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防隔水煤柱定向爆破应力转移机理及参数优化设计
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作者 刘少伟 郭泽政 +1 位作者 冯超 牛帅 《河南理工大学学报(自然科学版)》 CAS 北大核心 2025年第1期1-9,共9页
目的针对内部存在断层的防隔水煤柱在采动影响下应力场持续变化对其稳定性和工作面安全开采造成极大威胁的问题,方法以鹤壁中泰矿业有限公司3309工作面为工程地质背景,采用理论分析、正交试验和FLAC3D数值模拟试验,研究定向爆破应力转... 目的针对内部存在断层的防隔水煤柱在采动影响下应力场持续变化对其稳定性和工作面安全开采造成极大威胁的问题,方法以鹤壁中泰矿业有限公司3309工作面为工程地质背景,采用理论分析、正交试验和FLAC3D数值模拟试验,研究定向爆破应力转移保护防隔水煤柱的影响因素以及不同切顶深度和切顶角度下防隔水煤柱内部应力分布特征。结果结果表明:随着切顶角度和切顶深度增加,垂直应力集中区逐渐向深部转移,但当切顶深度和切顶角度达到一定数值后,继续增加切顶角度或切顶深度对应力集中区位置及垂直应力峰值影响不再明显,对比不同方案防隔水煤柱内部测线数据可知,当切顶深度为15 m、切顶角度为15°时,应力集中区距回风巷距离最远,最远距离为19.76 m,应力峰值最小,最小值为15.65 MPa。结论采用定向爆破技术可以实现切顶卸压应力转移,能够阻断回风巷上覆岩层与防隔水煤柱周边岩层的联系,将防隔水煤柱靠近回风巷一侧应力向深部转移,以减少采动对防隔水煤柱的影响;现场工业性试验结果验证了选定方案切顶深度15 m、切顶角度15°的合理性,防隔水煤柱内部实现了应力转移,选定方案的成功应用有效提高了防隔水煤柱的稳定性,能够满足安全生产要求。研究结果可为类似地质条件下内部存在断层的防隔水煤柱的应力转移保护提供参考依据。 展开更多
关键词 定向爆破 应力转移 断层 数值模拟 防隔水煤柱 正交试验
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煤矿深部巷道大变形分步联合控制研究
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作者 李培涛 刘泉声 +2 位作者 朱元广 高峰 范利丹 《岩土力学》 北大核心 2025年第2期591-612,共22页
深部巷道大变形已成为深部煤炭安全高效开采的关键制约因素。为实现深部软弱围岩稳定性控制,提出了基于深部巷道大变形演化过程的分步联合支护方案及其理论分析模型。结果表明,深部软弱围岩呈破裂碎胀变形-损伤扩容变形-连续变形的分布... 深部巷道大变形已成为深部煤炭安全高效开采的关键制约因素。为实现深部软弱围岩稳定性控制,提出了基于深部巷道大变形演化过程的分步联合支护方案及其理论分析模型。结果表明,深部软弱围岩呈破裂碎胀变形-损伤扩容变形-连续变形的分布特征。分步联合支护后,围岩极限承载力随锚杆和锚索等效支护力增大呈线性增大趋势,但随注浆修复系数呈指数增大趋势。锚杆和锚索支护设计时应以极限承载力所需的注浆修复系数等于1.0时的等效支护力临界条件为基准。深浅孔注浆支护时须同时考虑注浆修复系数和围岩破裂区半径。不同支护措施的协同支护参数可由破裂修复区围岩极限承载平衡条件确定。数值模拟和工程应用分析表明,分步联合支护可实现深部软弱围岩碎胀大变形控制,具有较高的工程推广应用价值。 展开更多
关键词 深部软弱围岩 大变形 分步联合支护 承载平衡 协同控制
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近距离动压工作面优化与巷道矿压显现规律研究
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作者 陈建本 《煤炭技术》 2025年第4期33-36,共4页
