高应力深部巷道围岩变形特征与控制技术研究

分析了高应力深部巷道围岩变形特征与控制技术,采用FLAC^3D数值模拟软件,分析了巷道垂直位移变化规律以及围岩塑性区扩展规律;依据高应力深部巷道围岩变形特征,设计了以锚注为主要支护方式的耦合支护体系,并对改良后的支护方式进行了验证。研究得出,采用锚注和高强度预应力锚杆耦合支护方案,巷道围岩变形得到了有效控制。     

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。     

不同空洞位置条件下砌碹巷道围岩稳定性分析

砌碹支护技术作为一种传统的巷道支护形式在我国部分矿井仍然有着广泛的应用。为进一步深入理解空洞对砌碹巷道围岩稳定控制的作用机制,在总结空洞形成原因的基础上,采用FLAC^3D数值计算软件,以某矿井生产地质条件为背景,系统研究空洞位置对砌碹支护结构和围岩塑性区分布的影响。研究结果表明,空洞的存在会引起砌碹结构出现应力集中,在不均匀荷载的作用下砌碹结构极易出现结构性失稳。     

采动覆岩应力变化规律分析

为了研究采动覆岩应力变化规律,采用理论研究和数值模拟,理论分析了采场底板岩体支承压力分布、采动裂隙场的空间形态;采用FLAC^3D数值模拟了不同推进距离下水平剖面的应力分布和塑性破坏分布。研究得出,采动覆岩裂隙圈呈现典型的直接顶破断“O-X”型特征,采动塑性破坏区呈中间低和两端高的马鞍分布状态;底板和上覆岩层应力呈3个不同应力区域。     

采动影响下巷道围岩变化特征研究

应用FALC~(3D)数值模拟软件,对凤凰山矿15号煤层区段平巷道围岩变形特征进行了模拟研究,分析了区段平巷在掘进、上区段及下区段工作面回采过程中,上下区段平巷围岩变形特征,对于合理布置15号煤层区段巷道和选择有关参数具有指导意义。     

大采深综采工作面支承压力分布规律研究

以淮南矿业集团潘三矿西区1622综采工作面为例,采用理论分析和数值模拟的方法对深井综采工作面支承压力的分布规律进行研究。结果表明,支承压力随着工作面推进距离的增加逐渐增大,当推进距离达到一定数值后,增加的趋势趋于平缓;而且随着支承压力峰值点到煤壁距离的增加,峰值点向煤岩体的深部转移,支承压力的影响范围逐渐扩大。最后对工作面前方的支承压力进行观测,观测结果与理论分析和数值模拟的结果比较吻合。     

采动影响下工作面巷道变形破坏机理研究

研究了采动影响下巷道变形破坏的特征,并分析了采动影响下巷道变形破坏的机理。结果表明:采动影响下巷道变形破坏以底鼓和片帮为主要破坏形式,其破坏机理为采场支承压力通过煤柱向底板施加的附加力引起底板挠曲断裂和两帮煤体的剪切破坏,两帮的变形破坏加剧了底板的破坏程度和范围,最后两者不断发展直到平衡。     

基于FLAC3D的深部巷道支护围岩稳定性研究

为了验证某煤矿巷道支护设计是否满足矿井支护要求,采用FLAC^3D数值模拟软件,研究了巷道周围煤岩体应力分布、巷道周围煤岩体塑性区分布、巷道周围围岩体变形规律以及巷道支护中锚杆、锚索轴向力分布。研究得出:巷道顶底板围岩变形为31 mm,巷道两帮变形量为22 mm,巷道右侧锚杆受力明显大于巷道左侧锚杆受力,巷道围岩出现失稳破坏。因此,在进行最终巷道设计时,应增加锚杆、锚索的抗拉强度及减少锚杆、锚索的间排距,从而达到巷道围岩的稳定性,保证矿井安全生产。     

采动影响下巷道围岩变形特征及支护技术研究

为解决采动影响下的巷道围岩应力集中、变形大等支护难题,以华润煤业205运输顺槽为例,采用FLAC3D数值模拟软件,分别对工作面顺槽受采动影响前和受采动影响时围岩屈服破坏情况、垂直应力分布、垂直和水平位移特征进行分析,得出205运输顺槽受采动影响时的最优支护方式和参数,并且成功用于工程实践.     

