深井沿空留巷顶板变形破坏特征与控制对策研究

针对深井沿空留巷顶板出现的离层破碎难以形成承载结构甚至发生冒顶灾害的控制难题,综合现场调研、理论分析及实测方法,将其变形破坏形式进行归纳分类并深入分析,提出了"多支护结构"控制系统,研究了新系统的组成结构、控制原理、支护材料和支护时序。结果表明:1)顶板支护结构稳定性弱、跨度大、倾斜角度大和顶帮协同承载能力低是造成其变形破坏的主因;2)"多支护结构"控制系统包括强化锚固体系承载性能、强化碎裂煤岩体强度、强化顶帮协同承载结构和卸荷减跨,此系统可保证顶板结构完整,提高顶帮协同承载能力。研究成果在潘一矿东区进行推广应用,对类似条件巷道支护具有一定的理论意义和参考价值。     

厚煤层沿空留巷掘进变形破坏规律研究

为研究厚煤层下回风巷道掘进过程中围岩的变形破坏规律,以朔州煤电铁峰公司南阳坡矿5800回风顺槽为背景,采用FLAC3D对其应力、变形和塑性区变化情况展开数值模拟分析,得到了3个成果:(1)巷道开挖完成后,巷道围岩最大主应力出现在巷道煤柱帮表面以及实体帮深部约2 m的位置,最大剪应力出现在巷道两帮位置;(2)巷道顶板和两帮在巷道表面上的位移均呈抛物线分布,且其最大值与巷道开挖推进距离呈"指数衰减式"增大关系;(3)巷道开挖过程中,巷道煤柱侧的塑性区范围要明显大于实体侧,巷道顶板靠近煤柱侧的塑性区范围大于另一侧,而巷道底板则基本不发生破坏,整个巷道围岩破坏范围约为1.5～2 m。     

沿空留巷顶板下沉变形规律及补强支护控制机理

以大同某矿12~#_-2层307盘区2714巷为工程背景,利用RS2二维有限元数值模拟软件对受切顶动压影响的巷道顶板的变形规律及应力分布特征进行数值模拟分析。通过对顶板应力和下沉变形位移量的变化分析来评价在原支护基础上补强支护锚索、锚杆对顶板变形的控制效果。工程实践和数值模拟结果表明：巷道顶板受切顶动压影响剧烈,原支护控制效果减弱甚至失效,需施加高预应力锚杆、锚索对顶板进行补强支护以保证巷道顶板和上覆岩层的稳定性。利用数值模拟方法可有效模拟并分析巷道顶板受切顶动压影响的变形特征和顶板补强支护的控制效果。     

91208巷沿空留巷顶板控制实践

介绍了晋城古书院矿在91304工作面回风巷应用高水速凝材料进行沿空留巷试验情况,并对沿空留巷的支护技术措施和矿压显现进行了详实叙述,总结了沿空留巷实践中的几点体会。     

变厚煤层沿空留巷变形破坏原因及规律

为揭示变厚煤层沿空留巷变形破坏原因及规律,理论分析了不同开采高度对沿空留巷的影响,并利用数值模拟分析了变厚煤层沿空留巷的围岩变形情况和应力分布规律。研究结果表明:煤层厚度增大,顶板下沉量增大,充填体所需支护阻力、充填宽度和回转角度增加,充填体变形破坏严重并向巷道内移,在巷道实体煤帮和帮角处产生应力集中,应力峰值向深部延伸。厚度较小时,巷道变形不显著,但实体煤帮应力集中,存在变形隐患。     

