冲击地压工作面爆破卸压效果的数值模拟

随着煤矿开采深度增加，综放开采回采巷道易发生冲击地压危害。研究综放工作面回采巷道冲击地压发生机理，结合工程实例，运用FLAC^3D软件模拟综放面回采。分析了采用卸压措施前后煤层顶底板及两帮煤体移动变化规律、深部煤岩体受栽及变形破坏规律、煤层应力变化及转移规律。研究结果对防治冲击地压有一定参考价值。     

薄煤层上行开采顶板巷道活动规律及支护

小河嘴煤矿2016(24)工作面为201采区24煤层首采面,24煤层厚度为0.3~0.75 m,厚度不稳定,瓦斯含量高,顶板为坚硬的中粒砂岩,在开采时伴有淋水,工作面顶板管理较为困难,月推进度仅为8~30 m,长期达不到设计产量,针对以上诸多问题,矿对上行开采进行了可行性研究,确定对顶板巷道的采用"锚杆+锚索+金属网+钢筋梯"的组合支护方式进行了支护。实践表明:上行开采顶板巷道活动可分为起始活动区、强烈活动期和活动衰退期;加强支护后两帮移近量明显减少,顶底板移近量减少不明显,说明巷道顶底板变形以底板变形为主,在锚网索联合支护作用下,使巷道顶板压力向巷道两侧深部转移,降低了两帮压力,利于巷道两帮稳定。上行开采顶板巷道不同支护区顶板绝对位移量不大,与煤层下沉量相接近,说明上行开采巷道顶板位移较为准确的反映了顶板覆岩的活动情况。     

深部巷道构造应力作用下岩爆过程的数值模拟

针对深部巷道岩爆现象,结合华丰煤矿深部开采的冲击地压问题,采用FLAC-Dynamic进行了深部巷道岩爆动力学计算分析.计算结果表明,发生岩爆时,巷道围岩的速度曲线和加速度曲线出现突变.在水平构造应力的作用下,巷道可能岩爆的过程是先从巷道的两帮开始,然后迅速扩展到巷道的顶、底板的过程.     

底锚支护技术在深井高应力围岩巷道中的应用与实践

随着矿井开采深度的不断加大,井下巷道的矿压显现日趋明显,已经制约矿井安全生产。针对东海煤矿五采区32#层左十三路开采垂直深度已达1150米的采煤工作面,在左十二上回风巷超前应力区和上区段采空区残余应力释放区相叠加范围内,巷道表现出顶板破碎、两帮移近量大、底鼓严重现象。对巷道受动压影响下的巷道底鼓机理,巷道顶底板岩性分析,回风副巷与变电硐室采取底板锚固支护方式控制巷道底鼓,通过现场实践应用,取得了较好的效果。     

胡家河矿回采巷道变形及超前应力分布规律

受综放工作面开采影响,回采巷道的围岩变形破坏规律与超前支承应力影响范围既是巷道支护设计与优化的重要参考,又是矿井冲击地压防治与预测的前提。以彬长矿区胡家河煤矿402102综放工作面泄水巷为工程背景,采用理论分析、数值模拟与现场实测相结合的方法,分析煤层巷道受开采扰动影响造成的围岩变形破坏情况,揭示回采巷道超前支承应力峰值影响范围及超前支承应力影响范围。结果表明：泄水巷超前采动影响范围为工作面前方90 m范围内,且高层位岩层的位移要大于低层位岩层的位移;在一次采动影响阶段,泄水巷顶底板塑性区范围为1.25 m,两帮塑性区范围为1.0 m;泄水巷超前支承应力峰值影响范围实测值10 m,理论值11.4 m,模拟值12 m;泄水巷超前支承应力影响整体范围实测值100 m,理论值103.03 m,模拟值108 m。研究结果验证了理论模型的准确性与数值模拟方法的可靠性,为矿井同等地质条件放顶煤工作面的回采巷道支护优化、冲击地压防治提供重要参考。     

浅谈注浆锚索在华亭煤矿的应用

华亭煤矿250103工作面自开采以来,工作面及两顺槽经常受强矿压的影响,由于250103回风顺槽比邻250101工作面采空区,巷道变形尤为严重,尤其是部分巷道反复多次遭受强矿压冲击,巷道两帮及巷顶煤体极为破碎,高强度的锚网支护已不能满足巷道支护要求。在此现状下,华亭煤矿引进注浆锚索,并在实际应用中取得了较好的成效。     

采掘工作面冲击地压防治

在巷道周围或工作面顶底板附近,打集束卸压孔,大量取出岩煤,在垂直钻孔的围岩断面上形成一个呈多孔状的弱面,在空间中形成一系列空岩管覆盖或围绕在一定距离的巷道周围或工作面顶底板中.当集中应力作用于巷道围岩时,首先破坏该弱面结构消耗能量,破坏后的该弱面会中断或减弱应力传递,井导致应力集中区向两侧深部岩体转移(采空区或较安全位置),保护巷道不产生或减少两帮挤进和底鼓.当发生地压冲击时,集中应力主要作用于两侧深部煤岩体,从而保护采掘巷道和局部工作面,确保人员设备安全与生产连续进行.     