基于FLAC3D的煤矿巷道锚杆支护技术研究

对煤层及顶底板围岩基本情况进行简要介绍的基础上,利用现场试验方法测量得到了锚杆的拉拔力。基于FLAC^3D软件程序分析了锚杆排距对巷道围岩稳定性的影响规律,发现当锚杆排距和间距为1.10 m和0.95 m、锚杆长度为2.40 m时,巷道围岩具有良好的稳定性并且施工成本最低。根据模拟分析最优结果,对锚杆支护技术方案参数进行了详细设计,两帮部位分别设置3根锚杆,顶板部位设置6根锚杆和2根锚索,同时利用金属网进行防护。将设计的锚杆支护技术方案应用到实践中,对各项围岩稳定性指标进行连续监测发现,支护效果良好,能够确保煤矿生产的安全性。     

深埋巷道围岩变形及支护技术研究

随着煤炭开采逐渐向深部转移,巷道围岩变形越来越严重。分析了深埋巷道围岩变形及支护技术,对研究巷道进行了三轴抗拉试验,得到煤和岩石力学参数,采用结构梁和弹性力学分析了巷道围岩变形,为模型分析提供了理论基础,然后采用FLAC^3D数值模拟软件,分析了巷道变形位移,与现场实测相比,数值模拟能够较好地模拟煤矿巷道实际变形情况。研究能够为巷道参数设计提供借鉴。     

大倾角综放开采覆岩应力分布及破坏规律研究

采用FLAC^3D数值计算软件对吉新煤矿大倾角综放工作面开采进行数值分析,得出覆岩应力、支承压力及空间应力场分布规律,并对采场空间位移及破坏场进行分析,围岩破坏场特征呈非对称特点。提出顶煤放出及顶板控制的指导性建议,为现场开采提供了科学依据。     

煤矿高预应力、强力锚杆巷道支护技术研究

针对高应力巷道围岩变形的流变性、扩容性和冲击性等特点,分析了高预应力、强力锚杆支护理论技术,采用有限差分数值模拟软件FLAC^3D分析了锚杆与锚索预应力引起的应力场分布特征与影响因素,研究了支护工艺,进行了工业性试验。研究得出,采用巷道高预应力、强力锚杆支护技术,巷道掘进速度不仅大大提高,施工后的巷道围岩稳定性也得到了有效改善,实现了巷道的一次成巷,避免了二次支护,促进了高产、高效矿井的实现。     

被保护煤层变形特性和渗透率变化规律研究

为了研究被保护煤层变形特性和渗透率变化规律,理论分析了煤体渗透率和损伤变形关系、加载过程中煤体的渗透率变化,采用FLAC^3D数值软件,模拟分析了1201工作面开采时和1202工作面开采时,13号煤层的垂直应力分布特征以及1202工作面开采后13号煤层渗透率分布。研究为后期巷道支护和瓦斯抽放设计提供理论支持。     

煤矿巷道锚网支护机理及围岩变形规律分析

为了改善锚网支护的耦合效果,研究了煤矿巷道锚网支护技术及围岩变形规律,理论分析了护网受力,并给出了锚网支护的强度耦合标准;采用FLAC3D数值模拟软件,模拟分析了不同方案条件下巷道塑性区、应力和位移分布.研究得出,进行锚网支护后,巷道围岩变形得到有效的改善,且采用锚杆+格宾金属网支护后,巷道护表效果明显,能够有效抑制巷...     

采动影响下超前巷道围岩应力及变形控制技术研究

为进一步提高回采效率,降低工人成本支出,陈四楼矿21015工作面超前巷道采用主动支护进行围岩变形控制,通过对回采前后超前巷道围岩应力场及位移场进行计算,分析围岩变形破坏规律、不同回采程度下巷道围岩变形情况、不同工作面长度条件下巷道围岩变形规律,探明影响超前巷道围岩变形影响因素。研究表明,回采次数的增加导致超前支承压力由218 MPa增大至406 MPa,工作面前方应力增大区为27~32 m。其中,顶板位移量增大300 mm左右,两帮增大175 mm左右,随着回采推进,端部处巷道顶板位移呈现增大变化,距端部前方10 m处,4次回采顶板位移分别为699、874、869、827 mm,在端部前方15 m左右处,顶板位移基本恢复至未回采阶段,且工作面长度对水平位移影响较大,采用松动圈支护理论对超前巷道进行锚杆（索）参数计算,提出4种支护方案,并运用FLAC3D模拟不同方案下支护效果,最后通过工业性试验检验测得最佳方案有效地控制了围岩变形。