沿空留巷巷道底板破坏特征及影响因素分析

针对沿空留巷巷道底板变形严重等问题，分析了沿空留巷巷道底板破坏特征及影响因素，以山西2个矿作为研究对象，分析了沿空留巷巷道底板破坏特征，主要分为5个阶段，主要为掘进稳定期、一次采动前支撑影响期、一次采动后影响期、一次采动后稳定期和二次采动前支撑影响期；然后采用FLAC^3D数值模拟软件，对沿空留巷底鼓影响因素进行分析。研究为沿空留巷巷道底鼓的治理提供了理论基础。     

基于FLAC3D的沿空留巷巷道底板变形规律分析

为了研究沿空留巷巷道底板变形规律，理论计算了沿空留巷底板变形，主要包括弹塑性变形产生的底鼓量、扩容产生的底鼓量、流变产生的底鼓量以及遇水产生的底鼓量；然后采用FLAC^3D数值模拟软件，分析了不同采动位置处沿空留巷底板的应力分布、沿空留巷巷道塑性区变形规律。采用“十”字交叉法对一次回采前超前影响期巷道围岩变形情况进行了分析。     

松软煤层沿空掘巷围岩变形破坏规律研究

采用现场实测及数值模拟的方法,以恒源煤矿Ⅱ616沿空风巷为工程背景,对松软煤层中沿空掘巷围岩变形破坏规律进行了研究。结果表明,松软煤层中沿空掘巷两帮内挤变形约为顶底板移近的1.89～2.5倍,且煤柱帮移近变形占两帮总位移的60%左右,实体煤帮变形趋于稳定时间明显早于小煤柱帮。同时通过对围岩塑性破坏场的分析,揭示了沿空巷道的实体煤侧肩窝为沿空巷道的应力集中区及支护的关键部位。     

干河煤矿沿空掘煤柱宽度研究

以干河煤矿2126工作面回风巷进行沿空掘巷为工程背景，通过现场调研和资料分析，采用理论计算、数值模拟和工程实测的方式对深井条件下沿空掘巷时矿压显现规律进行了研究。对掘巷过程中的巷道变形量、塑性区发育程度及垂直应力进行监测统计，研究沿空掘巷时巷道变形特征和煤柱破坏规律及深井条件下沿空掘巷时巷道围岩的变形情况。     

综采放顶煤沿空留巷矿压规律分析

以山西晋城地区首个综采放顶煤沿空留巷为研究背景,对沿空留巷二次回采过程中的巷道变形和顶帮压力变化进行系统分析,得出无煤柱开采过程中的矿压变形规律:沿空留巷回采时巷道变形以顶底板移近量为主,其中,顶底板变形以顶板臌起为主,两帮变形以煤帮上侧臌出为主;沿空留巷推进前200 m段时,巷道压力区域主要表现在距煤壁超前支护20 ...     

回采工作面中间巷围岩稳定性研究

采用理论分析和数值模拟方法,研究了中间巷受采动影响下应力场、位移场及塑性区分布特征。分析了不同时步下中间巷及工作面塑性区分布规律、中间巷应力场分布特征及顶底板位移响应。研究结果表明:中间巷周围煤岩体支承压力与沿空巷道和中间巷所夹煤体的宽度成反比,且随着中间巷与沿空巷道的夹角的变化而变化。中间巷在45°时巷道顶底板变形量最小,135°时帮部峰值应力集中系数最小。模拟塑性区结果显示,工作面实体煤以剪切破坏为主,而煤柱则以拉伸破坏为主。2种不同状态的塑性区体积在150°时最小,但与135°相差不大。结合理论及数值模拟分析,中间巷应以135°为最优角度。     

遗留煤柱下近距离特厚煤层临空掘巷合理煤柱尺寸北大核心

选择合理的护巷煤柱尺寸是临空掘巷成功和安全的前提;以某矿30503工作面为背景,采用理论分析、数值模拟和现场实践相结合的方法,对上覆遗留煤柱和本煤层相邻采空区条件下临空掘巷区段煤柱的合理尺寸进行了研究。结果表明:通过理论分析遗留煤柱沿底板应力变化规律,确定区段煤柱留设尺寸范围应在7~10 m之间;运用数值模拟分析了不同煤柱宽度条件下临空巷道煤柱应力和变形破坏规律,综合理论分析和数值模拟得出留8 m煤柱合适。现场监测结果表明,留8 m煤柱时,临空巷道顶板最大变形量为359 mm,两帮变形量为66 mm,巷道围岩变形稳定,能够满足现场实际生产要求。     

综采工作面沿空掘巷巷道合理布置研究

为了确保沿空留巷巷道稳定性,研究了综采工作面沿空掘巷巷道合理布置,理论分析了沿空掘巷煤柱荷载,介绍了沿空留巷巷道布置原则,采用数值模拟软件,研究了沿空留巷煤柱宽度留设对巷道稳定性影响及巷道沿不同层位掘进时巷道垂直应力、塑性区分布以及巷道围岩变形。研究得出,沿空留巷煤柱宽度留设宽度为20 m,巷道沿顶板掘进更容易支护。     

