“三软”厚煤层采场矿压显现规律研究

教学三矿属于三软煤层开采矿井,对其工作面进行了长达3个月的现场观测,实测了液压支柱下缩量、工作面顶板位移量、顶板的来压强度及巷道变形破坏参数,分析出了在三软煤层中,顶板变形、采场顶板运动特性及支承压力分布规律。结论显示,三软煤层来压步距不大,矿山压力显现较弱,周期来压时巷道变形量较大。针对目前顶板的支护状况和顶板潜在危险,提出了合理的支护措施,为加强工作面顶板管理、保证安全开采提供了科学依据。     

多类型复合顶板锚杆预应力场分布特征及支护优化

针对煤矿巷道顶板岩层结构的多样性与复杂性,通过大范围顶板原位强度测试和围岩结构窥视,对巷道顶板结构类型进行划分,对比分析了不同顶板类型和锚固参数下锚杆预应力场的分布特征,对复合顶板巷道锚固参数进行了优化,结果显示:晋能集团阳泉矿区主采煤层巷道顶板类型可分为软弱型、软硬相间型、下硬上软型和硬软相间型;无论是单一岩层还是复合岩层,锚杆预应力整体上呈“两拉一压”的分布特征;在复合岩层中,层理面是阻碍锚杆支护应力传递的主要因素,层理面越多,形成的有效压应力范围越小;通过施加高预紧力和使用大护表构件,可以有效扩大锚杆压应力区范围;通过调整锚固长度或锚杆长度,使层理面位于压应力较高的区域,可以有效避免巷道顶板垂向离层和水平错动。以软弱型顶板巷道为例,开展复合顶板巷道围岩锚固支护优化现场实践,验证了理论研究的可行性。     

软弱互层复合顶板动压巷道锚杆(索)破断规律

软弱互层复合顶板动压巷道支护与围岩稳定性控制一直是工程现场及科研院所研究的热点及难点问题之一。基于皖北矿区某矿Ⅱ7324N工作面回风巷顶底板岩性及工作面推进过程中巷道矿压显现规律与锚杆(索)破断特征,判定该巷道属于下软上硬的软弱互层复合顶板动压巷道。对巷道内锚杆(索)破断特征与规律分3个区域进行分析,并基于此规律简要总结降低软弱互层复合顶板动压巷道锚杆(索)破断率的措施。研究成果对于解决该类巷道支护过程中普遍存在的支护难度大、效果差等问题具有重要意义。     

含软弱夹层矩形煤巷顶板控制研究

以回坡底煤矿软弱夹层顶板条件下巷道控制为工程背景,巷道上方的软弱夹层按照距巷道的位置可以分为3种,其中当软弱夹层位于支护区边缘时顶板状态最危险。当巷道采用高性能预应力锚杆技术进行支护时,巷道顶底板及两帮变形量较小,顶板离层发育不明显,表明软弱夹层巷道控制效果较好,能够保证工作面回采工作的正常进行,同时为相似条件下的顶板控制问题提供了参考。     

丁集矿1311(1)工作面深部煤巷锚杆强化支护

丁集煤矿第一开采水平为-860 m,煤体强度低,煤巷帮部松散破碎范围普遍较大,加上顶板为厚层软弱复合顶板,矿井深部煤巷支护问题日益突出。以丁集煤矿1311(1)工作面深部煤巷为研究对象,分析了深部煤巷围岩的变形特征,提出了一套适合深部围岩控制的煤巷锚杆强化支护思路,通过实测矿压数据分析验证,所采取的支护参数有效的维护了深部煤巷的长期稳定,满足了矿井安全生产的要求。     

一侧临空巷道掘进矿压显现规律及顶板控制

根据回采工作面周围支承压力、采动引起的岩层压力分布规律理论,松动圈理论及锚杆锚索联合支护理论,为矿井第一个一侧临空巷道在相邻综放工作面回采期间快速掘进、提供顶板控制依据,选择合理支护参数、优化支护设计,跟踪整个施工过程、分析矿压显现规律,为矿井后期临空巷道顶板控制奠定坚实基础。     

软弱互层复合顶板动压巷道锚杆索破断规律研究

软弱互层复合顶板动压巷道支护与围岩稳定性控制技术一直是工程现场及科研院所研究的热点及难点问题之一。基于皖北矿区某矿Ⅱ7324N工作面回风巷顶底板岩性及工作面在推进过程中巷道矿压显现规律与锚杆(索)破断特征,判定该巷道属于下软上硬的软弱互层复合顶板动压巷道。针对巷道内锚杆(索)破断特征与规律分3个区域进行分析,总结了降低锚杆(索)破断率的措施,对解决该类巷道在支护过程中普遍存在的支护难度大、效果差等问题具有现实意义。     

