综放沿空掘巷合理位置及控制技术

采用理论分析方法,建立了沿空掘巷的结构力学模型,推导出“内应力场”宽度表达式,确定了合理的沿空掘巷位置,预计了沿空巷道围岩变形量,进而确定巷道断面参数。提出顶板高强度高预应力锚杆支护和高强度锚索加强支护、减小窄煤柱帮锚杆间距和实体煤帮二次支护的非对称综放沿空掘巷围岩控制技术,采用系统信息设计方法确定了锚杆支护参数,成功地应用于工程实践。     

基于煤柱应力实测的沿空掘巷煤柱宽度留设与围岩控制技术

针对复合顶板沿空巷道煤柱合理尺寸难以确定及支护困难等问题,以泊江海子矿3-1煤层一面三巷布置的工作面为工程背景,采用理论分析和现场实测的方法,研究工作面回采后煤柱应力的分布规律。现场实测结果表明,工作面回采后煤柱应力沿侧向可分为低应力区和高应力区,低应力区距采空区边缘距离为14.5m,高应力区距采空区边缘距离为14.5～20m,最大应力峰值为29MPa,考虑到煤层裂隙发育、煤壁片帮等因素,综合确定沿空掘巷煤柱宽度为9m。同时结合具体地质条件进行沿空掘巷支护方案设计及矿压观测,巷道支护实践表明,试验巷道采用所确定的煤柱宽度及锚索网支护参数后,巷道围岩稳定,实现了工作面安全高效开采。     

基于实测地应力的综放沿空掘巷锚杆支护参数优化

地应力是巷道围岩发生变形破坏与运动的根本动力,因此在地应力实测的基础上,对综放沿空掘巷锚杆支护参数进行优化设计。首先,采用应力解除法进行了地应力实测,在此基础上,采用FLAC~(3D)对综放沿空掘巷锚杆支护参数进行模拟计算。通过对比分析提出了巷道的优化支护方案,并进行现场应用。在应用过程中,对巷道围岩变形进行监测。     

深部高应力沿空掘巷非对称支护技术

为了解决深部高应力影响区沿空掘巷支护难题,以郭屯煤矿-808 m四采区辅助轨道巷为例,分析了巷道变形破坏特征及其影响因素,提出采用"高强高预应力让压锚杆+锚索+金属网+带梯"的非对称锚网索支护方案,并对支护方式和支护参数进行优化。采用有限差分软件FLAC3D,对深部高应力扰动围岩沿空掘巷所采用的非对称支护方案进行了数值模拟,与原方案相比,巷道围岩应力显著降低,顶底板和两帮收敛变形得到有效控制。现场应用及观测结果表明,在深部高应力影响区沿空掘巷采用非对称锚网索支护技术,对围岩应力重新分布起到了较好的作用,达到了理想的巷道围岩控制效果。     

窄煤柱沿空掘巷支护技术的应用

以山西岚县昌恒煤焦有限公司4103工作面窄煤柱沿空掘巷为背景,根据该公司煤层赋存情况,沿空掘巷的变形破坏规律和围岩稳定性,采用大断面沿空煤巷锚索桁架非对称支护方案,设计了顶帮锚杆、锚索桁架的支护工艺,对于各种支护材料参数做明确细致的要求。现场结果表明,强化沿空一侧支护强度,桁架的应用能有效控制沿空一侧顶板的移近、变形;有效提高了煤炭资源回采率,降低了工作面吨煤成本,销售收入增加近4 000万元,经济效益显著。     

同忻矿特厚煤层小煤柱 沿空掘巷分段支护设计研究

为确定同忻矿特厚煤层大采高综放面沿空掘巷巷道合理支护方案,达到改善回采巷道压力显现和提高资源回收率的目的,采用理论计算、数值模拟、工程类比及现场监测等方法进行综合研究.通过理论计算确定煤柱采空区侧应力降低区宽度和沿空掘巷小煤柱宽度;通过数值模拟得出侏罗系遗留煤柱垂直应力对5205巷的影响,从而将5205巷煤柱上方分为采空区和煤柱影响区,在这两个区分别进行锚杆索及组合锚索的相关方案设计;通过现场实测来验证支护设计的合理性.为今后同忻矿乃至其它类似条件生产矿井的小煤柱合理支护提供有效参考.     

软弱顶底板沿空掘巷围岩控制技术

在现场调查和理论分析的基础上,根据最小应力原理确定了东怀煤矿3I01工作面进风巷沿空掘巷小煤柱宽度.同时,针对软弱顶底板条件下沿空掘巷小煤柱护巷围岩变形特征和应力场分布特点,提出了以控制"大结构"稳定为核心的锚杆、金属网、H型钢带、锚索和桁架锚索的非对称联合支护技术.通过数值模拟和现场应用验证了小煤柱宽度的合理性以及提出的技术对软弱顶底板沿空掘巷巷道围岩稳定性控制的可靠性,对软弱顶底板条件下的沿空掘巷及其围岩控制技术具有一定的参考价值.     