以顾桥矿1124(3)工作面为工程背景,通过有限差分软件对特定距离静压和动压条件下巷道变形破坏规律进行模拟分析,证明动压对距离煤层底板一定距离的巷道具有非对称破坏特征。结合模拟结果,对1124(3)工作面设计进行优化,由原设计的“刀把... 以顾桥矿1124(3)工作面为工程背景,通过有限差分软件对特定距离静压和动压条件下巷道变形破坏规律进行模拟分析,证明动压对距离煤层底板一定距离的巷道具有非对称破坏特征。结合模拟结果,对1124(3)工作面设计进行优化,由原设计的“刀把子”工作面优化为矩形工作面,同时在其回采期间监测北二13-1盘区回风大巷变形破坏情况,现场监测结果与数值模拟结果基本吻合。优化后的工作面设计实现了快速掘进、快速安装和快速投产的目标,比原设计多出产原煤约7.6万t,增效约3664万元。观测结果表明,巷道最大位移量小于120 mm,未出现强烈的变形破坏特征,巷道控制效果显著。 展开更多
关键词 近距离 动压 工作面设计 巷道支护 矿压规律
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双轴+侧限条件下花岗岩单向卸荷能量耗散特征研究
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作者 孙光华 吴柄纬 +4 位作者 韩强 刘志义 郭将 韩凯明 齐育珠 《金属矿山》 北大核心 2025年第1期89-96,共8页
针对重力场和单一方向水平应力场共同作用下的深部采场开挖面卸荷破坏问题,开展了双轴+侧限条件下的花岗岩单向卸荷声发射监测力学试验,并结合信息熵理论,分析了花岗岩单向卸荷能量耗散的时空演化规律。研究表明:双轴+侧限条件下花岗岩... 针对重力场和单一方向水平应力场共同作用下的深部采场开挖面卸荷破坏问题,开展了双轴+侧限条件下的花岗岩单向卸荷声发射监测力学试验,并结合信息熵理论,分析了花岗岩单向卸荷能量耗散的时空演化规律。研究表明:双轴+侧限条件下花岗岩单向卸荷破坏模式以剪切破坏为主,声发射RA—AF信号特征表明其破坏以张拉为辅;花岗岩声发射能量与破裂事件空间定位显示,双轴+侧限条件下加载时的应力集中现象是能量耗散聚集成核的主要原因,水平应力使能量耗散倾向于在水平应力方向分布,卸荷引起的能量耗散主要向卸荷方向传播;双轴+侧限条件下花岗岩单向卸荷全过程中的时间熵值呈“震荡—下降—震荡—急剧上升—急剧下降”发展趋势,空间熵值呈“震荡—上升—下降—震荡—急剧上升—急剧下降”发展趋势,水平应力提高了花岗岩单向卸荷时能量耗散在时空上的混乱程度,时空熵值的演化过程与声发射特征分析结果相吻合。研究成果可为地下采矿工程中岩石开挖的灾害监测与预防提供理论依据。 展开更多
关键词 深部岩石力学 双轴+侧限 单向卸荷 能量耗散 信息熵
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大柳塔煤矿沿空留巷柔模砼墙支护阻力核定及失稳判据研究
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作者 李刚 刘航 +2 位作者 迟国铭 石占山 范永君 《工矿自动化》 北大核心 2025年第1期145-155,共11页
柔模砼墙沿空留巷工作面覆岩垮落结构与砼墙的稳定性是留巷成功与否的关键。以大柳塔煤矿52606工作面为研究对象,通过相似材料模拟实验发现在52605工作面和52606工作面回采结束后,砼墙上方覆岩垮落呈短悬臂梁结构,且砼墙侧垮落角均大于... 柔模砼墙沿空留巷工作面覆岩垮落结构与砼墙的稳定性是留巷成功与否的关键。以大柳塔煤矿52606工作面为研究对象,通过相似材料模拟实验发现在52605工作面和52606工作面回采结束后,砼墙上方覆岩垮落呈短悬臂梁结构,且砼墙侧垮落角均大于煤壁侧垮落角,二次采动后2个工作面裂隙贯通向地表发育,砼墙上方地面出现略微沉降。针对上述情况,通过分析覆岩垮落结构特征,确定了沿空巷道顶板第1次断裂位置位于采空区上方充填体一侧,第2次断裂位置位于采空区形成悬臂梁结构的岩层中靠近煤壁侧,并结合理论分析得到柔模砼墙沿空留巷应力分布特征。