煤柱内大断面复合顶板巷道围岩控制技术

为了研究顶板内软弱夹层对煤柱内大断面巷道围岩稳定性的影响及控制技术,针对昊锦塬煤矿复合顶板巷道围岩严重变形的问题,运用理论分析、数值计算并结合工程实践等方法,研究了顶板内软弱夹层对煤柱内大断面巷道围岩稳定性的影响。研究结果表明:当该矿巷道顶板软弱夹层厚度0.81 m时,巷道顶板极不稳定,易发生离层,须对顶板和两帮加强支护;运用ANSYS数值模拟及理论计算确定锚杆支护长度为2.6 m;加长锚杆长度使软弱夹层位于锚杆锚固区域内;增大锚杆直径,增强锚杆的抗拉、抗剪能力;加大锚杆预应力,使顶板及时恢复三向受力,能够有效的控制顶板的离层及两帮的变形。     

复合顶板顺槽巷道支护设计技术研究

同富新煤业目前所开采的10~#煤层顶板为硬质石灰岩,但坚硬石灰岩内含多个软弱夹层,夹层厚度最厚处达6m。复合顶板由于层间离层和塑性离层不稳定,极易发生冒落,原工字钢棚支护方式施工后,巷道变形破坏严重,亟需对复合顶板巷道支护技术展开研究。     

四台矿复合顶板锚网索支护技术应用

针对复合顶板条件下巷道变形严重的问题,本文以四台矿51024巷的掘进为背景,采用FLAC3D软件模拟分析软弱夹层对于巷道围岩稳定性的影响。结果表明,软弱夹层位于锚杆锚固区时,锚杆支护效果较差,据此设计增加锚索密度来保证支护强度,采用分类支护的方式控制围岩,现场应用试验过程中矿压监测结果表明,51024巷掘进期间围岩稳定,支护效果显著。     

区段煤柱气相切顶卸压围岩应力转移机理研究

浅部煤层数量减少,煤矿开采开始往深部发展,深部围岩具有顶板坚硬分层厚度大、强度高、完整性好等特点,在开挖过程中,围岩可储存大量弹性能,当储存弹性能达到极限强度时出现突然释放,导致强矿压显现,严重威胁安全生产。以马脊梁煤矿8105工作面为研究对象,通过搜集资料、现场调研等方法,获取了马脊梁煤矿工程地质条件,建立了临空巷道切顶后的力学模型,进行了临空巷道切顶后的围岩应力特征演化分析,分析了气相切顶卸压的切顶高度、切顶角度等关键影响参数,研究了气相切顶卸压效果,消除了强矿压显现,保障了工作面的安全高效生产。     

多重采动影响下多功能瓦斯综合治理巷道的层位选择及加固技术

利用一条瓦斯综合治理巷道的“一巷多用”,实现保护层和被保护层的瓦斯联合治理,是强突煤层瓦斯治得住、治得快、治得省的有效途径。以淮南矿区潘三煤矿17181（1）瓦斯综合治理巷为研究对象,在综合考虑钻孔施工、瓦斯抽排及侧向支承压力分布特征等因素的基础上,确定了合理的巷道层位。采用高强组合锚杆支护、高强度高刚度锚索组合支护、围岩重构技术等综合技术方法对巷道进行了加固。试验结果表明,巷道整体支护状况良好,成功经受住了下伏17181（1）、上覆17111（3）工作面的双重采动影响,为下伏17191（1）工作面的瓦斯抽采创造了有利条件。     

高应力坚硬顶板切顶沿空留巷矿压规律研究

为了解决矿井采掘接替紧张、巷道围岩控制困难等问题，以某矿21100工作面运输巷为工程背景，提出采用切顶沿空留巷技术。理论分析了沿空留巷围岩结构运动特征，对切顶沿空留巷围岩变形情况进行数值模拟分析，提出沿空留巷围岩治理措施，并在现场进行了工程应用。研究结果表明:工作面基本顶“O-X”破断、采场周期来压引起留巷巷道上方基本顶岩层失去稳定性；提出以“切、补、护、支”为主的留巷围岩控制方法；留巷段两帮移近量最大为80 mm，顶板下沉量最大为138 mm，锚索最大应力237 kN，顶板全长累计离层量32 mm。研究可为类似地质条件下的切顶沿空留巷提供参考。     

近距离下位煤层回采巷道锚喷注支护技术研究与应用

针对近距离下位煤层巷道掘进的复杂地质环境,在受上覆煤层的采动和深部复杂地质因素的双层作用下巷道变形量大、支护困难等问题,以己_16-17-23140运输巷为研究对象,基于工程概况,研究了下位煤层回采巷道顶板失稳特征,采用锚注联合支护,提高了锚杆、锚索刚度和强度,提出3种不同层间距条件下巷道支护方式及支护技术,并进行了工业试验。研究表明,巷道支护经过方案优化后,有效控制住了巷道周围岩体移近量,回采巷道的锚杆、锚索支护力在许用范围内,说明该支护方案优化后合理可行,能够保证安全生产。     