“三软”煤层回采巷道围岩灾变机理

为解决"三软"煤层回采巷道围岩控制难题,以大雁矿区典型"三软"煤层回采巷道为例,采用理论分析和数值模拟的研究方法,分析"三软"煤层回采巷道围岩灾变影响因素,研究了围岩灾变机理。结果表明:掘进期间,回采巷道两帮破坏程度大于顶底板,两帮以剪切破坏为主,最大破坏深度约1.2 m,顶底板发生拉伸破坏,最大破坏深度约0.6 m;回采期间,回采巷道顶板破坏程度大于两帮,底板破坏程度最小,顶底板以拉剪破坏为主,顶板最大破坏深度4.0 m左右,两帮以剪切破坏为主,最大破坏深度2.0 m;掘进及回采期间,两帮初始最大破坏深度均位于帮角部位,顶板初始最大破坏深度均位于帮角附近,掘进期间应重点加强两帮帮角围岩灾变控制,回采期间应重点加强帮角附近顶板围岩灾变控制。     

深井软岩巷道底鼓的防治

随着我国煤炭开采深度不断增加．巷道所处的岩层的岩体性质多具有软岩性质,应力也随之增大,巷道底鼓问题日趋突出。底鼓是指受采掘工程的影响。巷道顶底板和两帮岩体产生变形并向巷道内产生位移;造成巷道底板向上隆起。底鼓所导致的巷道断面缩小,阻碍运输和行人、妨碍矿井通风,严重制约着煤矿的安全生产。一、现状分析     

基于岩体时间效应的深部变间距骑跨采巷道稳定性模拟

针对深部变间距骑跨采中工作面与底板巷道的不同空间位置关系,采用FLAC3D软件对考虑岩体时间效应时巷道垂向压力的影响范围、位移变化形态及塑性破坏程度进行了分析。研究结果表明,层间距对巷道顶底板及两帮相对移近量影响明显,且层间距对巷道两帮相对移近量的影响更大,同时层间距越大受动压的影响越弱,围岩收敛变形越小、底鼓量越小;围岩位移变化受岩体时间效应的影响程度随着煤层间距的增加而弱化;不同煤间距条件下,不同时间区间,其岩体的时间效应影响程度也存在差异。     

坚硬顶板条件下无煤柱切顶成巷技术

传统煤柱护巷开采方式受资源浪费、作业不平衡等因素困扰严重,且煤柱留设造成应力集中易导致巷道变形失稳.为维护巷道稳定、缓解工作面采掘接续、提高煤矿效益,对金达煤矿16#煤16610工作面实施无煤柱切顶成巷技术.结合理论计算与现场实际,确定出合理的切缝及爆破参数;并在巷道超前支护、顶板预裂爆破、挡矸等工艺基础上进行柔帘设计密封采空区,指导金达煤矿在坚硬顶板条件下无煤柱切顶成巷技术的实施.分析工程效果可以得出:切顶成巷技术下巷道顶底板最大变形量为258 mm,两帮为172 mm,可节省359.37万元.     

条带开采中巷道的变形规律

为了揭示条带开采下巷道的特殊变形规律，通过某矿一条条带开采巷道的顶底板及两帮闭合变形的实测结果，结合实验室相似模拟实验的结果，采用最新的岩层移动理论——关键层理论及一般矿压分析理论——顶板回转理论等对现场监测及实验室实验的结果进行了系统分析研究。发现了一些前人未曾揭示的规律．条采巷道闭合变形将出现两个极值，其距离大于普通开采巷道。因此，巷道应在前方峰值压力第二次采动影响时加强支护。这些都可对类似条件下的巷道支护提供重要参考。     

采用工作面超前注水法提高跨采底板巷道围岩稳定性

在蒋庄煤矿3下煤层710工作面实际跨采工程中,为降低上部工作面超前支承压力峰值对底板巷道的影响,提出工作面超前注水法。通过分散上部工作面开采形成的超前支承压力,降低支承压力峰值,避免过大的应力峰值集中传递到底板巷道围岩而导致底板巷道围岩失稳。结果表明,超前注水后,煤体强度降低23%,底板巷道的顶底板移近量最大160mm,超前影响距离为70m,达到预期效果。     