根据沿空巷道不同使用阶段门式支架是否撤出,提出留巷阶段砼墙的支护阻力采用分离岩块法计算,巷道复用阶段砼墙的支护阻力采用倾斜岩梁法计算;柔模砼墙的稳定性与安全系数有关,工作面回采过程中保证安全系数大于1,则砼墙不会发生失稳破坏。实例验证结果表明:该留巷工作面使用门式支架做临时支护时,为保证砼墙的安全系数大于2,需保证砼墙强度达到5.4 MPa以上;撤出门式支架后,断裂岩块及其覆岩载荷由砼墙承担,且采动引起的动载不断对砼墙产生影响,但砼墙的安全系数为3.9,砼墙仍相对稳定;砼墙应力虽然是不断变化的,但变化幅度都不大,均未出现应力急剧增大或减小的现象,这说明砼墙可有效支撑顶板,且砼墙一直处于稳定状态。 展开更多
关键词 沿空留巷 柔模砼墙 砼墙安全系数 门式支架 采动阶段 覆岩运移规律 支护阻力
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临涣煤矿761工作面末采期间的切顶护巷原理
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作者 程浩 杨敬轩 +1 位作者 解海军 张永波 《煤》 2025年第3期23-27,92,共6页
临涣煤矿综采面采动影响范围广,工作面末采期间,采场邻近巷道通常伴有剧烈矿压显现。以矿井761工作面末采期间的大巷保护为目标,在工作面覆岩结构分析基础上,采用理论分析方法,探索覆岩及煤层底板应力分布规律。研究表明:矿井下伏1061... 临涣煤矿综采面采动影响范围广,工作面末采期间,采场邻近巷道通常伴有剧烈矿压显现。以矿井761工作面末采期间的大巷保护为目标,在工作面覆岩结构分析基础上,采用理论分析方法,探索覆岩及煤层底板应力分布规律。研究表明:矿井下伏1061工作面历史采动导致761工作面覆岩呈现为非对称分布结构,是诱发工作面回采巷道矿压异常显现的主要原因;761工作面末采期间,覆岩应力扰动范围广,超前影响距离近200 m,据此提出工作面覆岩深孔爆破及回风大巷水力压裂复合切顶工艺,并给出了覆岩切顶三角区尺寸及钻孔布置方式。 展开更多
关键词 切顶护巷 工作面末采 应力传递 深孔爆破 水力压裂
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特厚煤层沿空掘巷矿压显现力学机制及控制技术研究
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作者 朱乐章 宋浩然 陆银龙 《煤炭技术》 2025年第4期87-93,共7页
以淮北矿区袁店一井煤矿823工作面沿空掘巷为工程背景,研究了特厚煤层沿空掘巷力源结构特征与作用机理,分析了不同煤柱尺寸对沿空掘巷围岩变形与破坏的影响规律,揭示了沿空掘巷锚架联合支护作用机理,提出了823工作面风巷3种支护模式,并... 以淮北矿区袁店一井煤矿823工作面沿空掘巷为工程背景,研究了特厚煤层沿空掘巷力源结构特征与作用机理,分析了不同煤柱尺寸对沿空掘巷围岩变形与破坏的影响规律,揭示了沿空掘巷锚架联合支护作用机理,提出了823工作面风巷3种支护模式,并结合现场工业性试验与矿压监测优化了相关支护技术参数。研究结果表明:823工作面风巷围岩应力来源包括822工作面覆岩断裂拱内破断覆岩块体自重及其回转挤压作用、822工作面覆岩应力拱大结构外岩层载荷;823工作面风巷采用5 m小煤柱进行沿空掘巷较为合理;随着锚索滞后掘进工作面距离增大,巷道顶板下沉量逐渐增大,采用紧跟掘进工作面施工“锚架”支护新模式有利于实现巷道由被动支护向主动支护的转变;相比“6-5-6”和“6-6-6”支护模式,采用“9-7-9”支护模式巷道顶板下沉、底鼓、实体煤帮和小煤柱帮变形量分别降低了29.4%、57.9%、75.8%和56.9%,沿空巷道围岩变形得到有效控制,显著提升了支护效果。研究成果为解决特厚煤层小煤柱沿空巷道围岩治理难题提供了一定的理论与技术支持。 展开更多
关键词 特厚煤层 沿空掘巷 力源结构 锚架联合支护 工业性试验
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深部巷道塑性区发育及巷道围岩变形解析
