深井不同采高围岩应力演化规律研究

文章以山东某矿深井工作面为工程背景,运用数值模拟软件对千米深井不同采高下应力分布规律进行研究,通过对工作面超前支承压力峰值、推进影响范围和煤层围岩破坏等方面的分析,得出结论:深井开采过程中,煤壁前方支承压力峰值和压力影响范围与推进距离呈正相关,在采高不同的情况下,工作面推进距离相同时,超前支承压力峰值随采高的增加而增大,工作面围岩的破坏随采空区的增大破坏范围增大。研究成果对深井工作面安全开采具有一定的指导意义。     

水力压裂切顶卸压技术在煤峪口矿8712工作面的应用研究

为解决煤峪口矿11-12#合并煤层工作面末采阶段主回撤通道围岩破坏严重的问题,综合运用现场矿压监测、数值模拟及理论分析等方法,研究表明,11-12#合并煤层顶板为坚硬难垮顶板,超前支承压力影响导致主回撤通道变形严重,采用水力压裂切顶卸压技术能够有效的减小超前支承压力对主回撤通道的影响,依据8712工作面具体的开采技术条件设计水力压裂钻孔的参数,切顶后工作面末采期间,回撤通道回采帮未出现明显的矿压显现,顶底板移近量最大为67mm,煤柱帮位移量最大为46mm,主回撤通道围岩的稳定性良好,取得了良好的应用效果和经济效益。     

大采高工作面回撤通道稳定性研究

该文以纳一矿6 m大采高6204工作面末采为工程背景,结合6204综采面末采中回撤通道出现的破坏问题,对回撤通道受采动影响进行数值模拟分析,确定工作面超前支承压力的影响范围以及随工作面推进主回撤通道应力分布变化情况。     

近距离煤层采动影响下底板巷道稳定性研究

针对同煤集团在近距离特厚煤层采动过程中下工作面巷道容易出现片帮以及底鼓现象,通过理论分析与现场监测的方法,对采动影响下的底板巷道的变形和破坏规律进行探讨,得出了采动影响下工作面底板的破坏深度与支承压力对底板巷道的影响范围与程度,该研究对近距离特厚煤层开采过程中底板巷道的布置及支护设计具有一定的参考价值。     

复合顶板工作面回撤通道围岩控制技术研究

工作面末采阶段靠近回撤通道时,围岩应力复杂,煤柱失稳灾变,导致回撤通道围岩变形显著,为解决巷道易发生整体性失稳的问题,本文以国家能源集团煤焦化公司蒙西棋盘井煤矿I030901回撤通道为例,采用FLAC3D模拟软件,基于工作面超前支承压力特征与回撤通道围岩应力分布、变形特性,确定高水速凝砂浆材料墩柱加强支护方案合理参数,...     

特厚煤层综放开采矿压显现规律数值模拟研究

为了对特厚煤层综放开采工作面矿压显现规律进行深入研究,以某煤矿为研究对象,采用FLAC3D数值模拟软件,分别对单重采动和邻近采空区双重采动影响下工作面超前支承压力和巷道围岩应力进行综合分析。研究表明:工作面在推进200 m后,其超前支承压力大小及影响范围趋于稳定;超前支承压力峰值大小在两种开采条件下变化明显,单一采动影响时,应力峰值为24~26 MPa;双重采动影响时,峰值最大为27~29 MPa,较前者提高了11.5%~12.5%;工作面前方20 m范围内应力集中明显,为重点支护区域。     

大采高充填工作面巷道超前支护优化

为进行膏体充填开采工作面超前支护进行优化设计,对1331大采高膏体充填工作面巷道超前矿压规律进行研究,通过超前巷道围岩钻孔应力监测观测,研究得到了工作面超前支承压力影响范围及程度,了解了巷道受超前支承压力采动影响情况。结果表明:膏体充填开采工作面超前前方受支承压力扰动的距离约为30m,扰动剧烈的距离约为10m,工作面前方煤壁的破坏区为3.6m,工作面开采对前方巷道扰动程度相对采空区全部垮落法工作面较低。在此基础上确定了合理有效的巷道超前支护优化方案,达到了降低工人的劳动强度的目标。     

预掘回撤通道应力转移技术

针对采动巷道支护困难,常规支护手段无法有效控制巷道变形的问题,提出预掘综采工作面回撤通道作为采动巷道卸压巷道的方案,在不增加矿井工程量的前提下改变采动巷道应力环境,并利用数值模拟软件对预掘回撤通道的卸压过程及卸压效果进行了分析.结果表明:预掘回撤通道可以作为卸压巷,一定程度上切断了超前支承压力向前方采动巷道的传递,采动应力在回撤通道附近集中,从而减小了采动巷道的围岩应力;同时,预掘回撤通道可以实现工作面的快速搬家倒面,保证矿井正常接替.以上研究为缓解采动巷道开采扰动并实现工作面的快速搬家倒面提供了一种新思路.     