深部厚煤层大孤岛煤柱工作面冲击危险性评价研究

围绕深部厚煤层大孤岛煤柱布置工作面所面临的冲击危险性问题,对开采环境地应力、开采方式、工作面及巷道布置方式和巷道支护技术等方面进行了分析和研究。根据同类采面工作面超前和侧向支承压力变化规律。以实际地质条件和煤柱工作面环境为背景,进行了冲击地压危险区域的划分,最终建立了赵各庄煤矿深部厚煤层大孤岛煤柱工作面冲击地压危险性评价体系,为安全开采提供了可靠依据。     

深孔聚能预裂爆破切顶卸压机理与应用

为解决悬顶导致的煤柱及邻近巷道高应力和大变形问题,结合工作面顶板地质条件,提出深孔聚能预裂爆破切顶卸压专项方案,采用数值模拟及现场试验对卸压效果开展综合研究。研究结果表明,煤层顶板在切顶后垂直应力减幅为21.62%,预裂切顶措施可显著降低煤柱及邻近巷道围岩应力水平。试验发现,炮孔内轴向贯穿裂缝明显,可实现采空区顶板及时垮落。顶底板在切顶后累计位移量减幅达59.27%,巷道两帮及顶底板移近变形得到有效控制,煤柱垂直应力增量显著降低。实践证明,采用深孔聚能预裂爆破切顶卸压效果显著,可大幅提高作业效率,为类似矿压防治工程提供借鉴。     

7～9m急倾斜厚煤层Z型通风工作面的矿压显现规律

根据长沟峪煤矿煤层地质条件,结合7~9 m急倾斜厚煤层Z型通风工作面整体悬移组合支架的工作阻力变化特点,对开采块段顶板压力变化情况进行现场观测与数值模拟分析。结果表明:Z型通风工作面运输巷道和回风巷道的超前加强支护范围为距离工作面12 m范围;回风巷道应力集中区域为工作面上方6 m范围;合理的区段放煤高度为14 m。现场观测与数值模拟结果相符,为同类煤层顶底板移动规律及开采方法研究提供了依据。     

软岩开挖卸荷变形及支护效果的数值模拟

金川Ⅱ矿区岩体属于高应力软岩,文章研究了深部软岩巷道开挖卸载过程中围岩变形及支护效果等问题,通过建立3D有限元模型对巷道开挖进行动态模拟,并对巷道不同支护情形下的围岩变形进行对比分析。结果表明:巷道开挖卸载引起周围岩体应力释放,致使围岩向巷道径向挤压,产生的最大位移达到13.1cm,影响巷道的安全使用;采用U型钢+底部反拱共同支护后,对巷道两帮及顶板的支护效果比较明显,巷道两帮围岩的水平位移减少6.1cm,顶板围岩的沉降范围减少,且围岩应力释放速度减缓,但对巷道底板围岩的支护未达到要求,底板隆起值增加1.5cm;采用全断面喷锚支护后,巷道顶、底板处围岩的竖向位移显著减小,同时巷道两帮围岩水平位移也相应减小,但围岩应力释放的速度加快。     

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。     

平顶山矿区深部巷道围岩蝶形破坏机理及 控制对策

以平煤六矿戊二轨道上山为工程背景,通过理论分析、数值模拟和现场试验等方法,对巷道围岩变形和破坏特征展开深入研究,阐明了巷道围岩蝶形破坏机理:受工作面开采扰动的影响,临近巷道的围岩应力场重新分布,围岩主应力方向旋转使蝶形塑性区的方向发生改变,致使巷道顶底板和两帮中部塑性区的深度增加,极易发生"蝶叶"型冒顶、片帮和底鼓等灾害.基于蝶形破坏机理,有针对性地提出新支护方案,通过对比,在支护效果上,新支护方案比原支护方案有了明显的提升,基本满足巷道使用需求.     

矿井工作面开采底板破坏规律钻孔电法测试分析

煤层开采过程中工作面底板岩层变形与破坏特征可利用物探方法进行综合测试与判断。淮南潘北矿3煤层距底板灰岩层较近,现场利用底板巷道布置钻孔电法测试系统,根据煤层开采进度进行实时监测,获得了煤层开采过程中底板岩层电阻率值变化过程参数,结合背景值对比分析获得了岩层破坏特征规律认识。结果表明,该工作面3煤层顶分层开采破坏深度为14.5 m左右,其结果动态、可靠。