坚硬顶板条件下小煤柱沿空掘巷支护参数优化

根据大同煤矿集团公司四台矿51215巷道地质条件,研究确定小煤柱沿空掘巷合理支护参数。试验巷道掘进初期支护效果较差,沿空煤帮最大变形约1100 mm,实体煤帮最大变形约500 mm,沿空帮短钢带严重扭曲,未能达到支护要求。通过优化支护参数,确定试验巷道采用锚杆、锚索配合钢筋梯子梁及金属网进行支护。现场实测表明,优化支护参数能够满足工作面安全生产的要求。研究成果为复杂地质条件小煤柱沿空掘巷提供了一定借鉴。     

深部充填开采沿空掘巷围岩偏应力演化与控制

以邢东矿深部高水充填工作面沿空掘巷为工程背景,采用FLAC3D模拟采高3.0~5.0 m时沿空掘巷围岩最大主偏应力的演化规律及塑性区响应特征。结果表明：①沿空掘巷围岩实体煤帮存在偏应力峰值带,煤柱内的偏应力峰值区位于3.0~4.0 m处,且巷道左下侧和左上侧分别存在偏应力低值区;②随着采高的增加,煤柱内偏应力峰值区和峰值都逐渐减小,而实体煤内偏应力峰值带有逐渐向右上侧扩展的趋势;③在采高增加过程中,巷道围岩塑性区的范围逐渐增大,且其扩展增大的方向与偏应力峰值带扩展的方向一致。据此,提出高预应力强力锚杆（索）支护系统对深部充填开采工作面沿空掘巷进行控制,并结合偏应力分布特征确定合理支护参数。现场应用证明该技术有效控制了围岩变形,实现了深部充填开采条件下沿空掘巷的稳定性控制。     

再论负煤柱巷顶沿空掘巷合理位置及其围岩主动控制原理

负煤柱工作面采空区弧形底板下方的巷顶沿空掘巷长期惯用架棚被动支护，劳动强度大、成本高、成巷慢，限制了该技术的推广和升级。为此，在大量前人相关研究基础上，以开滦集团唐山矿负煤柱开采实践为背景，采用现场实测、理论分析和数值模拟，重新分析论述了负煤柱巷顶沿空掘巷合理位置及其围岩主动控制原理。结果表明：(1)负煤柱工作面来压强度表现出中部最大、上部次之、下部最小的非对称分布的倾向分区特征，采空区矸石呈现出下部充实、中部充满、上部悬空的非对称堆积形态，下部充实区显著缓解了支承压力影响，为弧形底板创造了良好的应力环境优势。(2)揭示了负煤柱工作面弧形底板下巷顶沿空掘巷内错距离不同时围岩破坏区与弧形底板破坏区的联通规律，巷顶煤体较薄时，巷顶易产生裂隙并不断与其上采空区底板裂隙沟通导致巷道顶板失稳。(3)最佳布巷位置位于上区段弧形底板正下方，既可保留足够顶煤用于锚杆索支护，又可避开上区段采空区左侧应力集中区及应力变化剧烈区。(4)给出了基于自稳隐形拱理论的巷顶沿空掘巷主动支护设计原理，推导了巷顶沿空掘巷的自稳隐形拱表达式，揭示了该自稳隐形拱的非对称特征，最大拱高位于巷道中轴线偏左0.1 m处。研究可为...     

硫磺沟煤矿原岩应力实测与分布规律研究

硫磺沟煤矿采用应力解除法进行了5个原岩应力测量,通过对原岩应力量值、方位、倾角、埋深等因素的综合分析对比,得出矿井地应力分布规律和特点,为矿井巷道布置、支护设计和动力灾害防治提供了科学依据。     

工作面回采与断层活化的相互影响分析

对断层活化进行了数值模拟,并分析了断层活化与工作面回采的相互影响。得出如下规律:当断层面的切向应力达到断层的抗剪强度时,断层便进入非稳定的临界状态,此时轻微扰动便可能导致断层活化,释放巨大能量。开采引起的库伦应力增量Δσm是断层活化的主要原因,断层活化概率增益与Δσm成正比。工作面从断层上盘向断层面推进时,断层面法向应力和切向应力都逐渐增大。工作面从断层上盘向断层面推进时,整体上断层面法向应力下降,切向应力上升,这都导致了断层的活化。工作面回采与断层活化是相互影响的两个方面,工作面开采会引起断层应力场的变化继而导致断层活化,断层的活化反过来又对工作面产生影响。     

