沿空留巷巷道底板破坏规律分析

为了研究沿空留巷巷道底板破坏规律,确保巷道的稳定性,分析了巷道底板塑性区扩展规律以及确定围岩破坏程度指标,采用FLAC^3D数值模拟软件,对沿空留巷巷道底板破坏规律进行了分析,研究了煤柱及沿空巷道底板塑性耗能比率变化规律。研究得出,沿空巷道掘进期间,巷道底板产生较大的塑性区,其底角的塑性区高于底板中线的塑性;靠近实体煤柱侧的巷道底角变形破坏范围和变形破坏程度低于靠近采空区侧的巷道底角变形破坏范围和变形破坏程度。     

厚煤层回采巷道开挖位置选择数值模拟

利用数值模拟软件,分析了厚煤层中巷道不同开挖位置时巷道围岩的稳定性。运用FLAC3D数值模拟软件建立了三维数值计算模型,对沿顶板和底板掘进巷道进行了数值模拟分析。分析了巷道开挖后巷道围岩的位移场、应力场分布和围岩塑性区分布。分析表明,在厚煤层的情况下,巷道布置在顶板的塑性区范围小于在底板时的范围,2种布置方式的应力分布特征变化不大,沿底板掘进时,帮部和顶板的垂直和水平位移都较大。总的来看,巷道布置在顶板优于布置在底板。     

大断面巷道围岩控制技术研究

1301工作面两回采巷道为大断面巷道,变形速度快,支护效果不够理想,顶底板和两帮变形速度和位移量都非常大。数值模拟分析了回采巷道围岩变形规律,分析结果表明:随着应力增高系数的增加,煤巷顶板下沉量和两帮移近量加剧,尤其是底板拉应力塑性区较大。巷道宽度一定时,随着巷道高度的增加,顶底板的塑性区保持不变,两帮塑性区增加,采取锚网索优化设计后,巷道围岩变形得到有效控制。     

王庄煤矿大断面巷道的破坏特征及模拟分析

基于王庄煤矿6207工作面地质概况,分析了大断面巷道围岩的主要破坏特征,模拟了同一宽度不同高度巷道的变形破坏规律,结果表明:随着巷道高度的增加,巷道顶角处塑性区范围逐渐减小,巷道底板的塑性区分布范围没有明显的变化,而巷道两帮的塑性区范围在逐渐增大;巷道顶板位移的变化趋势是先增大后减少,巷道底板的位移基本上没有大的变化,巷道两帮的位移逐渐增大,并且高度超过3 m后围岩位移变化趋势明显加剧。     

综采开采煤层底板破坏特征分析研究

以5-103工作面为研究对象,理论分析巷道底板塑性滑移破坏的规律,通过计算得到巷道底板最大破坏深度和破坏位置。采用FLAC3D分别模拟工作面运输巷底板软岩不同厚度围岩变形量、塑性区和最大主应力。模拟结果显示,随着底板软岩厚度的增加,底板变形破坏量增大,表明底板软岩是导致巷道底板破坏的主要原因。     

孤岛工作面层状底板回采巷道底板破坏特征分析

曙光煤矿煤层底板层理发育,1208孤岛工作面回采巷道底板受支承压力影响大,引发底板产生剪切滑移。基于岩体力学理论,计算了巷道底板的破坏深度,分析了不同阶段孤岛工作面底板破坏的区域;运用FLAC3D软件分析了巷道围岩在不同回采阶段的支承压力集中系数,根据塑性区分布特征,得出了孤岛工作面回采期间巷道的破坏类型、巷道底板的破坏类型和破坏深度。     

基于塑性区扩展的煤层巷道变形破坏影响因素分析

为了分析煤层巷道赋存条件对巷道围岩变形破坏的影响,选取煤层厚度、顶底板厚度、顶底板岩性、煤层瓦斯压力作为分析因素,利用FLAC^3D数值模拟软件进行正交试验,得到不同赋存条件下煤层巷道围岩塑性区情况,分析了各因素对塑性区扩展的影响程度。研究表明：影响煤层巷道围岩变形破坏程度的因素从高到低依次为煤层厚度、煤层瓦斯压力、底板厚度、底板岩性、顶板厚度、顶板岩性,其中煤层厚度和煤层瓦斯压力对围岩变形破坏有显著影响并呈正相关;当顶板厚度30 m、煤层厚度15 m、底板厚度15 m、顶板岩性为泥岩、底板岩性为粉砂岩、煤层瓦斯压力为0.7 MPa时,煤层巷道围岩塑性区最大半径最大,巷道最易发生变形破坏。     