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作者 李亚勉 涂敏 +2 位作者 赵庆冲 党嘉鑫 孙靖康 《煤矿机械》 2025年第2期96-99,共4页
针对深部巷道塑性区发育和支护困难的问题,以泊江海子矿掘进工作面为背景,通过理论分析、数值模拟、算例分析和室内试验的方法,对巷道开挖过程中的塑性区分布和围岩应力演化进行了研究。结果表明:锚固后塑性区面积有明显的下降,应力峰... 针对深部巷道塑性区发育和支护困难的问题,以泊江海子矿掘进工作面为背景,通过理论分析、数值模拟、算例分析和室内试验的方法,对巷道开挖过程中的塑性区分布和围岩应力演化进行了研究。结果表明:锚固后塑性区面积有明显的下降,应力峰值显著降低且巷道围岩整体变形较小;在一定程度上破碎巷道围岩的扩容变形越明显,越有利于恢复围岩的径向应力;在合理的范围内,增大锚杆长度可以减小围岩的塑性破坏程度,增强承载结构的稳定性。 展开更多
关键词 塑性区分布 扩容变形 锚杆支护 数值模拟
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采动作用下断层带非均质性对活化程度影响的模拟研究
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作者 雷煜 张文泉 曹思文 《煤炭技术》 2025年第4期173-179,共7页
以兖矿能源集团杨村煤矿331工作面地质条件为研究背景,在有限差分软件FLAC^(3D)中实现非均质应变软化模型,研究断层带的物理参数和非均质参数对断层活化程度的影响。研究结果表明:(1)抗拉强度的非均质性对断层活化程度无影响,除此之外,... 以兖矿能源集团杨村煤矿331工作面地质条件为研究背景,在有限差分软件FLAC^(3D)中实现非均质应变软化模型,研究断层带的物理参数和非均质参数对断层活化程度的影响。研究结果表明:(1)抗拉强度的非均质性对断层活化程度无影响,除此之外,其他参数随着非均质度的增大,断层带的滑移破坏程度都有所增大,其中,杨氏模量的非均质性对断层滑移量的影响程度远大于其他参数,而内聚力和内摩擦角对断层带破坏程度的影响较大;(2)运用形状参数m描述的断层带非均质程度,对断层滑移破坏有着显著影响,随着断层带内岩块性质及裂隙分布的更加均匀,断层滑移量呈指数关系逐渐减小,且最后趋于定值,断层带破坏程度呈一次函数关系逐渐减小;(3)通过研究描述断层带整体强度大小的比例参数u_(0)的影响作用,可以看出,断层带整体强度越高(比例参数u_(0)值越大),其破坏程度受均质性(形状参数m)的影响程度越高,断层滑移量受均质性的影响程度越低。 展开更多
关键词 断层带 非均质性 应变软化 断层活化
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神东矿区复合顶板无煤柱自成巷技术的研究及应用
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作者 白雪亮 《中国煤炭》 北大核心 2025年第1期146-157,共12页
针对浅埋复合顶板邻空巷道围岩变形大等难题,以哈拉沟煤矿12201工作面为研究背景,引入无煤柱自成巷技术,从沿空掘巷与无煤柱自成巷条件下邻空侧巷道顶板破断结构的力学模型差异性分析2种留巷方式对巷道围岩传递机制及围岩变形规律的影响... 针对浅埋复合顶板邻空巷道围岩变形大等难题,以哈拉沟煤矿12201工作面为研究背景,引入无煤柱自成巷技术,从沿空掘巷与无煤柱自成巷条件下邻空侧巷道顶板破断结构的力学模型差异性分析2种留巷方式对巷道围岩传递机制及围岩变形规律的影响,研究浅埋复合顶板无煤柱自成巷切顶卸压控制巷道围岩变形作用机理,采用FLAC模拟了切顶角度、高度对12201工作面采动后和接续面12202工作面超前区域2个阶段留巷变形及围岩应力的影响,得出最合理的切顶优化参数,结合现场施工效果进行验证。研究结果表明,通过分析邻空巷道侧顶板切顶条件下“短臂梁”结构与未切顶条件下“砌体梁”结构载荷传递的差异性,得出影响侧向载荷传递的关键因素为切顶高度与角度;对切顶高度、角度采用数值模拟正交试验后得出巷道切顶角度10°、切顶高度8 m时围岩应力及变形量最小,结合现场切顶施工条件得出10°/8 m切顶参数留巷后稳定性最佳,为神东矿区浅埋、含煤复合顶板大变形巷道围岩控制技术提供了理论指导。 展开更多
