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。     

小康煤矿软岩加固技术的应用与改进

针对小康煤矿流变性软岩回采巷道多次翻修的情况,通过在W3101工作面运输巷和回风巷应用流变性软岩灌浆加固技术,将注浆锚索技术与围岩灌浆加固技术相结合,实现W3101工作面运输巷和回风巷无翻修,取得了显著的经济效益,可在其他流变性软岩矿井推广应用。     

燃煤炉渣混凝土材料配比及强度特性试验研究

为了制备出适合羊场湾煤矿底板强度的燃煤炉渣混凝土,以电厂燃煤炉渣、水泥、砂子、石子等为原材料配制混凝土,并对炉渣混凝土进行了抗压强度试验研究。研究结果表明:燃煤炉渣是影响混凝土强度的直接原因,炉渣含量的增加会使混凝土抗压强度降低;燃煤炉渣混凝土最佳配比为水泥∶燃煤炉渣∶水∶砂子∶石子=1∶2∶0.74∶0.33∶0.67,混凝土抗压强度可达15MPa以上。     

大倾角软岩回采巷道锚网索支护改革与实践

为解决大倾角煤层软岩回采巷道支护难度大和支护成本高的问题,以某矿2920采煤工作面运输巷为例,利用理论分析、现场观测与数值模拟等手段对巷道应力环境和原巷道支护效果进行了综合研究,采用高强度高预紧力锚网索支护设计方法对该运输巷进行锚网索支护改革。实践证明,采用该支护设计方案和施工方法,大倾角软岩回采巷道实现了稳定支护。     

软岩巷道底板破坏特征及控制研究

为研究软岩巷道在不同水平应力边界条件下底鼓变形失稳规律，以贯屯煤矿50213工作面回风巷为工程背景。根据软岩巷道底板破坏特征，运用压杆理论建立软岩巷道底板结构力学模型，通过力学分析，确定了底板失稳的判别条件及临界应力的计算方法，并采用底板岩层变形的挠曲方程推导得出底鼓量计算公式。通过相似模拟确定了不同应力状态下底板破坏机理及裂隙的动态演化过程，提出锚杆-混凝土组合结构控制底鼓的方法并应用于现场实践。研究结果表明：当加载至3.13 MPa时，巷道两侧形成应力集中区，并通过两帮传递至底板，剪切裂隙沿巷帮围岩内部发育至底板内部，该裂隙距两帮0.8 m，发育角度约45°。当加载至4.38 MPa时，底板在水平应力作用下向巷道临空面弯曲变形，底板中部产生拉伸裂隙。当应力加载至7.70 MPa时，底板破坏深度增加至1.2 m，裂隙数量增多，由于底板各分层挠度不同易产生离层裂隙，各裂隙相互贯通并向深部延伸，最大底鼓量为0.51 m，与理论计算结果基本一致。50213工作面回风巷底鼓主要是由底板岩性和应力集中所致，因此提出了以锚杆-混凝土组合结构来控制底鼓的防治措施，试验段观测结果表明，16 d后底鼓...     

不同侧压系数下深部软岩巷道应力演化规律及支护研究

针对深部软岩巷道变形破坏严重问题,以谢桥煤矿11316运输巷为研究对象,采用现场调研、数值模拟及应用实践等方法,研究了不同侧压系数下深部软岩巷道围岩力学演化特征,以及位移场、破坏场的分布规律和优化支护技术。研究结果表明,随着侧压系数的增加,巷道围岩应力集中程度逐渐从巷道两帮向顶底板移近,进而导致巷道顶底板的剧烈变形破坏。提出了等强预应力让压锚杆及高强度预应力锚索的优化方案,加强了对巷道顶板及帮部底角位置的支护。实践结果表明,采用该优化方案实现了对高水平应力软岩巷道的稳定支护。     

岩巷快速掘进制约因素分析及优化

为了提高底板巷单进水平,保证矿井正常接替,对影响12090工作面底抽巷快速掘进的制约因素进行分析和优化,通过对施工工序进行调整,提高平行作业水平,通过加强组织生产、加强辅助系统维护提高作业效率;调整了底抽巷的施工层位,将底抽巷层位调整为L8灰岩顶部及砂岩底部,提高了锚固效果。解决锚固效果差的问题,对工作面进行差异化支护,改变挂网材料,减少了喷浆工序,提高了作业速度,减少材料成本,采用了气动凿岩机、扒岩机、带式输送机的连续运输模式。提高作业的连续性,减少衔接时间。实践证明：通过以上优化措施,底板巷单进产生较大突破,使底板巷月掘进速度突破160 m/月。     