双回撤通道冲击地压防治技术研究与应用

针对冲击地压矿井的回撤通道易发生失稳破坏,工作面采动过程中对于回撤通道的影响进行了分析,并结合现场数据分析了双回撤通道内支架压力变化情况,制定针对性防治措施并进行了效果分析。研究结果表明：回撤通道的失稳破坏受工作面采动影响,当工作面剩余长度距离主回撤通道越近时,回撤通道的支承压力越大,巷道两帮的压力越集中,巷道越容易发生失稳破坏。基于主回撤通道易失稳破坏的特点对其顶板预裂爆破效果进行了分析,在预裂爆破后,爆破区域的应力变化幅度明显降低,说明顶板预裂爆破可降低回撤通道受工作面采动影响产生的应力集中。同时,也起到了将采空区应力传递路径阻断和本工作面的超前支承压力传递路径的弱化作用。     

15101工作面回撤通道支护优化研究

通过矿压观测与分析,研究了工作面收尾期间的上覆岩层运动规律,分析了工作面超前支承压力对回撤巷道稳定性的影响,利用计算机数值软件FLAC3D对工作面支护情况进行有效地计算、模拟,验证了回撤通道支护优化设计方案的合理性。     

近距离煤层联合开采动压影响回采巷道的支护

为解决近距离煤层联合开采动压影响回采巷道的支护难题,以某煤矿11201工作面轨道平巷为例,通过对煤层开采底板围岩稳定性的数值模拟及理论分析,得出11201工作面轨道平巷恰好处于上部工作面开采形成的最大破坏深度范围附近,是该巷道变形破坏的主要原,提出了U型钢支架加锚索结构补偿的支护技术。现场工业试验结果表明,随着工作面临近,受工作面超前支承压力影响,巷道顶底板和两帮相对位移均有所增大,但围岩变形总量不大,围岩变形得到有效控制,保证了巷道的正常安全使用。     

文家坡矿深部强采动巷道底鼓影响因素及控制对策

针对我国西部深井强采动巷道底鼓控制难题,以陕西文家坡煤矿4106工作面回风巷为工程背景,分析了4106回风巷围岩破坏机制,得出文家坡煤矿强采动巷道底鼓的主要影响因素为岩性差、强度低、地应力高、二次采动影响与支护方案不合理。FLAC~(3D)数值模拟结果表明:一次采动顶底板变形量为1 160 mm,且煤柱侧向支承压力峰值为28.3 MPa;二次采动期间顶底板移近量从工作面前方80 m处的1 737 mm增加到工作面处的2 281 mm,煤柱侧向支承压力峰值为36.7 MPa,同比增加29.7%。基于模拟结果和底鼓主要影响因素,提出了顶板长锚固、巷道帮角锚杆加固、围岩卸压和底板铺设三合土联合控制对策,现场应用效果良好。     

急倾斜近距离煤层开采矿压显现规律研究

研究急倾斜近距离煤层开采矿压显现规律,可以充分了解煤层在开采过程中的围岩应力分布特征、预防采场冒顶、片帮、压架等事故的发生。以贵州某矿14602采煤工作面为工程背景,运用数值模拟软件模拟急倾斜近距离煤层开采过程中顶底板岩层围岩应力的分布,分析得出开采过程中采煤工作面前后应力分布特征;采煤工作面推进过程中,顶底板超前支承压力形成"类椭圆应力区"。结合14602采煤工作面实际开采背景,分析得出采煤工作面推进过程中,工作面下部"三角封闭"结构强于上部,导致工作面下部巷道围岩应力、变形量较大。因此,在后期采场及巷道支护中应提高工作面下部巷道支护强度。     

急倾斜特厚煤层水平分段综放采动应力分布规律研究

为了研究急倾斜特厚煤层采动应力的分布规律,采用FLAC3D与现场实际观测的方法对阿刀亥煤矿急倾斜特厚煤层水平分段综放开采条件下的水平应力、垂直应力、剪应力的分布情况进行了模拟和实际观测。模拟结果表明:工作面超前支承压力影响范围小,但侧向支承压力影响非常显著;工作面两巷附近有明显的应力集中现象;底板巷承载的应力弱于顶板巷,但相对位移却高于顶板巷。现场实测结果表明:底板巷的变形以底鼓和顶板下沉为主,顶板巷则以帮鼓和巷道整体变形为主;急倾斜煤层水平分层开采上层采动对下方工作面影响明显,超前显著影响距离约为30m。     