采前加固锚索断裂原因分析及防范措施

针对潘三矿1632(3)工作面运输巷发生的一起锚索断裂导致死亡事故,结合工作面开采布局、巷道支护方案和工作面回采前加强支护措施,总结并分析了断锚处巷道矿压显现特征。通过分析相邻工作面回采后侧向支承压力的影响范围,两帮支护对巷道围岩稳定的作用及巷道顶板的运动对锚索的破坏机理,找出了锚索断裂的原因:该工作面运输巷布置位置设计不合理,巷道布置于上一工作面回采引起的侧向应力集中区;两帮未能采取有效的支护措施,尤其是支护刚度严重不足,在工作面超前支承压力的影响下,帮部锚杆未能发挥应有的效能,增加了巷道顶板跨度,加剧了顶板离层;顶板运动形成对锚索的拉力及剪切力共同作用致使其破断。最后,提出了防范回采工作面巷道顶板锚索破断的保障措施:开采布局保障、设计底线保障、技术保障和组织保障,为类似工程条件下回采巷道的开采设计、使用和维护提供了参考。     

大倾角煤层动压巷道矿压显现规律及支护优化

针对3695回风巷受上工作面采动动压影响下巷道矿压显现剧烈的问题,基于3695回风巷所处的工程地质条件,运用FLAC3D数值模拟软件研究大倾角动压巷道在采动前后围岩的应力环境及塑性区范围。结果显示,受采动影响后,巷道顶板及左帮围岩垂直应力明显增大,巷道塑性区进一步范围扩大,围岩变形破坏严重。根据原有支护系统问题,提出了应用煤层围岩注浆与锚索注浆支护技术。经现场矿压监测显示,支护优化后巷道围岩变形较小,顶板变形量最大为72 mm,两帮最大变形量为62 mm,顶板最大离层量为27 mm。     

特厚倾斜复合顶板巷道破坏特征与稳定性控制

大倾角特厚复合顶板巷道因其围岩原位强度低、层间黏结力弱,在复杂应力作用下巷道围岩具有非对称破坏特征。结合具体工程实例,采用相似模拟试验、FLAC3D数值模拟和工程测试等方法,分析不规则梯形与拱形巷道在常规对称支护和非对称强力支护条件下围岩应力、位移等变化规律,揭示特厚倾斜复合顶板巷道的非对称破坏机理。研究表明:受岩层赋存特征影响,巷道围岩结构和应力分布的非对称性是造成巷道非对称性破坏的根本原因;复合层状岩层结构面法向约束力减小与钝角部位应力集中直接导致弱面剪切滑移失稳;采用拱形巷道与非对称强力支护能有效改善围岩应力状态、减小围岩变形,提高巷道支护体系的平衡承载能力。     

高强度开采条件下巷道切顶护巷技术研究

针对厚煤层、高强度开采条件下的沿空巷道围岩变形严重、维护困难的问题,以布尔台矿42203工作面为研究背景,采用理论分析和数值模拟的方法研究沿空巷道围岩变形特征,提出采用定向预裂爆破技术进行切顶卸压,以保护临近采空区的巷道。基于不同切顶高度条件下的巷道状况模拟结果发现,切顶后明显改善了巷道围岩应力环境,并确定合理切顶高度为21 m,定向预裂爆破钻孔间距为16 m,装药密度12 kg/m,钻孔角度向采空区方向偏15°、向回采帮偏5°;最终在现场进行试验。结果表明,切顶后巷道两帮移近量86 mm,顶板下沉量55 mm;采用切顶护巷技术对沿空巷道起到了较好的保护作用,能够满足安全生产需要,同时也为类似矿井切顶卸压工程试验的实施提供借鉴。     

深部软岩巷道围岩变形特征及数值模拟分析

针对深部煤矿开采条件下软岩巷道围岩出现持续流变时间长、变形大、地压高、巷道难以维护等特点，首先分析了深部软岩巷道变形特征，采用FLAC^3D数值模拟软件，分析了不同埋深条件下巷道围岩垂直应力分布、水平应力分布以及巷道围岩塑性区扩展规律。研究得出，深部软岩巷道的围岩岩块呈松散破碎形态，相互翻转和滑移，岩体的模量和强度低；随着巷道埋深的逐渐增加，巷道围岩应力集中系数逐渐减小，巷道垂直、水平应力峰值逐渐变大，塑性破坏范围扩展速率逐渐增加。研究为深部软岩巷道支护提供理论基础。     

大倾角特厚复合顶板巷道支护稳定性分析

针对大倾角特厚复合顶板煤层倾角大、围岩强度低、层间黏结力弱且易离层等特点,结合永宁煤业4105工作面顺槽巷道实例,采用FLAC^3D数值模拟软件,模拟了不同断面形状与支护参数巷道围岩塑性区分布规律和围岩应力分布、变形等特征。研究结果表明,直墙拱形断面巷道可改善围岩的应力状态,减小围岩塑性区破坏范围,降低围岩的变形量,更加适合大倾角特厚复合顶板巷道的开挖支护。