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淮南矿区切顶沿空留巷及无煤柱开采工程实践
1
作者 程详 罗勇 +1 位作者 赵光明 肖殿才 《中国煤炭》 北大核心 2025年第8期57-65,共9页
针对淮南矿区接替紧张、掘巷成本高、掘巷难度大等问题,以淮南矿区煤层赋存情况为背景,分析煤巷围岩分类,明确了适宜实施切顶留巷煤巷顶板围岩条件为Ⅰ完整型、Ⅱ较完整型;提出顶板“深浅孔交替”爆破切顶卸压技术,优化了浅孔切缝爆破... 针对淮南矿区接替紧张、掘巷成本高、掘巷难度大等问题,以淮南矿区煤层赋存情况为背景,分析煤巷围岩分类,明确了适宜实施切顶留巷煤巷顶板围岩条件为Ⅰ完整型、Ⅱ较完整型;提出顶板“深浅孔交替”爆破切顶卸压技术,优化了浅孔切缝爆破、深孔预裂爆破关键技术参数;形成可缩柱网挡矸护帮体系,采用可伸缩U型钢+金属网+钢筋网+垛式支架,配合风筒布、喷浆作业联合挡矸支护;提出加固锚索+浅深孔分步多级注浆实现煤帮强化支护;采用喷涂薄喷材料解决留巷漏风问题,形成了“深浅孔交替切顶爆破巷旁支护巷内补强煤帮协同支护”的无煤柱留巷技术体系,在丁集矿1452(1)工作面进行现场应用。现场应用结果表明,“深浅孔交替”爆破技术能够缩短基本顶周期来压步距,优化留巷围岩应力环境,留巷稳定后顶板下沉量和帮部移近量为300 mm和180 mm,满足留巷复用需求。 展开更多
关键词 切顶卸压 沿空留巷 “深浅孔”爆破 无煤柱开采 淮南矿区
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坚硬顶板小煤柱沿空掘巷切顶卸压关键参数研究 被引量：4
2
作者 谭雅五 赵光明 +3 位作者 程详 孟祥瑞 王艳芬 朱世奎 《中国安全生产科学技术》 北大核心 2025年第2期99-107,共9页
为了解决小煤柱沿空掘巷过程中区段煤柱矿压显现剧烈的问题。采用理论分析、数值模拟和灰色关联度相结合的方法,探讨小煤柱沿空掘巷切顶卸压应力调控机理,分析不同参数条件下小煤柱围岩应力场的分布特征。研究结果表明:在选取的切顶角... 为了解决小煤柱沿空掘巷过程中区段煤柱矿压显现剧烈的问题。采用理论分析、数值模拟和灰色关联度相结合的方法,探讨小煤柱沿空掘巷切顶卸压应力调控机理,分析不同参数条件下小煤柱围岩应力场的分布特征。研究结果表明:在选取的切顶角度范围内,巷道围岩支承压力随着切顶角度增加先减小后增大。选取不同切顶位置,通过不同切顶角度得出的支承压力对比可知,采空区侧切顶比巷道侧切顶效果好。切顶高度越高,切顶效果越好,在切顶超过27 m且随着切顶高度的增加,围岩所受支承压力会继续降低,但其降低程度将逐渐减小。通过切顶与不切顶条件下煤柱的支承压力对比,切顶后的支承压力降低,巷道变形量减小,围岩变形得到有效的控制,切顶效果明显。通过灰色关联度分析得出影响小煤柱沿空掘巷切顶卸压效果的主要因素是煤柱宽度。研究结果可为沿空掘巷围岩应力调控技术提供参考。 展开更多
关键词 沿空掘巷 切顶卸压 小煤柱 坚硬顶板 灰色关联度分析
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水玻璃-膨胀剂-粉煤灰水泥基复合注浆材料研发与试验 被引量：2
3
作者 崔宏瑞 孟祥瑞 +4 位作者 程详 赵光明 顾清恒 王艳芬 朱世奎 《中国矿业》 北大核心 2025年第8期169-177,共9页
目前,纯水泥注浆材料已不能满足深部过巷道断层破碎岩体注浆加固的实际需求,因此,通过添加水玻璃、膨胀剂和粉煤灰等外掺剂对普通硅酸盐水泥浆液进行改性以获得能够满足现场实际需求的高性能复合浆液,采用正交试验方法和矩阵分析法分析... 目前,纯水泥注浆材料已不能满足深部过巷道断层破碎岩体注浆加固的实际需求,因此,通过添加水玻璃、膨胀剂和粉煤灰等外掺剂对普通硅酸盐水泥浆液进行改性以获得能够满足现场实际需求的高性能复合浆液,采用正交试验方法和矩阵分析法分析其宏观性能的变化规律和复合浆液的最优配比,并利用XRD和SEM对其微观结构做进一步分析。研究结果表明:水玻璃、膨胀剂和粉煤灰三者共同作用可有效增强水泥浆液的各方面性能。水玻璃对所研究浆液的基本性能都有显著影响,提高水玻璃掺量可有效缩短浆液凝结时间,但掺量过多会导致浆液水化反应不充分,降低浆液流动度和结石体抗压强度;膨胀剂主要对浆液结石率影响较大;粉煤灰对浆液流动度有促进作用,对其他性能的影响较小;利用矩阵分析法得出浆液最优配比:水灰比0.8,水玻璃掺量2%,膨胀剂掺量4%,粉煤灰掺量5%;水玻璃和膨胀剂与Ca(OH)_2反应生成大量C-S-H凝胶与AFt晶体填充内部孔隙,在水化反应后期,粉煤灰发生火山灰反应生成更多C-S-H凝胶覆盖在水泥颗粒表面,进一步提高复合浆液的力学性能。 展开更多