山西塔山煤矿近距离软岩煤层巷道掘进技术方案

为确保近距离软岩煤层过巷掘进施工安全,山西塔山煤矿三盘区5307巷在近距离软岩煤层过巷掘进施工时,采取分层留底掘进施工工艺,对上标高巷道过巷处底板采取人工起底、铺设密集工字钢梁、浇筑以及悬吊锚索横梁等措施进行加固,对下标高巷道过巷段顶板近距离煤层采取架设U29型工字钢棚进行维护。研究表明:分层留底法掘进施工工艺有效提高了近距离煤层过巷掘进效率,保证了巷道施工安全;对过巷段近距离软岩煤层采取联合支护方案,有效提高了软岩薄煤层的稳定性,解决了软岩薄煤层预留难度大、支护困难等难题,取得了显著成效。     

小峪矿软岩巷道围岩控制技术研究

为了提高软岩巷道围岩控制效果,以小峪矿南翼回风大巷为研究对象,采用现场实测、理论分析方法对围岩变形进行分析,提出矩形钢管混凝土拱架+锚网索+注浆方案对围岩变形进行控制,现场应用后,顶、底板变形量为151 mm,巷帮收敛量为85 mm,取得较好效果。     

王坡矿软岩巷道定量让压支护稳定性控制技术

软岩巷道断面成型不好,强度低、结构破碎,保持软岩巷道的稳定安全是目前亟待解决的问题。以王坡矿3210工作面运输巷为工程背景,提出了软岩巷道"定量让压"支护方案,综合运用了理论分析和实验室试验的方法,确定了3210工作面运输顺槽的让压空间和最佳支护时机。针对巷道围岩具体情况提出"让压层+U型钢支架"的支护方案,并进行了相应的矿压监测。结果表明:顶底板的最大移近量为135.8 mm,两帮的最大移近量为105.6 mm,该支护方案保证了围岩的稳定性。     

橡胶颗粒混凝土在深部软岩巷道中的数值模拟研究

为研究橡胶颗粒混凝土在高地应力软岩巷道底板支护的可行性,运用ABAQUS数值模拟软件,对橡胶颗粒混凝土在高地应力软岩巷道中的支护效果及其弹性模量和单轴抗压强度对卸压效果的影响进行模拟计算,并分析了橡胶颗粒混凝土的卸压机理。结果表明:在高地应力环境下,将橡胶颗粒混凝土应用于巷道底板与普通混凝土层之间效果较好;橡胶颗粒混凝土弹性模量在3~4 GPa,单轴抗压强度在3~5 MPa时得到最佳卸压效果;橡胶颗粒混凝土通过与底板围岩协同变形,释放围岩中的应力,从而减小支护结构所承受的荷载。     

复杂条件下软岩巷道底鼓综合治理技术研究与应用

陈四楼煤矿北翼-640 m轨道暗斜井在巷道掘进过程中受落差163 m的F₁₈正断层影响,巷道由断层下盘的泥岩、砂质泥岩层位进入断层上盘的K₅砂岩层位施工,岩层破碎,应力集中,巷道底板持续变形严重,针对陈四楼煤矿北翼-640 m轨道暗斜井巷道底鼓持续变形的现象,基于巷道围岩变形机理、松动圈理论、围岩加固理论,通过理论分析、现场试验、矿压观测等手段,提出了复杂条件下软岩巷道底鼓综合治理技术,即:采用“注浆+锚网（钢带）+中空注浆锚索注浆（锚索梁）+混凝土浇筑”的联合底鼓治理技术,有效改善围岩力学性质,提高锚杆锚固基础。现场工程实践表明,该套软岩巷道底鼓综合治理技术有效控制了巷道变形,确保了巷道安全生产使用要求,支护效果明显,对治理软岩巷道底板反复变形和矿井的长期高效安全生产建设具有重大的意义。     

深部软岩底鼓巷道锚注联合支护技术

为了解决煤矿深部软岩巷道底鼓难以控制的难题,提出了有效控制深部软岩巷道底鼓的注浆锚杆、锚索锚注联合支护方案。根据金龙煤矿南采区轨道上山锚注联合支护实际支护效果,提出了反悬复合拱式底板注浆结构,并分析了结构体的稳定性。结果表明：巷道锚注后,两帮平均移近量仅为35.5 mm;平均底鼓量仅为45.5 mm;顶板基本无下沉。锚注联合支护技术能提高深部软岩巷道岩体强度、改善围岩力学性能和结构、提高围岩的整体承载能力,从而有效地控制了深部软岩巷道底鼓。     

深井软岩破碎巷道底臌原因及处置技术研究

根据顾北煤矿南翼(11-2)胶带机巷道工程实际,依据长期的现场调查和变形监测,对顾北矿区深井软岩破碎巷道底臌影响因素、特性进行了分析,得出了底臌主要原因,认为底臌主要是由于巷道底板处于敞开状态而成为巷道变形和应力释放的主要场所,软弱破碎的围岩在地应力作用下挤压流入到巷道内,形成较大的挤压流动性底臌。在此基础上,提出了采用混凝土反拱地坪、深浅孔注浆、高预应力组合锚索的针对深井软岩破碎巷道底臌综合处置技术,同时研制开发底板锚索钻机,解决了底板组合锚索孔施工的困难。现场的跟踪监测表明,该技术能有效治理底臌还能加强两帮稳定性。     