关键词 浅埋复合顶板 无煤柱自成巷 沿空掘巷 切顶卸压 “短臂梁” 数值模拟
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动静载叠加条件下近直立煤层巷道围岩损伤特征及支护优化
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作者 朱红伟 康忠全 +1 位作者 宋炳霖 冯攀飞 《工矿自动化》 北大核心 2025年第2期138-147,共10页
目前大多数冲击地压防治研究集中于水平和缓倾斜煤层,而近直立煤层由于独特的赋存特性,冲击地压显现特征与常规水平煤层具有显著差异。以国家能源集团新疆能源化工有限公司乌东煤矿为研究背景,通过数值模拟研究了动静载叠加条件下近直... 目前大多数冲击地压防治研究集中于水平和缓倾斜煤层,而近直立煤层由于独特的赋存特性,冲击地压显现特征与常规水平煤层具有显著差异。以国家能源集团新疆能源化工有限公司乌东煤矿为研究背景,通过数值模拟研究了动静载叠加条件下近直立煤层巷道围岩应力、位移和塑性区分布特征,结果表明:静载作用下,围岩应力分布呈区域应力相互贯通、局部高应力集中的特点,巷道围岩应力、位移和塑性区呈非对称分布特征,具体表现为巷道上部区域应力和位移随着距坚硬顶板距离变小而逐渐增大,并在巷道右帮肩部煤体与坚硬顶板交界位置达到峰值;动静载叠加作用后,围岩应力、位移和塑性区非对称分布特征进一步加剧,局部峰值应力显著增加,动载导致的围岩最大变形量比静载条件下提高了2倍,高应力集中区和塑性区急速扩展。基于动静载叠加条件下巷道围岩非对称损伤特征,针对性提出了乌东煤矿近直立煤层群开采的巷道支护优化方案:加密顶板锚杆索间排距以减少动静载影响:增加巷道上部锚杆数量、调整锚杆倾斜角度来应对巷道顶板变形;在巷道右帮肩部增设短锚索以避免坚硬顶板的挤压和撬动影响;提高锚杆预紧力来提高抗动载冲击能力。该支护优化方案大幅提高了巷道围岩在动静载叠加条件下的稳定性。 展开更多
关键词 近直立煤层 动静载叠加 围岩应力 围岩位移 非对称损伤特征 巷道支护
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倾斜煤层回采巷道围岩变形机理和控制技术研究
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作者 赵永刚 《中国煤炭》 北大核心 2025年第4期64-75,共12页
针对倾斜煤层回采巷道变形和破坏问题,以银星二号煤矿1131005工作面回采巷道工程地质条件为背景,基于现场煤岩体地质力学试验揭示了巷道围岩地应力场分布规律,得出巷道与最大主应力夹角大、裂隙发育突出以及围岩强度分布差异性大是造成... 针对倾斜煤层回采巷道变形和破坏问题,以银星二号煤矿1131005工作面回采巷道工程地质条件为背景,基于现场煤岩体地质力学试验揭示了巷道围岩地应力场分布规律,得出巷道与最大主应力夹角大、裂隙发育突出以及围岩强度分布差异性大是造成巷道出现变形破坏的主要内因。建立了倾斜煤层力学模型,模拟结果表明倾斜煤层倾角越大、底板厚度越小、破断岩块长度越小,形成的煤层底板破碎岩体平衡结构也就越不稳定,越不利于倾斜煤层巷道围岩稳定。基于银星二号煤矿倾斜煤层巷道机理分析,提出了支护改性卸压协同控制技术,制定了顶底板注浆锚索加固方案、巷帮注浆改性以及顶板卸压技术方案,并开展了井下试验。结果表明,试验段内巷道顶底板最大移近量63.6 mm,两帮最大移近量50.8 mm,试验巷道围岩变形明显减少,完整性显著提高,表明支护改性卸压协同控制技术有效控制了倾斜煤层巷道围岩变形。 展开更多
