回坡底煤矿回采巷道非对称底鼓机理及防治措施

以回坡底煤矿为工程背景,通过理论分析、数值模拟及现场实测研究了孤岛煤柱下回采巷道的非对称变形机理,提出了相应的底鼓防治措施。研究结果表明:孤岛煤柱下方岩体存在分区破坏特征且以剪切破坏为主,而采空区下方岩体以拉伸破坏为主,岩体破坏形态呈倒梯形;11-1021巷道位于剪切破坏和拉破坏岩体的交界处,导致巷道两侧围岩的破坏程度和破坏特征不同,从而巷道表现出非对称变形特征,1021巷道靠近煤柱侧围岩内应力较大,变形量较小,而靠近采空侧围岩的应力小,底鼓量大。基于巷道两侧围岩的应力和变形分布特征,提出了一种基于让抗结合的底鼓防治技术并进行现场验证,结果表明:当巷道不受采动影响时,经底鼓防治措施处理的区域底鼓量大幅减小,并且随时间增长底鼓速度趋于稳定;当巷道受采动影响时,经防治措施处理区域底鼓量减小近1/2,满足生产要求。     

非等压应力场巷道围岩主应力差分布规律与稳定性分析

采用理论分析、数值模拟方法对非等压应力场巷道围岩主应力差分布规律与稳定性进行研究,重点分析不同侧压系数下巷道顶底板与两帮的主应力差分布演化规律、塑性区形态和变形演化规律.研究结果表明:侧压系数λ<1时,巷道两帮破坏范围大于顶底板;λ>1时,顶底板破坏范围大于两帮.基于数学拟合得到巷道围岩最大主应力差轨迹线方程,该式可计算出围岩破坏最严重区域.巷道在围岩四周会形成主应力差承载壳,λ 增大过程中,承载壳形态演化过程为:水平的类"8"字形→扁平椭圆形→圆形→瘦高椭圆形→类"8"字形.顶底板主应力差峰值随着 λ的增大而增大,并向围岩深部转移,两帮峰值随着λ的增大而减小,向围岩浅部转移.巷道围岩塑性区总是分布在主应力差承载壳内,其形态演化过程与主应力差承载壳保持一致.λ 增大过程中,巷道顶底板位移曲线离散程度不断增大,两帮位移曲线离散程度先减小后增大.λ<1时,两帮表面位移>顶底板表面位移;λ>1时,顶底板表面位移>两帮表面位移.λ越接近1,巷道围岩稳定性越好.以回坡底煤矿11-1021巷为工程背景,研究发现巷道围岩主应力差呈倾斜的类"8"字形分布,理论分析结果与巷道实际破坏情况吻合,验证了理论的正确性.     

近距离煤层回采巷道非对称性破坏机理与演化规律研究

近距离煤层开采过程中,上位煤层的工作面回采与煤柱应力集中均会对下位煤层巷道围岩稳定性造成较大影响.本文以回坡底煤矿11#煤层1021巷为工程背景,探究巷道在受到10#煤层103工作面回采与煤柱应力集中情况下产生非对称性破坏的机理与演化规律.研究结果表明:受103工作面前方支承压力与煤柱应力集中影响的区域巷道处于拉-压偏...     

“两进一回”通风系统氧化带宽度影响因素分析北大核心

为使“两进一回”通风系统应用效果最佳,降低采空区遗煤自燃危险性,基于理论分析结合COMSOL数值模拟软件,依托魏家地煤矿北1103工作面工程背景,针对第2进风巷不同布设位置、两进风巷风量配比、进风侧封堵墙宽度及工作面推进距离进行了研究,分析了不同工况下采空区氧气体积分数及氧化带范围。结果表明:第2进风巷位置对采空区氧化带范围影响较大,当通防巷位于进风巷右侧0.618D(D为工作面倾向长度)位置时,最大氧化带宽度为23 m;通过改变两进风巷风量配比可减小氧气影响区域,改变采空区氧化带范围;进风巷一侧封堵墙的存在可一定程度抑制采空区漏风,但存在最佳封堵范围;随工作面推进,120 m后采空区氧化带范围整体趋于稳定。     

不透气夹矸层对煤层瓦斯运移特性影响研究

为探究不透气夹矸层对煤层瓦斯运移特性的影响,利用自主研发的"一种恒压式煤岩体瓦斯渗流装置"对不同大小和位置形态的不透气夹矸层对煤层瓦斯运移特性的影响进行了系统研究,并对其影响机理进行了深入分析,最后提出了含夹矸煤层瓦斯运移的等效表征。研究表明:全煤试样、含夹矸试样的渗透因子随瓦斯吸附平衡压力的增加呈现"V"字形变化规律,存在一个渗透因子最低时的临界瓦斯压力点;随夹矸层面积的增加,煤层内有效渗流面积不断减小,导致其渗透系数呈负函数降低;夹矸层的位置直接影响着煤层内瓦斯压力分布规律,根据瓦斯压力分布特征可大致分为膨胀影响区、稳定渗流区和上下有效渗流区4个影响区域,且夹矸层越靠近瓦斯源位置,膨胀影响区越小,对瓦斯运移的抑制作用越大。     

煤层纳米孔隙结构对瓦斯运移特性的影响研究

为探讨煤层纳米级孔隙结构对瓦斯运移特性影响机理,选取霍尔辛赫煤矿3号煤层煤样进行小角X射线散射试验,得出该煤层煤体纳米范围内孔隙结构参数及分布特征。基于试验所取得参数,并结合实际地温和储层压力条件进行数值模拟,引入运移通道可达性系数和运移时间定量表征瓦斯输运效率。结果表明：煤样纳米孔隙中瓦斯的主要运移方式为过渡流。孔隙通道内各初始条件对瓦斯运移特性影响不同,孔隙通道可达性系数随孔隙直径的增加而增加。受气体滑脱效应影响,15nm以下通道运移时间随尺度增大急剧衰减。通道内瓦斯运移受启动压力和浓度梯度共同作用,启动压力克服阻力,浓度梯度决定后续运移,运移时间受浓度增益和碰撞阻力效果共同作用。微孔内,运移通道变窄时,可达性系数及运移时间均与窄通道直径正相关;运移通道变宽时,可达性系数受窄通道长度与宽通道直径共同作用,运移时间与可达性系数存在最大差值区域。微孔内,可达性系数与通道几何参数有关,通过数据拟合,并引入太沙基有效应力得出煤层受应力作用下微孔通道瓦斯输运效率的表征公式,拟合效果良好。