极近距离采空区下部煤层窄煤柱宽度的确定

采用数值模拟的方法,研究了极近距离煤层群下煤层工作面沿空掘巷留设不同宽度煤柱时巷道的塑性破坏、煤柱和实体煤侧垂直应力、巷道围岩变形情况。结果表明:随着煤柱宽度增加,煤柱中央的垂直应力呈现先增大、后减小趋势,其中5~7 m宽度煤柱中央的垂直应力相对较大,3~5 m宽度煤柱边缘垂直应力最小。随着煤柱宽度增加煤柱边缘垂直应力不断增大,在煤柱宽度达到7 m时最大,而实体煤侧的垂直应力相对变化不大。进一步的数值模拟研究表明,巷道的塑性破坏程度、围岩变形量在留设7~9 m煤柱时效果最佳。综合考虑得出了下煤层开采护巷窄煤柱的合理留设宽度为8 m。     

综放工作面沿空侧巷道煤柱宽度优化

以山西晋城煤业集团某矿北翼二采区N2102回风平巷为工程背景,基于原有留设煤柱宽度20 m条件下,沿空侧巷道受邻近工作面回采扰动影响围岩的变形破坏特征,通过现场钻孔窥视及理论计算分析,确定了覆岩侧方位断裂线位置位于煤柱体上方靠近煤柱帮侧。通过FLAC3D数值软件对4种不同煤柱宽度的应力-塑性区分布情况进行了模拟。模拟结果表明,留设5 m宽的小煤柱做为N2103工作面沿空侧的护巷煤柱效果最佳。对于N2102回风平巷,通过非对称性的优化补强支护,提高对巷道围岩的控制效果。     

动压对底板巷道围岩变形破坏规律研究

为了研究动压对底板巷道围岩变形破坏规律,以动压影响底板巷道为对象,采用理论分析和数值模拟相结合的方法,开展了动压条件下巷道围岩弹塑性力学分析和底板巷道围岩变形破坏规律研究。研究得出,动压条件下塑性区的范围比静压条件下大1.2倍,巷道表面位移量比静压条件下增大2.4倍;随着工作面的推进,巷道围岩等效应力峰值逐渐增大,并且远离巷道表面,塑性区和破裂区呈非对称性、极不均匀,底板、左拱部和右拱部产生了“三角形”裂隙分布,围岩变形破坏呈现“倒花盆”型。研究为沿空动压巷道支护方式的确定提供了依据。     

复杂应力下巷道底鼓控制关键技术研究

针对回坡底煤矿1021软岩巷道底板变形失稳问题,旨在研究其底鼓变形机理,并提出合理的底鼓控制方案。采用了理论分析、现场监测、数值模拟、井下应用等研究手段,详细研究了巷道底板围岩非对称受力分布状态、底鼓非对称变形分布状态及底鼓控制技术。研究结果表明:1021巷道处于上部采空区遗留煤柱底板破坏范围内,距离煤柱远的一侧位移速度更快;底板围岩受力非对称性,导致非对称性变形,巷道底板近煤柱侧水平变形量为近胶带侧1.2倍,近胶带侧底板垂直变形量为近煤柱侧的1.5倍;靠近煤柱侧采用卸压法改善应力环境,近胶带侧采用加固法控制围岩变形,因此提出了卸压孔和加固孔相结合的底鼓控制方案,并确定了相关孔位的具体技术参数。将该方案应用于井下巷道现场,防治段底板变形量与未防治段相比大幅减小,20 d后变形趋于稳定,底鼓控制效果显著。     

基于FLAC3D的深部巷道支护围岩稳定性研究

为了验证某煤矿巷道支护设计是否满足矿井支护要求,采用FLAC^3D数值模拟软件,研究了巷道周围煤岩体应力分布、巷道周围煤岩体塑性区分布、巷道周围围岩体变形规律以及巷道支护中锚杆、锚索轴向力分布。研究得出:巷道顶底板围岩变形为31 mm,巷道两帮变形量为22 mm,巷道右侧锚杆受力明显大于巷道左侧锚杆受力,巷道围岩出现失稳破坏。因此,在进行最终巷道设计时,应增加锚杆、锚索的抗拉强度及减少锚杆、锚索的间排距,从而达到巷道围岩的稳定性,保证矿井安全生产。     

深井回采巷道底鼓变形与支承压力关系分析

为了研究深井回采巷道底鼓变形与支承压力之间的关系,以铜川玉华煤矿2407工作面回风巷道为研究对象,采用理论分析、数值模拟和现场观测相结合的方法进行分析研究.通过建立巷道底板等效载荷力学分析模型,推导出在支承压力作用下巷道底板最大底鼓量的表达式.通过FLAC3D模拟软件模拟计算得到不同煤柱宽度条件下巷道煤柱侧及煤壁侧的垂...     