综放沿空留巷顶板下沉规律与控制

针对综放沿空留巷顶板下沉控制困难问题,揭示了综放沿空留巷顶板下沉规律,建立了顶板下沉力学模型,结合损伤力学和能量守恒理论,推导出了顶板下沉量的理论公式,在此基础上对其影响因素进行了分析,提出了综放沿空留巷顶板下沉控制对策,并进行了工程应用。结果表明:顶板下沉量理论计算公式与现场实测值基本一致;各因素对顶板下沉影响程度依次为:巷旁支护体宽度、直接顶有效弹性模量、基本顶给定载荷、关键块破断位置、巷旁支护体有效弹性模量、巷内支护阻力、巷道宽度、顶煤有效弹性模量。顶板下沉控制对策应围绕关键性影响因素进行,据此提出"锚网索+高强度墩柱+木垛"耦合支护方式,即采用锚杆+锚索+高强度钢筋网进行巷内耦合支护,巷旁采用高强度墩柱支护,并用木垛进行巷旁加强支护。工程应用表明,综放沿空留巷围岩变形稳定,顶板下沉得到了有效控制。     

沿空留巷变形破坏原因及对策

赵坡煤矿１２下、１４煤采用联合布置开采，１４煤沿空留巷屡遭破坏。本文从巷道破坏形式分析巷道变形破坏的根本原因，根据实际条件提出了相应对策     

沿空留巷围岩变形破坏影响因素分析及其稳定性控制

从地质、技术两个方面归纳和分析影响沿空留巷围岩变形破坏因素,在此基础上,提出将沿空留巷的巷道支护看成是一项综合性的系统工程,巷内支护采用"分阶段联合支护",巷旁高水材料充填,巷旁超前复合加固,合理确定巷道断面,适当地加快工作面推进速度等控制沿空留巷围岩变形破坏的建议。     

沿空留巷顶板下沉规律及其影响因素分析

针对沿空留巷顶板下沉量大、控制十分困难的问题,在分析沿空留巷顶板下沉规律的基础上,利用能量守恒原理,建立了沿空留巷顶板下沉力学模型,推导出顶板下沉量的计算公式,并对顶板下沉的影响因素进行了定量分析和灰色关联度敏感性分析。结果表明：某矿沿空留巷顶板下沉量计算值为371.45 mm,较好地吻合现场测量值,理论计算公式是准确的。顶板下沉随巷道宽度、采高的增加而增大,随直接顶厚度、巷内支护阻力、煤帮侧向支护阻力、巷旁充填体宽度和充填体弹性模量的增加而减小;对沿空留巷顶板下沉的敏感度大小的影响因素依次为采高、充填体弹性模量、充填体宽度、直接顶厚度、巷内支护阻力、巷道宽度、煤帮侧向支护阻力,其关联度分别为0.96、0.73、0.68、0.52、0.28、0.13、0.04。研究结果可为有效控制沿空留巷围岩变形提供依据。     

沿空留巷巷道底板破坏规律分析

为了研究沿空留巷巷道底板破坏规律,确保巷道的稳定性,分析了巷道底板塑性区扩展规律以及确定围岩破坏程度指标,采用FLAC^3D数值模拟软件,对沿空留巷巷道底板破坏规律进行了分析,研究了煤柱及沿空巷道底板塑性耗能比率变化规律。研究得出,沿空巷道掘进期间,巷道底板产生较大的塑性区,其底角的塑性区高于底板中线的塑性;靠近实体煤柱侧的巷道底角变形破坏范围和变形破坏程度低于靠近采空区侧的巷道底角变形破坏范围和变形破坏程度。     

坚硬顶板条件下沿空留巷变形控制及效果

介绍了8103工作面沿空留巷支护参数及施工工艺,并选取测点进行了现场观测。观测结果表明,在距工作面后方的20 m以内,由于受到采动影响比较大,巷道围岩矿压显现较明显,测站巷道顶底板移近量明显大于两帮移近量,且设计的锚杆、锚索及支柱支护能够满足在该种条件下的围岩控制要求。     

沿空留巷下位顶板破断规律与控制机理研究

沿空留巷下位顶板的破断位置决定着上位顶板的破断位置和巷道围岩的稳定性,其破断位置一般在煤帮附近或巷旁支护体外侧,受控于巷旁支护和巷内支护强度.基于极限分析和力学平衡理论,分别对2个不同破断位置的下位顶板建立力学模型,得到巷旁支护阻力与下位顶板破断位置的关系,并且分析了顶板破断后的扰动效应.结果表明下位顶板在巷旁支护体外侧破断,有利于维护巷旁支护体和煤帮.进而,从提高顶板岩层抗弯能力、增大顶板岩层抗拉强度和改善应力环境3个方面分析了顶板进行合理锚杆支护后,可使下位顶板破断更趋向于采空区侧.     

