取得了很好的支护效果,为复杂地质条件、开采动压下近距离煤层巷道支护应用提供了参考。     

论岩层移动规律与巷道布置

本文根据朱庄矿采空区钴探资料及对工作面矿压观测和顶板冒落观察结果,提出了围岩破坏的一般特征,保护层的隔水性能、岩层破坏后透水性能以及对巷道布置的影响。着重阐述了岩层移动和矿压显现规律,在布置巷道时应遵循的规则,以及选择最佳方案的理论依据。