关键词 倾斜煤层 围岩控制 支护改性卸压协同控制技术 注浆改性 水力压裂卸压
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工作面超前巷道矿压分区演化规律与分段控制研究
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作者 张春雷 刘永红 +3 位作者 杨亮 郭晓菲 钟金贵 张震 《煤炭工程》 北大核心 2025年第2期124-132,共9页
为探究工作面超前巷道围岩破坏的演化规律,综合运用理论分析与数值模拟相结合的方法,研究了工作面超前区域采动应力场的分布特征。研究结果表明:①高偏应力是引发围岩破坏的关键诱因,基于双向应力非均匀程度的变化规律,提出基于围压比... 为探究工作面超前巷道围岩破坏的演化规律,综合运用理论分析与数值模拟相结合的方法,研究了工作面超前区域采动应力场的分布特征。研究结果表明:①高偏应力是引发围岩破坏的关键诱因,基于双向应力非均匀程度的变化规律,提出基于围压比值的应力分区方法,将工作面超前采动应力场划分为四个区域:极限平衡区、高偏应力区(η≥η_(2))、偏应力回降区(η_(1)<η<η_(2))以及原岩应力区(η=η_(1));②基于超前巷道围岩的不同破坏形态及稳定状态的变化,进一步按照矿压显现现象将超前巷道划分成四个区域:破碎区、蝶形破坏区、椭圆形破坏区和圆形破坏区;③基于超前巷道的分区规律提出差异性分段支护控制方法,旨在确保支护结构与围岩相互协调,有助于优化超前巷道补强支护设计,为施工提供理论指导。 展开更多
关键词 采动应力场 超前巷道 蝶形破坏 塑性区形态 超前支护
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定向长钻孔区域压裂技术在深埋煤层顶板卸压的应用
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作者 李高锋 梁健龙 +3 位作者 陈昆 李宝平 胡鹏飞 李培 《煤炭技术》 CAS 2025年第1期32-36,共5页
为了对深部工作面顶板有效卸压,避免回采时顶板来压产生巨大的冲击载荷,降低冲击危险性,针对浅孔水力压裂卸压因深度和钻孔角度限制,压裂区域难以有效作用到整个回采工作面的上覆岩层区域的问题,以雅店煤矿ZF1407工作面为背景,采用定向... 为了对深部工作面顶板有效卸压,避免回采时顶板来压产生巨大的冲击载荷,降低冲击危险性,针对浅孔水力压裂卸压因深度和钻孔角度限制,压裂区域难以有效作用到整个回采工作面的上覆岩层区域的问题,以雅店煤矿ZF1407工作面为背景,采用定向长钻孔水力区域压裂技术对顶板进行预裂,改变围岩深部应力状态和能量积聚程度,以达到控制巷道围岩变形和高效卸压的效果。研究结果表明:压裂前后压裂层位内部裂隙分布发生了较大的变化,压裂岩层中产生了大量裂隙。微震事件分布向工作面聚拢,工作面超前分布距离降低80%,微震事件单日总能量平均值降低63.3%,微震事件单日总频次平均值降低72.5%。长钻孔区域压裂技术对厚硬岩层进行压裂控制,能够降低厚硬岩层的破断步距和能量释放强度,有利于减弱厚硬岩层破断失稳对下伏回采空间的冲击作用,卸压效果明显。 展开更多
关键词 深埋矿井 定向长钻孔区域水力压裂 顶板卸压 微震监测
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巷道帮部锚索外注式锚注支护技术试验研究
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作者 王朝龙 王智正 朱星志 《科学技术创新》 2025年第1期210-213,共4页