东峰煤矿沿空留巷围岩变形规律研究

根据东峰煤矿3G02综放工作面沿空留巷300 m段内矿压数据的观测,分析沿空留巷围岩变形规律。得出如下结果:(1)巷道变形以顶底板移近量为主,其中顶板下降为主要变形量,两帮变形以煤帮鼓出为主;(2)整体上现有煤帮和墙体锚杆锚栓的支护强度可以满足要求,局部范围有破坏,顶板锚索受力普遍偏大,特别是充填区域,需要加强支护;(3)3G02工作面4~5个周期来压步距形成一个充分垮落循环,覆岩充分破断,冒落矸石对上位岩层形成支撑,上位岩层达到平衡状态,留巷达到稳定;(4)通过围岩收敛变形、顶板锚索受力、锚杆锚栓受力和墙体压力等矿压数据可以看出,顶板岩层剧烈运动范围很大,正常地段为滞后工作面40~100 m,特殊地段约为滞后工作面120 m。     

综放工作面沿空留巷变形规律研究

晋城煤业集团赵庄矿6.3 m厚煤层综放工作面沿空留巷变形剧烈,通过表面位移观测和离层观测,分别得到了煤帮、充填体变形规律和破坏深度,认为充填体大变形的主要原因是初期强度不足,煤帮大变形的主要原因是锚杆支护强度严重不足,并提出了控制对策。应用结果表明:通过对充填体施加对穿钢筋等手段,可以将充填体鼓出量限制在50 mm以内;通过对煤帮采用8.4 m长锚索超前补强和裂隙发育段注浆,可以将煤帮鼓出量限制在100 mm以内,控制效果显著。     

沿空留巷顶板活动规律及支护技术研究

以Flac3D为数值模拟工具,以上湾煤矿12上307工作面为研究对象,模拟沿空留巷采场顶板活动规律,对影响沿空留巷支护效果的滞后支护阻力、距离以及巷旁支护柔模混凝土强度3个因素进行了分析,选取较经济的支护方案,获得巷道顶板相关位移量,通过实践检测,证明该支护方案的可靠性与经济性。     

不同顶板条件沿空留巷围岩活动规律

文章针对卧龙湖煤矿103工作面风巷、机巷不同顶板赋存条件展开研究,在巷道掘进支护强度较低的情况下,按直接顶岩性赋存将巷道分为顶板完整巷段、断层破碎带巷段两种类型,采用高强锚杆、锚索梁对原位巷道进行补强加固,强化围岩承载性能。     

沿空留巷顶板断裂规律数值模拟分析

结合葛泉矿1528工作面运输巷的工程条件,在关键层理论研究成果基础上,通过计算机数值模拟的方法,建立了反映岩层基本特征的力学模型,研究了留巷上方顶板断裂的应力特征、变形特征、破坏特征。采用正交试验法对老顶断裂影响因素进行数值模拟,并对其进行影响分析和排序,从而确定了影响次序。     

深部沿空留巷实体煤帮变形影响因素及规律

在老顶"给定变形"作用下,建立了深部沿空留巷实体煤帮变形力学模型,采用位移变分法推导得到实体煤帮中部移近量计算式,研究实体煤帮变形影响因素及规律,得到实体煤帮中部移近量与实体煤帮支护强度、巷道宽度、巷道高度、老顶回转下沉角、巷道埋深之间的关系.结果表明:实体煤帮中部移近量随着巷道宽度、巷道高度、老顶回转下沉角、巷道埋深的增加而增大;实体煤帮中部移近量随着实体煤帮支护强度增加而减小.研究成果为深部沿空留巷实体煤帮支护设计提供理论依据.