富水弱胶结软岩巷道围岩变形破坏特征分析

弱胶结软岩巷道围岩稳定控制是煤矿安全生产需要解决的一个技术难题。为研究弱胶结软岩巷道围岩的变形破坏特征以及合理的支护技术,以色连二矿12307巷道为研究背景,考虑采空区积水下渗对弱胶结软岩强度的影响,采用FLAC^3D对“锚杆索网”以及“钢筋网+全锚索+混凝土地坪”两种支护方案下弱胶结软岩巷道的应力、变形、塑性区等分布特征进行了数值模拟分析。研究结果表明,常规“锚杆索网”联合支护下富水弱胶结软岩巷道很难维持自身的稳定,其围岩变形量以及破坏范围将随着巷道的向前开挖而持续增长,最终在顶板、底板、两帮出现的最大位移分别为630、410、155 mm,而塑性区深度则可达5.9、4.0、6.0 m。而“钢筋网+全锚索+混凝土地坪”联合支护下,富水弱胶结软岩巷道则在巷道开挖后会迅速保持稳定,并且其在顶板、底板、两帮出现的最大位移分别为37.0、31.2、9.8 mm,塑性区深度仅为2.0、1.5、1.1 m。应用表明,采用“钢筋网+全锚索+混凝土地坪”联合支护能够有效控制富水弱胶结砂质泥岩的泥化现象,有利于巷道的掘进与使用安全。     

麻家梁煤矿复合型软岩巷道支护技术研究及应用

 复合型软岩巷道在施工过程中难以支护,巷道经常出现顶板下沉脱落、两帮收缩、底板鼓起等变形破坏现象,变形破坏严重时,巷道甚至无法使用,严重影响安全生产。本文基于麻家梁矿中央水仓施工过程中揭露出来的泥岩、碳质泥岩呈现大变形、难支护的特点,通过对麻家梁矿中央水仓巷道破坏机理的研究,提出了先采用常规锚网索喷支护,然后增加钢筋混凝土浇筑,同时对巷道底板采用钢筋加混凝土铺底的联合支护技术。现场实践表明,该支护方案满足软岩巷道对支护刚度和强度的要求。     

某矿高应力强流变软岩巷道失稳破坏机理及控制技术

高应力、低强度是引起软岩巷道产生塑性大变形的主要原因之一。通过分析某矿皮带下山变形破坏特征及围岩力学状态,总结了其变形失稳原因;基于耦合支护理论,在原支护方案的基础上,提出了全断面高强锚杆+长锚索+控底混凝土层耦合支护(方案1)和长短多级锚索+高强锚杆+柔性让压充填层+U型钢联合支护(方案2)2种优化方案,采用FLAC^3D模拟了2种优化方案的支护效果,确定方案2作为最佳支护方案;工业性试验表明,采用该方案后,巷道顶板最大下沉量、底鼓量及两帮最大移近量分别为37.8 mm、97.8 mm和105.3 mm,基本控制了围岩有害变形。     

保国铁矿软岩巷道支护方式的数值模拟研究

保国铁矿地下矿山软岩巷道围岩地质条件复杂,下盘围岩破碎,抗压强度低,遇水极易破碎、膨胀产生变形破坏,严重影响了矿山的开采和运输。为减缓该矿铁蛋山矿区地下开采过程中的巷道围岩变形破坏程度,提高地下工程的稳定性,保持矿山安全高效生产,对+35 m水平分段巷道进行变形监测,并采用FLAC3D软件进行数值计算,分析了保国铁矿软岩巷道在不同支护方案下,无底柱分段崩落法沿脉运输巷道围岩的位移与塑性区等情况。结果表明：在重点破坏区域采用多支护手段联合支护方案,可显著提高该矿软岩巷道围岩强度和承载能力,有效遏制动压软岩巷道破坏趋势。     

高应力强流变软岩巷道底臌防治技术研究应用

针对华亭煤矿高应力松软岩巷道底臌变形破坏情况及岩性特点,研究采用高强度锚网索、钢筋混凝土、底板锚注全断面支护技术,进行软岩巷道底臌防治,解决支护问题。该技术经过2年多的研究应用,取得了显著成效。     

富水软岩巷道稳定性控制技术研究

富水条件下软岩巷道容易出现大变形及围岩强度大幅度降低等情况,对矿井的生产安全造成极大威胁。为探索富水软岩巷道稳定性控制技术,结合新上海一号煤矿113082工作面运输巷工程实例,采用理论分析方法研究了地下水对巷道围岩及支护结构的影响,提出围岩稳定性控制对策,并对控制方案进行数值模拟验证。针对富水软岩巷道,首先采取导、疏结合的控水措施,减小对原有围岩强度的影响,降低对支护结构的损害;其次采用全断面、多手段联合加固的支护措施,控制围岩变形。工程实际及数值模拟结果表明,对于富水软岩巷道采取以上技术措施,能够有效保证巷道的稳定性。