在煤矿巷道的帮部围岩加固技术中,以施加帮部锚索和围岩注浆为主要方法,考虑帮部锚索端锚强度较小、围岩注浆在锚索孔内扩散较困难等问题,本文提出帮部锚索外注式锚注支护技术,将普通帮部锚索与注浆相结合,实现帮部围岩加固的锚注一体... 在煤矿巷道的帮部围岩加固技术中,以施加帮部锚索和围岩注浆为主要方法,考虑帮部锚索端锚强度较小、围岩注浆在锚索孔内扩散较困难等问题,本文提出帮部锚索外注式锚注支护技术,将普通帮部锚索与注浆相结合,实现帮部围岩加固的锚注一体化和锚索全长锚固,并对外注式锚注支护技术的物理性质进行阐述,利用相似模拟试验阐明了封孔料注入量的问题,利用井下试验验证了巷道帮部锚索外注式锚注支护技术的可行性,为锚注支护一体化的发展提供了支持。 展开更多
关键词 外注式锚注支护 锚索 围岩注浆 锚注一体
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爆破扰动高应力巷道围岩力学响应特征研究 被引量:3
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作者 常聚才 齐潮 +4 位作者 殷志强 史文豹 吴博文 王拓 高翔 《煤炭科学技术》 EI CAS CSCD 北大核心 2024年第6期1-13,共13页
为研究深井厚硬顶板采场巷道围岩在高静载和强动载耦合作用下的力学响应,基于相似模拟试验分析原岩应力、采动应力及爆破扰动三阶段的巷道围岩应力场与位移场,结合光纤环向应变场研究巷道围岩破坏特征,探索爆破扰动应力波在不同煤岩体... 为研究深井厚硬顶板采场巷道围岩在高静载和强动载耦合作用下的力学响应,基于相似模拟试验分析原岩应力、采动应力及爆破扰动三阶段的巷道围岩应力场与位移场,结合光纤环向应变场研究巷道围岩破坏特征,探索爆破扰动应力波在不同煤岩体中的传播规律及巷道动力响应机制。研究结果表明:巷道开挖后顶底板卸压明显,两帮产生应力集中区,采动应力阶段应力集中区范围增加50%,爆破后顶板围岩沿垮落角大范围卸压,应力沿巷道左肩窝逆时针逐渐增大;浅部巷道围岩呈现向自由面膨胀–变形,受巷道肩窝处剪切滑移错动影响,锚杆、锚索支护场产生相反的位移量,应力波扰动后,巷道左帮产生拉伸裂纹并与锚杆支护场连成宏观裂纹,裂纹发育高度大于锚杆支护场高度;巷道围岩顶底板呈现明显的张拉破坏特征,左右肩角呈现张拉及剪切复合破坏形式;应力波由小阻抗介质进入大阻抗介质的衰减速度最快,在同种介质中衰减速度次之,由大阻抗介质进入小阻抗介质中应力波峰值反而增大,应力波峰值强度衰减后仍大于巷道顶板极限抗拉强度,导致巷道围岩大变形失稳并产生一定程度的动力响应。基于应力波连续穿过层状岩体理论模型,结合动静载叠加理论,可优化爆破参数从而实现减冲抗冲主被动联合支护。 展开更多
关键词 高静载 强动载 巷道围岩 爆破扰动 高应力
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软岩巷道群围岩破坏机理及分区支护技术研究
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作者 郭天翔 邸旭峰 《煤炭技术》 2025年第2期6-10,共5页
针对锦界煤矿软岩巷道群围岩变形破坏严重、支护构件易失效等问题,采用现场实测、室内试验、理论分析与数值模拟等方法,分析了软岩巷道群变形破坏的原因,研究了巷道群开挖过程中围岩应力演化规律,提出了分区支护的围岩控制技术。结果表... 针对锦界煤矿软岩巷道群围岩变形破坏严重、支护构件易失效等问题,采用现场实测、室内试验、理论分析与数值模拟等方法,分析了软岩巷道群变形破坏的原因,研究了巷道群开挖过程中围岩应力演化规律,提出了分区支护的围岩控制技术。结果表明:(1)31403中转排水措施巷顶板泥岩中,黏土类矿物平均含量均超过了50%,因此遇水极易崩解。(2)软岩巷道群围岩发生变形破坏的原因为顶板岩体力学强度低+水的侵蚀作用+掘进扰动影响下极限平衡拱叠加导致的应力集中。(3)巷道群开挖过程中,相邻巷道顶板拱形卸荷区发生叠加,其中越靠近掘进区域中部,煤柱上的应力集中面积更大,应力数值可达14~18 MPa。(4)软岩巷道群的分区支护围岩控制技术具体为稳定区域采用圆钢锚杆+冷拔丝网片+锚索的基本支护方式,不稳定区域采用圆钢锚杆+双层网片+锚索+W钢带。现场监测发现,采用分区支护技术后,巷道顶板总离层量最大为40 mm,围岩稳定性较好。 展开更多