预掘双回撤通道稳定性机理及控制技术研究

为解决预掘双回撤通道贯通时回撤通道围岩稳定性问题,通过理论分析、数值模拟和现场实测相结合的方法,研究分析了回撤通道贯通时围岩破坏机理、通道间合理煤柱尺寸、工作面贯通不同位置时围岩塑性区分布与应力分布规律。结果表明：主、辅回撤通道间煤柱理论宽度为20 m,此时煤柱内部应力分布呈现双峰状,辅助回撤通道围岩应力较小;20 m煤柱条件下,工作面进入末采期,主回撤通道围岩逐渐破坏,辅助回撤通道围岩塑性区范围较小,因此确定主、辅回撤通道间煤柱宽度为20 m。工作面末采期主回撤通道采用垛式支架加强支护,现场实测主回撤通道帮部最大变形量180 mm,巷道完整性较好。     

华恒矿业双大巷跨采技术及巷道加固支护效果分析

针对华恒矿业有限公司矿井开采后期，常常存在跨采大巷情况，以61103外段工作面跨采-650 m水平西翼大巷和西翼总回风巷为例，分析了工作面超前支承压力在底板岩层传播规律，结合双大巷地质资料，提出了高强度锚索（锚杆）梁、压网联合支护、架设U形棚和工字钢棚支护的加固方案。通过巷道围岩变形监测结果，巷道加固增加了顶板支护强度，使巷道受力支撑点作用在两帮上，造成巷道两帮出现位移，且巷道围岩集中应力传播到巷道底板，出现底鼓现象，巷道加固支护方式、支护参数合理。     

高应力区厚煤层支架回撤通道分级支护技术

针对高应力区厚煤层工作面支架回撤通道变形强烈、支护困难等问题,基于新安煤业公司3311综采工作面回撤通道的井下条件和受力特点,综合运用锚杆锚索、单体液压支柱、钢丝绳网和注浆等技术手段,提出了针对掘进和回采阶段的回撤通道分级支护的技术方案.监测结果表明:回撤通道围岩变形具有动态变化特点,受采动应力影响较大;一级支护控制了掘进期间的通道围岩变形,二级支护控制了超前支承压力的作用.分级支护技术有效控制了回撤通道的围岩稳定,确保了支架的顺利回撤,该技术可为高应力区大跨度回撤通道支护设计提供参考.     

厚煤层综放临空巷道围岩稳定性分析及支护技术研究

针对厚煤层综放临空巷道矿压显现剧烈的问题,以塔山矿5210沿空巷道受一次和二次采动影响下产生严重底鼓、围岩变形大、支护体疲劳失效的工程背景,通过现场观测和分析,得到了矿压显现剧烈的原因。高水平应力使巷道两帮煤柱对底板挤压,底板受拉与受压应力不平衡是造成底板岩层破坏和强烈底鼓的主要原因;锚杆长度不足,导致松动圈未能被有效加固是围岩产生大变形的原因;支护体失效的原因是随着工作面推进,老顶断裂产生的支承压力使得其发生疲劳失效。基于分析结果提出了"底板卸压法+长短全锚索加强支护+角锚索"的支护技术。现场试验结果表明,应用新提出的支护技术,超前支护段底鼓量平均减少了250mm,两帮及顶板变形量减少了100mm左右,支护体失效的情况显著减少,证明围岩控制得到了显著改善。     

不同主关键层层位的采场支承压力分布特征

通过采用相似模拟实验对不同关键层层位的采场支承压力分布特征进行研究,分析得到超前支承压力随着工作面不断推进其影响范围分为采动影响剧烈区、采动影响区、未受采动影响区;采空区底板的支承压力随着煤层开采明显降低,卸压区域不断扩大;主关键层层位对支承压力峰值大小、峰值位置、采动影响范围都有一定的影响。     

受采动影响综采工作面矿压显现特征数值模拟分析

针对古汉山矿17126大采高综采工作面的地质条件,采用计算机数值模拟(FLAC3D)系统,对试验面不同回采距离时,超前支承压力、上覆岩层移动以及围岩塑性区分布等特征进行分析,得出该工作面超前支承压力的影响范围为煤壁前方50 m,应力峰值位于煤壁前方5~7 m;回采时工作面中部顶板下沉最大,且最大下沉量不足以造成工作面压架;随着工作面的推进,采场围岩塑性破坏区范围不断增大且表现为采空区上方以拉伸破坏为主,工作面上方以剪切破坏为主。