关键词 正交试验 水玻璃 膨胀剂 粉煤灰 力学性能
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穿层巷道围岩松动圈范围测试及演化规律研究
4
作者 胡龙宇 孟祥瑞 +3 位作者 程详 赵光明 顾清恒 王艳芬 《中国矿业》 北大核心 2025年第5期176-186,共11页
为探究穿层巷道围岩松动圈发育扩展规律,本文以淮北青东七采区回风上山为背景,采用理论分析、室内试验、数值模拟和现场实测方法研究巷道围岩松动圈发育扩展特征,提出光纤测试松动圈发育特征的相似模拟方法。结果表明:基于Mohr-Coulomb... 为探究穿层巷道围岩松动圈发育扩展规律,本文以淮北青东七采区回风上山为背景,采用理论分析、室内试验、数值模拟和现场实测方法研究巷道围岩松动圈发育扩展特征,提出光纤测试松动圈发育特征的相似模拟方法。结果表明:基于Mohr-Coulomb准则计算巷道围岩为泥岩、砂质泥岩、细砂岩和粉砂岩时,松动圈半径分别为1.72R0、1.65R0、1.41R0和1.42R0,巷道松动圈发育范围与围岩强度呈负相关;相似模拟试验显示巷道断面破坏范围与应力呈正相关,高应力下断面易破坏且裂隙发育范围近似半圆形;DIC数字散斑结果显示在巷道周边围岩位移呈梯度分布,围岩松动圈范围为巷道周边2 m围岩位移分界区域;分布式光纤监测显示深入围岩过程中产生两个应变突变拐点,第一应变突变点位置为围岩松动圈范围,第二应变突变点为围岩塑性区范围,围岩松动圈范围在梯度应力下由1.24 m发育至1.84 m,应力升高导致松动圈发育范围扩大,围岩稳定性逐渐降低;数值模拟结果显示穿层巷道开挖松动圈发育范围为0.62~1.86 m,相邻围岩共同决定松动圈扩展范围;现场地质雷达实测从距掘进工作面10 m至200 m,底板松动圈范围由1.45 m发育至1.95 m。相似模拟实验中分布式光纤监测松动圈方法,与其他方法测试结果吻合,可为巷道松动圈测试及围岩稳定性控制提供依据。 展开更多
关键词 穿层巷道 松动圈测试 演化规律 相似模拟 光纤
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双翼采动下准备巷道围岩控制技术
5
作者 王坤 孟祥瑞 +3 位作者 赵光明 程详 戚敏杰 朱世奎 《煤炭科学技术》 北大核心 2025年第6期396-406,共11页
针对双翼采区准备巷道受采动叠加支承应力影响,准备巷道出现围岩失稳及变形破坏严重的问题,开展双翼采区准备巷道围岩应力调控技术研究。以许疃煤矿83下采区为工程背景,利用理论分析,数值模拟,现场监测的综合研究方法,分析准备巷道围岩... 针对双翼采区准备巷道受采动叠加支承应力影响,准备巷道出现围岩失稳及变形破坏严重的问题,开展双翼采区准备巷道围岩应力调控技术研究。以许疃煤矿83下采区为工程背景,利用理论分析,数值模拟,现场监测的综合研究方法,分析准备巷道围岩应力演化规律及切顶卸压机理,进行终采线深孔预裂爆破切顶卸压工业性试验,以期达到改善准备巷道围岩应力环境的目的。结果表明:双翼工作面回采完毕后,工作面前方聚集的超前支承应力和采空区上覆岩层“长悬臂梁”结构产生的弯矩,致使准备巷道出现变形失稳的现象。通过FLAC3D数值模拟和分布式光纤监测结果判断,7_(2)316工作面超前支承应力影响范围超过130.14 m,采动超前支承应力影响至准备巷道,准备巷道顶板垂直应力较回采前增加10.48%,深孔预裂爆破切顶卸压后,准备巷道顶板垂直应力减少27.68%。现场进行终采线切顶卸压工业性试验后,准备巷道两帮最大变形量62.5 mm,最大变形率0.2 mm/d,顶底板最大变形量105 mm,最大变形率0.4 mm/d,围岩变形均在可控范围之内,准备巷道整体状况良好。终采线深孔预裂爆破切顶卸压技术,阻断工作面超前支承应力传递至准备巷道的物理路径,减小“弯矩”产生的集中应力,降低采动应力场的主导作用,有效改善准备巷道围岩应力环境,实现远场卸压护巷。研究结果对双翼采区准备巷道围岩稳定控制提供新思路,保障矿井安全高效生产,为相关工况下采区集中应力调控及巷道围岩稳定提供理论依据。 展开更多
关键词 围岩应力调控 深孔预裂爆破 分布式光纤 现场监测 双翼采区