关键词 软岩 巷道群 掘进扰动 极限平衡拱 分区支护
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开采扰动下煤柱力学响应的数值模拟研究
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作者 蒲阳 《煤炭技术》 2025年第4期81-86,共6页
为研究开采扰动过程中煤柱整体力学响应情况,通过数值模拟手段分析开采扰动过程中的力学模型,得到其应力场、位移场以及塑性区的变化情况,并通过二次开发得到应变能密度和主应力差来表征煤柱周围的应力集中情况。计算结果表明:在开采扰... 为研究开采扰动过程中煤柱整体力学响应情况,通过数值模拟手段分析开采扰动过程中的力学模型,得到其应力场、位移场以及塑性区的变化情况,并通过二次开发得到应变能密度和主应力差来表征煤柱周围的应力集中情况。计算结果表明:在开采扰动初期,煤柱周围应力位移变化较小,当开采扰动达到峰值应力时,煤柱开始表现出位移增加,并且出现应力集中,塑性区在煤柱周围明显扩大;当开采扰动达到峰后阶段时,煤柱顶端位移变化最明显,最大值为40 mm,塑性区范围进一步扩大,主要出现在靠近卸荷区域的临空面;通过fish二次开发得到应变能密度和主应力差,分析得到煤柱顶底部和局部侧面是应力最为集中的区域,以期对类似的工程有一定的借鉴意义。 展开更多
关键词 开采扰动 煤柱应力 力学响应 二次开发 数值模拟
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孤岛工作面回采对下伏巷道的影响研究
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作者 张涛 《煤炭技术》 2025年第3期67-69,共3页
为研究孤岛工作面回采底板破坏深度和应力分布规律对下伏巷道围岩的影响,以大淑村矿四采区为工程背景,采用理论计算、数值模拟方法,分析孤岛工作面回采后底板最大破坏深度和底板应力、位移分布规律。结果表明:孤岛工作面底板最大破坏深... 为研究孤岛工作面回采底板破坏深度和应力分布规律对下伏巷道围岩的影响,以大淑村矿四采区为工程背景,采用理论计算、数值模拟方法,分析孤岛工作面回采后底板最大破坏深度和底板应力、位移分布规律。结果表明:孤岛工作面底板最大破坏深度为21.6 m;工作面回采后顶底板应力明显减小,下伏巷道受顶板应力集中影响得到缓解;优化工作面开采方案后下伏巷道垂直应力、水平应力和垂直位移量均明显减小。研究结果为孤岛工作面开采方案和下伏巷道布置提供参考。 展开更多
关键词 孤岛工作面 下伏巷道 破坏深度 数值模拟 应力分布
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巷道围岩变形破坏影响因素分析
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作者 贾蒙 《煤矿现代化》 2025年第2期70-74,80,共6页
针对苏村煤矿10煤四采区巷道变形严重的问题,采取理论分析与数值模拟的方式研究巷道变形破坏的影响因素。首先在圆形巷道围岩塑性边界方程的基础上分析了巷道埋深、侧压系数等因素对围岩塑性区深度的影响。结果表明:巷道埋深存在临界值... 针对苏村煤矿10煤四采区巷道变形严重的问题,采取理论分析与数值模拟的方式研究巷道变形破坏的影响因素。首先在圆形巷道围岩塑性边界方程的基础上分析了巷道埋深、侧压系数等因素对围岩塑性区深度的影响。结果表明:巷道埋深存在临界值,超临界值后塑性区随埋深增大而增大;侧压系数影响塑性区形状等;内摩擦角减小等会使塑性区深度增大。基于数值模拟分析了不同埋深和不同侧压系数对巷道围岩位移量和塑性区的影响,结果显示:侧压系数和埋深一定时,巷道两帮和顶底板的位移量及塑性区均随埋深的增加而增大。 展开更多
关键词 巷道变形 塑性区 塑性区深度 数值模拟 影响因素
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