高海拔矿区地应力测量与岩爆倾向性评价

采用套孔应力解除法和空心包体三轴应变计,完成甲玛矿区井下4个水平的地应力测量,获得8组三维地应力状态数据,揭示了矿区地应力场的分布规律,建立了矿区地应力场模型。根据地应力实测数据,采用多角度、多重判据对围岩岩爆倾向性进行评价。结果表明：甲玛矿区地应力以水平构造应力为主导,属构造应力场型矿区,地应力量级属中等,井下围岩岩爆倾向性为弱~中等。研究成果对指导矿山井巷工程设计、采场布置、支护参数优化及地压灾害防控等具有重要参考价值。     

金川三矿区东部贫矿现场地应力测量及应力分析

金川三矿区东部贫矿地处于F₁₇断层以东,属于超基性贫矿。随着选矿和冶炼技术的逐步提高,三矿区东部贫矿于2004年4月份建成投产,是金川三矿区的主力采区。掌握矿山围岩应力状态,可以为采矿方法的选择、巷道的支护与施工、防止巷道大变形提供有效的科学依据。采用空心包体应力解除法对三矿区东部贫矿1200m-1450m进行地应力实测,共获得13个测点的地应力实测数据,1200m水平获得7个地应力测点,1250m-1450m水平获得6个地应力测点。通过分析地应力实测数据表明,井下1200m～1450m水平最大主应力量值为13.0～21.1MPa,属于中等应力水平。部分测点的最大水平主应力倾角超过20°,最大达到-57°表明该地区应力状态较为复杂,应力作用方式发生改变,水平应力为主导的趋势已不明显。     

矿井作业人员工作压力形成系统研究

本文主要分析了在矿井这一特殊工作环境以及煤炭企业组织背景之下的矿井作业人员工作压力形成系统,主要包括矿井作业人员工作压力源指标分析、矿井作业人员工作压力构成要素分析和维度划分.并在此基础上,构建了矿井作业人员工作压力结构图,以期能够促进后续实证研究的延续,并为煤矿企业提出矿井作业人员工作压力控制及管理策略提供指导性建议.     

采动应力监测系统的设计

提出了采动应力监测理论,开发研制了采动应力监测系统,并进行了采动应力场监测实践,针对冲击危险工作面进行了监测和预测。监测实践表明,采动应力监测系统能够准确监测采动影响条件下工作面前方煤岩体的应力变化,据此能够有效评价工作面前方冲击危险区的冲击危险等级,为冲击矿压预测与防治提供了先进、适用手段。     

液压支架部件应力分区计算修正法

提出对液压支架部件在不同工况下分区计算修正的方法；阐述了如何利用大量的支架试验应力记录，从部件单区的试验应力和计算应力之间求得计算应力修正系数．这种方法通过数十个试验支架的验证，效果较好，计算出来的应力与试验应力的差值一般在计算应力值的±２０％以内．该计算方法可用于液压支架的试验应力分析及液压支架的设计计算．     

基于采动应力监测的深部动力灾害预测技术

随着浅部煤炭资源的日益枯竭,煤炭开采逐步向深部发展。深部煤岩体所处的"三高一扰动"的特殊地质力学环境,导致用传统的围岩支撑压力分布曲线确定应力分布形态必然会出现较大偏差。本文通过对采动应力的理论分析,得出垂向采动应力的异常是引起工作面前方煤岩体采动灾害的重要原因。设计了采动应力监测方法,利用采动集中应力梯度实现了不同测点应力传感器监测值的可比性,并提出了采动应力监测范围应尽可能大和测点布置方案。     

初始应力场对爆破效果的影响

通过对存在不同初始应力场的几种材料的室内试验和地下矿山爆彼实例的分析，发现初始应力场对爆破效果有很大的影响。初始应力场的存在改变了爆轰波的传播规律，同时，对裂纹发展起着导向作用。正确认识和掌握初始应力场的规律，通过合理布置炮孔位置，正确选取爆破参数，可以大大提高工作效率。减少资源损失和改善爆破效果。     

煤矿井下应力场类型及相互作用分析

基于原岩应力场与采动应力场,提出支护应力场的概念,即支护在围岩中产生的应力场与在支护体内部产生的应力场,并指出3种应力场构成了煤矿井下综合应力场.在井下实测数据的基础上,研究了煤矿井下原岩应力,特别是构造应力的分布特征;采用数值模拟方法,分析了掘进工作面、巷道及采煤工作面周围应力分布特征与规律,采动集中应力的大小;计算了预应力锚杆支护、单体液压支柱及金属支架在围岩中产生的应力场.分析计算了锚杆杆体、托板及钢带等支护构件中的应力大小与分布特征,并对比分析了原岩应力、采动应力及支护应力的量值.论述了原岩应力场对采动应力场的影响,以及采动应力场与支护应力场的相互作用与关系.