断层影响下深部巷道交叉点围岩破坏特征及支护

为了研究断层对巷道交叉点围岩破坏及位移的影响,根据巷道塑性区半径及周边位移公式得出深部巷道围岩变形破坏的影响因素,如高地应力、围岩强度、断层破碎带等,运用FLAC~(3D)模拟巷道交叉点周边应力场分布,发现应力场在巷道穿越断层时受到破碎围岩的影响而产生不连续现象,同时断层构造导致围岩破碎,使底板岩层强度变弱,底鼓问题更加突出.设计了4种不同的支护方案,结合巷道塑性区半径对不同长度的锚杆及有无U型棚架的支护效果进行比较分析.研究分析及模拟结果表明:巷道穿越断层时底板变形量大于顶板变形量;锚杆长度大于塑性区半径时锚固效果较好;锚网索喷+36U型棚支护方案能有效改善巷道变形.     

动压下综放沿空掘巷底鼓控制技术

为研究动压下综放沿空掘巷底鼓机理及控制技术,以余吾煤业S1202工作面为研究对象,通过对底板受力情况进行分析,得出巷道底板岩层塑性区发展深度公式;然后分析了动压巷道底板变形破坏特征,研究表明巷道底板岩层呈非对称性变形,由此提出合理的底鼓控制技术。     

采动影响下煤巷围岩变形破坏运移规律及其支护技术研究

为了确保矿井巷道的稳定性,采用理论分析和数值模拟相结合的方法,理论分析了围岩与支护共同作用特性以及支承压力带宽度与煤层采厚和开采深度的关系,模拟了支护前后巷道沿X、Y方向上的位移变化以及塑性区分布。研究得出,随着开采深度和煤层厚度的增加,支承压力带宽度逐渐增大;当采用联合支护状况下,巷道顶底板变形量最小,塑性区最小,表明该支护方案能够到达稳定岩层的作用。     

岩巷过断层破碎带联合支护技术的应用

断层破碎带围岩具有松散、软弱等特征,强度低,易膨胀和发生塑性流变,增加了岩巷掘进与支护的困难。西峰仑煤矿-380 m水平东大巷过地质破碎带时采用砌碹＋拱形支架＋底板捣制＋壁后注浆联合支护技术,根据1年的观测,巷道帮部最大水平位移20mm,顶底板最大移近量4mm,有效地控制了破碎带巷道的变形。     

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。     

下山穿煤巷道的围岩应力分布及变形破坏规律

基于新光集团淮北刘东煤矿下山穿煤层巷道的地质赋存条件,采用UDEC数值模拟方法,分析了埋深、煤层厚度、水平地应力及岩层角度对巷道围岩的应力分布及变形破坏规律。分析结果表明,顶底塑性区是沿着垂直于岩层的方向分布,两帮塑性区是沿煤层分布的方向分布;巷道围岩中的煤体最易发生破坏,且煤层越厚破坏就越严重;随着埋深增加,巷道表面位移量显著增大,塑性区范围扩大,顶底板的破坏程度尤为明显;随着侧压系数的增加,巷道围岩塑性区的分布范围由两帮向顶底板转移,造成巷道两帮塑性区范围呈缩小的趋势,而巷道顶底板、两底角、两肩的围岩塑性区范围呈扩大的趋势;随着岩层角度的增加,垂直应力分布由“椭圆形”分布向“矩形”分布转变,两帮煤体内的塑性区范围有明显的增加,底板变形破坏程度加大。     