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逆断层上下盘开采扰动下断层活化响应模拟研究 被引量：5
6
作者 刘雨生 孟祥瑞 +4 位作者 程详 赵光明 顾清恒 王艳芬 朱世奎 《中国安全生产科学技术》 CAS CSCD 北大核心 2024年第8期33-41,共9页
为探究煤层不同开采方式下逆断层应力场、位移场演化规律和断层活化规律,通过数值模拟分析逆断层地质条件下进行上盘开采和下盘开采时断层处的正应力和剪应力演化规律、断层活化过程以及断层和覆岩的位移场变化特征。研究结果表明:随工... 为探究煤层不同开采方式下逆断层应力场、位移场演化规律和断层活化规律,通过数值模拟分析逆断层地质条件下进行上盘开采和下盘开采时断层处的正应力和剪应力演化规律、断层活化过程以及断层和覆岩的位移场变化特征。研究结果表明:随工作面逐渐靠近断层,断层上部的正应力逐渐降低、剪应力逐渐升高,断层下方的正应力逐渐升高、剪应力逐渐降低,正应力和剪应力升高或降低的速率随工作面与断层距离减小而增加;当工作面与断层距离在80 m和40 m时,断层处正应力和剪应力发生异于前期应力规律性的变化,出现大幅度增长和降低的情况;相对于上盘开采,下盘开采时断层更易受煤层开采扰动而发生活化,且活化程度和范围均大于上盘开采;随工作面不断向断层靠近,下盘开采时采空区上覆岩层下沉量和断层两侧岩体相对位移量均明显大于上盘开采。研究结果对煤层开采遇断层时围岩治理和防灾减灾具有一定科学指导意义。 展开更多
关键词 断层活化 应力演化 上下盘开采 逆断层 弱化赋值法
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含夹矸厚煤层地面定向钻预注浆围岩改性及巷道支护技术研究 被引量：15
7
作者 李贤 孟祥瑞 +3 位作者 程详 赵光明 顾清恒 纪宝柱 《煤炭工程》 北大核心 2023年第11期64-69,共6页
为解决复杂地质条件下,巷道掘进期间施工难,工序复杂等问题,以淮北矿业信湖煤矿818里机巷为工程背景,提出了利用地面定向钻预注浆技术对巷道围岩进行掘前治理的方案,运用FLAC^(3D)软件模拟了注浆前、后巷道开挖后围岩变形特征,并在现场... 为解决复杂地质条件下,巷道掘进期间施工难,工序复杂等问题,以淮北矿业信湖煤矿818里机巷为工程背景,提出了利用地面定向钻预注浆技术对巷道围岩进行掘前治理的方案,运用FLAC^(3D)软件模拟了注浆前、后巷道开挖后围岩变形特征,并在现场注浆试验后,通过钻孔窥视的手段,观察了浆液在围岩中的扩散情况;结合巷道的地质条件及施工特点,确定了夹矸顶板巷道的支护形式,并对注浆区域与非注浆区域进行长期持续性的矿压监测。结果显示:同一支护形式下,治理区域相较于非治理区域,两帮移近量和顶板下沉量分别降低了31.82%、36.77%,证明了地面定向钻预注浆围岩改性技术,对加强围岩自承载性能,提高巷道稳定性具有良好效果。 展开更多
关键词 含夹矸厚煤层 地面定向钻 预注浆 围岩改性
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软岩保护层开采采动卸压效果的预测及应用 被引量：2
8
作者 王坤 孟祥瑞 +2 位作者 程详 赵光明 顾清恒 《中国安全生产科学技术》 CAS CSCD 北大核心 2023年第10期66-73,共8页
为了研究软岩保护层不同开采参数下采动卸压影响规律,探讨5种不同开采参数下被保护层的等效膨胀率和等效卸压率,构建软岩保护层卸压效果改进鲸鱼BP神经网络预测模型,对不同开采参数下被保护层卸压程度进行预测,通过灰色关联度分析影响... 为了研究软岩保护层不同开采参数下采动卸压影响规律,探讨5种不同开采参数下被保护层的等效膨胀率和等效卸压率,构建软岩保护层卸压效果改进鲸鱼BP神经网络预测模型,对不同开采参数下被保护层卸压程度进行预测,通过灰色关联度分析影响采动卸压效果的主次影响因素。研究结果表明:对软岩保护层卸压效果产生影响的主要因素是关键层位置,其次是层间距、采高、面长和埋深,灰色关联度分析结果与实际情况相吻合。模型能较为准确地预测各种情况下被保护层的卸压情况,预测误差小于5%,并且模型易于实现、操作简单。研究结果可为软岩保护层卸压开采提供重要的参考价值。 展开更多
关键词 矿山安全 软岩保护层开采 卸压效应 改进鲸鱼BP神经网络 灰色关联度分析
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