深井高应力区工作面跨采硐室变形预测

本文对深井孤岛煤柱下工作面跨采巷道硐室变形预测进行了大胆探索。结合矿井现场实际 ,提出实测巷道变形量反算求得固定支承压力作用下的应力集中系数。提出了跨采时的应力集中系数的关系式。     

深井高应力区工作面跨采硐室变形预测

本文对深井孤岛煤柱下工作面跨采巷道硐室变形预测进行了大胆探索。结合矿井现场实际，提出实测巷道变形量反算求得固定支承压力作用下的应力集中系数。提出了跨采时的应力集中系数的关系式。     

深部矿井下山采区底板巷道跨采技术研究

针对平煤十矿采区底板回风下山巷道工程地质条件,通过数值计算研究了深部回风下山底板巷道变形破坏严重的主要原因、跨采前后底板巷道围岩应力场和位移场以及跨采期间巷道围岩变形规律。研究结果表明,原岩应力高、围岩岩性差以及工作面采动影响,是采区回风下山巷道围岩变形失稳破坏严重的主要原因。跨采前巷道底板应力场呈"泡形"分布规律,巷道围岩最大应力集中系数为2～3;跨采后底板巷道围岩应力恢复到原岩应力。跨采期间底板巷道围岩移近量为底板巷道与跨采工作面水平距离L的单调递增函数。研究结论对于实现采煤工作面安全跨采提供了技术支撑。     

近距离跨采巷道预加固技术研究

近距离跨采巷道在受到原岩应力和超前动压的共同作用下,维护变得十分困难。针对近距离跨采巷道围岩控制难题,以桃园煤矿Ⅱ4采区运输上山为研究背景,通过理论分析上覆1042工作面回采时跨采巷道的采动支承压力分布规律,提出了针对性的巷道预加固技术。研究结果表明:随着上覆工作面的推进,在工作面前方底板形成应力增高区,在采空区下方形成应力降低区。由上覆工作面回采引起的垂直应力峰值随着埋深的增加逐渐远离工作面,且应力集中系数随着埋深的增加逐渐减小。沿工作面推进方向的水平应力集中程度远小于垂直应力的集中程度,且受上覆工作面回采引起的水平应力对跨采巷道围岩稳定性的影响较小。当上覆工作面推进至距离跨采巷道50 m时,跨采巷道开始受到超前动压影响;当上覆工作面推进至距离跨采巷道15 m时,垂直应力峰值位于跨采巷道的正上方,此时跨采巷道受超前动压影响最大。采用注浆锚索加底板注浆对巷道底板和围岩深部进行预加固支护,通过预加固能够有效地控制跨采巷道的围岩变形,实现了煤矿的安全高效生产。     

深部近距离变间距跨采底板煤巷围岩动显规律及控制技术

针对深部近距离多重采动影响跨采底板煤巷围岩塑性大变形破坏特征,研究了深部近距离变间距跨采煤巷围岩变形破坏及巷道底臌影响因素;通过数值模拟对跨采底板煤巷层间临界煤岩柱及合理内错距离进行优化研究,掌握多重采动影响条件下跨采煤巷动显规律,及多元应力叠加条件下跨采巷道围岩应力场动态演化规律;结合巷道围岩性态、层间距差异等制定了适合多重采动影响跨采底板煤巷动态分段耦合控制技术,并进行了工程试验研究.应用表明:跨采巷道围岩应力集中程度减弱,分布更加趋于均匀化,运输巷围岩的破坏范围及破坏深度减少,分段动态支护方式在深部近距离跨采巷道支护领域具有重要推广应用价值.     

采动影响下工作面交叉巷数值模拟研究

为解决工作面交叉巷在采动影响下巷道变形大难以支护的问题,通过建立交叉巷围岩力学模型与FLAC^3D数值计算模型分析了交叉巷开挖后及其采动影响下的围岩应力分布规律,得出以下结论:掘进支巷后,三角区应力集中明显,由外往里应力集中系数减小,巷道变形量大小排序:巷道锐角三角帮＞巷道钝角三角帮＞非三角帮;受超前采动应力的影响,三角区内垂直应力均增大,高应力集中区的面积占比明显增大,三角区的稳定性变差,巷道顶板由下到上水平应力逐渐增大,顶板承载性逐渐增大。基于此,提出了使用高强锚杆及对三角帮打补强锚索的支护技术,控制了交叉巷道围岩变形,确保工作面安全生产。     

深井跨采巷道围岩应力分布及变形规律模拟研究

基于煤矿跨采过程中存在的工作面矿压显现加剧、巷道围岩难于控制等现实问题,结合具体工程条件,应用FLAC数值模拟软件对上方工作面开采过程中的巷道围岩应力分布特点及围岩变形移动规律进行了模拟研究,得出了工作面前方移动支承压力在底板的传播引起底板岩层处于应力升高区,位于该区内的底板巷道,随着工作面的推进,巷道依次处于原岩应力区、应力升高区、卸压区和卸压稳定区,且在工作面距离跨采巷道前后50 m范围内,应力集中程度较强。在跨采期间,巷道的主要变形发生在工作面跨巷道的时间段,2帮应力集中程度强于顶底板,并引起巷道一定程度的变形。     

跨采巷道轴向分段围岩稳定性数值模拟研究

结合芦岭矿II82底板上山实际工程地质条件,应用数值模拟软件分析跨采巷道在不同水平距离下巷道围岩轴向分段的稳定性。模拟结果得出:巷道围岩应力和变形沿巷道轴向共分为三段,即工作面正对应段、工作面侧向支承压力区对应段、实体煤对应段;工作面跨采时围岩应力集中区从右帮转移到左帮;随着水平距离的减小,巷道围岩变形量随之增大。     

基于应力集中系数的巷道断面优化及支护研究

为突破传统“应力集中程度”的定性概念, 提出了表征巷道断面应力集中程度的线系数K₁和面系数K₂。以舞阳铁矿典型巷道为例, 建立了数值计算模型, 用有限元法对不同矢跨比下的巷道断面模型进行了应力分析, 并计算了对应的线系数K₁和面系数K₂, 同时研究了最优支护方案。结果表明: 应力集中系数K₁、K₂能够较好地反映一定围岩条件和应力场环境下巷道断面的应力集中程度, 可为巷道断面优化及支护问题提供依据。舞阳铁矿最优巷道断面为矢跨比1/3型, 支护层最优厚度为200 mm, 优化结果与实际情况一致。     

采动影响下松软煤层巷道支护技术研究

针对桑树坪煤矿邻近工作面采动影响下4316工作面进风巷的支护难题,利用FLAC2D模拟及现场实测,分析了邻近松软煤层巷道在上工作面侧向残余支承压力作用下的围岩变形规律,提出了U型钢支架+全长自攻锚杆补强技术。研究结果表明:4317工作面回采以后,侧向残余支承压力在距离煤壁12m处达到峰值,最大应力集中系数1.89,4316工作面进风巷处在较高的应力集中区,应力集中系数1.59;在上工作面侧向残余支承压力作用下,巷道围岩的非均匀性变形是其失稳破坏的关键因素。