综放工作面煤柱巷道软岩底板非对称底臌机理与控制

针对综放工作面煤柱巷道非对称底臌剧烈、支护维护困难、起底工程量大等难题,以大南湖一矿综放工作面煤柱巷道为工程背景,采用理论分析、数值模拟、现场试验等综合研究方法,分析了煤柱巷道围岩周边应力环境特征及其作用下的变形破坏形态。结果表明:煤柱巷道底板强度低下以及在采动影响下围岩应力环境出现非均匀现象,进而导致巷道底板塑性区出现非均匀分布,是造成非对称底臌的内在原因;底臌变形规律监测结果显示,非对称底臌程度与放煤厚度有内在联系,放煤厚度在5.9 m范围内,放煤厚度越大,基本顶岩层破断偏转角度亦越大,巷道围岩周边主应力比值、主应力旋转角度等参数越大,底板塑性破坏引起的非对称底臌变形越剧烈;底板最大塑性破坏深度位置随着主应力方向旋转角度的增加,逐渐向巷道中部位置移动,导致底臌变形最大位置分布不同,同时,煤柱巷道的这种底臌变形可控性较差,现有技术条件下企图采用高强支护是不可行的,控制上应以适应底臌变形为主;然而,当放煤厚度超过5. 9 m,基本顶岩层有沿煤柱边缘失稳切落的可能,巷道围岩应力环境趋于原岩应力状态,巷道围岩塑性区分布范围大幅降低,底臌变形较小。据此,以巷道非对称底臌规律为依据,提出了以调整采掘关系、优化巷道底臌硬化方案为主的底臌控制对策,现场应用效果良好,底臌变形量有效减少的同时,巷道底臌处理工作量亦大幅降低。     

采动巷道围岩非均匀变形特征及稳定性控制技术研究

受到原岩应力与采动应力叠加影响的巷道会产生非均匀变形,甚至发现顶板事故,采动巷道围岩稳定性控制是实现矿井安全高效开采的关键。针对长岭一号煤矿152106工作面轨道巷受到采动影响变形严重的问题,采用现场监测、数值模拟等研究方法,分析了采动巷道围岩变形特征及塑性区演化规律。结果表明：在采动影响下,巷道围岩变形呈非均匀特征,工作面前方巷道围岩变形量小于工作面后方,巷道煤柱侧变形量大于煤壁侧,顶板出现离层并且靠近煤柱侧底鼓量更大,局部可达400mm|工作面前方最大主应力、主应力比值、塑性区范围均小于工作面后方,塑性区呈椭圆形分布,巷道围岩位移量与塑性区范围具有一致性。据此提出了补强支护方案,即顶板补打锚索、煤柱对穿锚索及打设单体液压支柱,现场试验结果表明轨道巷煤柱帮变形减少了65%,巷道底鼓量260mm,工程应用效果较好。     

留底煤掘进双巷布置大采高工作面巷间煤柱尺寸优化研究

确定巷间煤柱合理尺寸是保证留底煤掘进双巷布置大采高工作面安全、高产与高效的关键所在。以某矿122106大采高工作面沿底掘进胶运巷和辅运巷之间的护巷煤柱为工程背景,对工作面生产地质条件展开现场调研,同时原位测试巷道围岩地质力学参数。基于上述原始数据理论,估算出煤柱极限强度与合理的煤柱宽度范围,通过数值试验研究手段,分析初步选定宽度煤柱条件下,二次回采阶段巷道围岩及煤柱内部应力、位移和塑性破坏特征。结果表明:煤柱的极限强度为50.48 MPa,合理的煤柱宽度为19.24~29.28 m。煤柱宽度20 m时,煤柱内塑性区是2个独立的区域;当煤柱宽度达到一定程度后,接续面回采对上个工作面侧煤柱应力影响较小,主要是对本侧煤柱影响较大;靠近煤柱侧顶板和帮部变形较大,垂直位移最大值集中在巷道肩角位置,顶板出现不均匀下沉;煤柱核区内垂直应力均小于其极限强度,能保证稳定;煤柱最大垂直应力集中在两侧,靠近采空区的位置,煤柱中部存在较明显的应力下降区域。     

花草滩煤矿轨道暗斜井变形破坏机理研究

随着煤矿开采深度的增加，U型钢被动支护难以缓解轨道暗斜井的变形。为解决轨道暗斜井巷帮移进和底鼓问题，采用数值模拟方法，分析了不同终采线位置时巷道的变形破坏规律，对煤柱宽度影响暗斜井围岩变形现象进行研究，总结出其内部应力分布规律。基于巷道塑性区演化规律，分析了暗斜井巷围岩的应力分布状态，发现巷道呈非对称性变形；此外，研究了相同应力分布特征、不同终采线时巷道变形的变化规律。研究结果表明，随着终采线距离增加，围岩最大变形量减小。     

基于FLAC3D的冲击矿压围岩变形规律研究

为了研究冲击矿压围岩变形规律,确保矿井安全生产,采用理论分析和数值模拟等手段,理论分析了动静载荷叠加作用下诱发的巷道冲击破坏形式以及巷道冲击破坏必要条件,数值模拟了不同底板条件下巷道围岩塑性区的变化规律、不同水平应力条件下巷道围岩的水平应力分布以及不同能量的动载下巷道帮部水平速度态响应特征。研究为冲击矿压防治技术的制定提供了理论基础。