不同底板支护方式下深部巷道底鼓控制技术研究

为了研究不同底板支护方式下深部巷道底鼓控制技术,理论分析了巷道底板控制技术,然后采用FLAC^3D模拟软件,模拟分析了3种不同底板支护方式下深部巷道底鼓控制技术,采用反底拱锚固梁+锚索技术和U型钢全封闭支架技术,巷道底板变形量分别减少了80%和81%,巷道底板塑性区范围得到控制,在底板形成了一圈具有自承能力的“承载圈层”。研究为深部巷道底鼓的控制提供了技术支持。     

深井巷道底板岩体破坏机理及变形过程研究

为对深井巷道底鼓进行有效防治,需对底板岩体变形破坏机理进行研究,掌握底板岩体运移演化规律。利用弹塑性力学理论计算了巷道底板岩层的抗弯刚度和压曲临界载荷,得出了不同底板裸露长度、不同底板厚度情况下的压曲临界载荷曲线;以滑移线场理论为基础,以煤矿现场实测数据为参考,分析了底板岩层塑性区内岩体的运移演化过程,得出了塑性区内岩体的运移路径。     

基于FLAC~(3D)的顶板和两帮强度对底鼓影响的数值模拟研究

巷道围岩是由顶板、两帮、底板构成的一个完整的结构体。为了防止在深部开采时巷道底鼓的发生,要加强巷道底板的稳定性,对底鼓进行有效的控制。结合潞安集团屯留煤矿实际情况,通过数值计算软件,模拟了在不同强度顶板和两帮的条件下,底板塑性区、底板水平应力和底鼓量的情况。结果表明,在一定的煤矿地质条件下,巷道顶板强度愈大,底板塑性区愈小,底板中的水平应力愈大,底鼓量愈小;煤体强度越大,底板塑性区越小,底板中的水平应力越大,底鼓量越小,反之,底鼓量越大。回采巷道的顶板和两帮煤壁的性质直接影响了巷道底板的稳定性,控制顶板和两帮对防治底鼓起到重要作用。     

不同顶板沿空巷道的力学特征分析

为了找到适合于坚硬顶板沿空巷道锚杆支护体系,采用数值模拟计算的方法,对软、硬顶板围岩条件下沿空巷道的塑性区分布和围岩变形变化规律进行了研究。结果表明:软弱顶板的沿空巷道在顶板、两帮和底板中都出现了塑性区,而坚硬顶板沿空巷道周边围岩的塑性区分布主要集中在两帮和底板。这表明坚硬顶板沿空巷道支护的关键在于两帮。     

矿井巷道底臌变形机理与控制研究

针对常村煤矿2101工作面巷道底板变形量大的问题,通过FLAC3D数值模拟分析,得出巷道的底板移近量数值和现场监测底板移近量几乎保持一致,且由巷道塑性区分布,可知底板破碎程度较大。基于此,提出在现有支护体系下,补充"反底拱+注浆+锚杆"的底板支护体,对巷道底板进行加固。     

条带开采充填对底板变形的影响分析

针对充填对底板变形的影响,基于地基塑性变形区边界方程求解思想,提出了充填和无充填时底板塑性区边界方程,据此确定塑性区范围。结合实例分析,比较了充填和无充填时底板塑性区大小,研究了充填对底板变形的影响,得出了充填减小时煤柱下底板塑性变形区域,为更好地利用条带充填开采技术,指导底板巷道合理布置与底板维护,提高煤炭开采率,减少煤矿安全事故提供了依据。     

倾斜煤层软岩巷道底鼓机理分析及控制技术

 以清水营煤矿110202工作面辅助运输巷为研究对象,分析倾斜煤层巷道底鼓的主要因素,并根据巷道外接圆理论和郎肯土压力理论,建立倾斜煤层巷道底鼓力学模型,推导出倾斜巷道底板围岩压力公式,得出倾斜巷道底鼓力学机制：巷道顶板和两帮松动岩体的垂直应力向底板传递产生水平挤压应力,在底板形成主被动塑性区,被动塑性区内的底板围岩压力大于围岩强度时,底板破坏并向巷道临空区移动,形成底鼓。提出倾斜煤层巷道底鼓控制的“顶板—两帮—底板”系统结构支护方式,并运用到清水营煤矿110202工作面辅助运输巷,数值模拟结果显示：该方法能够有效的控制倾斜煤层巷道底鼓的发生。