摘要：为探讨金刚石串珠绳锯割缝对缝槽周围煤层的卸压增透效应,首先建立基于缝槽顶板受力的两端固支梁力学模型,分析顶板梁的受力特征及缝槽顶板下沉接触底板(简称触底)特性,然后采用自行设计的物理相似模拟试验平台开展相似模拟试验,分析不同工艺参数绳锯割缝后缝槽上下方煤岩层应力、位移变化规律,基于FLAC^(3D)数值模拟和开发的煤层瓦斯渗透率计算程序,分析随割煤工作面推进缝槽周围煤岩体的应力和渗透率分布特征和周期演化规律。研究表明:绳锯割缝使缝槽周围应力重新分布,缝槽顶板随着割缝工作面的推进经过顶板悬露、顶板触底,连续缓沉3种演化形态;顶板未触底时,缝槽上下方形成“U”形卸压区,最大挠度在顶板中心位置,也是最先触底部位,顶板触底之后,缝槽中间位置出现应力恢复,减弱绳锯割缝的卸压增透效果;串珠绳锯的直径越大,顶板发生触底的极限跨度越大,缝槽触底越晚,卸压效果越好;相同割缝直径增加第2条割缝,两缝槽卸压区连成一起,卸压效果相互促进,减弱两缝作用下的应力恢复现象,增大了卸压范围;缝槽推进距离足够长时,由于顶板触底,缝槽两边的卸压增透效果更好,割缝卸压的影响范围从左到右划分为应力集中区、卸压区、应力恢复区、卸压区、应力集中区,对应的卸压区和应力恢复区都有较好的增透效果。

摘要：针对倾斜厚层坚硬顶板条件下综采工作面沿空留巷技术难题,采用理论分析、数值模拟、现场监测等手段,揭示倾斜厚层坚硬顶板采场覆岩运移规律,分析预留巷道多次扰动影响下倾向及走向方向顶板垂直应力分布特征。根据切顶留巷围岩应力分布规律,将沿空巷道分为“原岩应力区、超前应力增高区、滞后应力增高区、滞后应力稳定区”4个区域,提出巷内围岩支护原则,并基于区域特征,设计分区支护留巷方案,并成功应用于柏林煤矿-2446(k26)沿空巷道。研究结果表明:优化岩块B长悬臂梁结构是留巷成功的关键,通过切顶卸压留巷技术手段,可减小巷旁支护体及实体煤帮压力,沿空巷道支护效果良好,证明倾斜厚层坚硬顶板切顶留巷关键技术是可行的。

摘要：为研究大倾角煤层切顶留巷巷旁支护体合理宽度及让压尺度,以四川柏林煤矿南段工作面为研究背景,综合运用理论分析、数值模拟和现场实测的方法,结合大倾角厚层坚固顶板覆岩垮落特征,分析大倾角煤层沿空留巷顶板活动规律,建立大倾角煤层切顶留巷巷旁支护力学模型,提出针对巷旁支护体与采空区矸石协同压缩流变变形的巷旁让压支护机制,并采用Flac^(3D)软件计算分析不同巷旁支护体宽度及让压尺度下的沿空巷道变形特征。研究结果表明:巷旁支护体宽度对留巷稳定性影响显著,巷旁支护体宽度越大,沿空留巷越稳定,但考虑到矸石墙垒筑工作强度较大,巷旁支护体合理宽度设置为2.0 m;巷旁支护体让压尺度取决于采空区矸石的压实情况,让压尺度设置为3:5时,巷旁支护体让压量足以使得采空区矸石充分压实。工程实践表明,采用所确定的巷旁支护体设计参数,巷道变形能够满足生产需要,证明了所选参数的合理性。

摘要：为揭示岩体结构面单、双面剪切强度差异,更好评估层状岩体的稳定性,选择4条Barton标准剖面线建立结构面模型,制作含单、双结构面的类岩试样进行剪切试验。基于试验结果,分析3种法向应力(σ_(n))下单、双结构面的峰值剪切强度(τ_(p))的差异及其原因。基于颗粒流模拟结果,推导出同JRC双结构面的峰值剪切强度经验公式,引入组合节理粗糙系数(JRC_(c))表征异JRC双结构面的粗糙度,构造JRC_(c)与低、高粗糙度系数(JRC_(xx),JRC_(yy))的相关关系,建立了综合考虑JRC_(xx),JRC_(yy)对异JRC双结构面峰值剪切强度影响的经验公式,然后分析同JRC双结构面与异JRC双结构面的τ_(p)随混合节理粗糙系数变化的规律,最终建立了估算任意JRC组合双结构面峰值剪切强度的经验公式。研究表明:在τ_(p)-JRC曲线的增长趋势随σ_(n)增大而增大的阶段,σ_(n)一定时,双结构面的τ_(p)随上、下结构面的JRC之和增大而增大;对于JRC之和较小的异JRC双结构面,其τ_(p)由JRC较低的结构面控制,但这种控制作用随JRC之和增大而减弱,逐渐转换为由JRC较高的结构面控制。

摘要：我国煤矿沿空留巷技术研究与应用已超过60 a,形成了充填式沿空留巷和切顶式沿空留巷两大技术类型,但是由于不同矿区煤层生产地质条件复杂多样、留巷巷道所处矿压显现强烈等诸多困难,导致沿空留巷技术推广应用呈现起伏。首先梳理了近年来我国沿空留巷主要技术类型、围岩稳定原理、巷内支护技术、巷旁支护技术、适应性评价与围岩稳定性监测方面取得的成效和关键技术进展,分析了现阶段不同技术的应用适用性。然后,总结了目前沿空留巷技术面临的难题与挑战:对强矿压工作面沿空留巷仍未能形成系统理论;充填沿空留巷围岩与支护体相互机制的理论认识仍然存在缺陷;巷旁支护体充填材料力学及变形特性尚不能适应深部、强矿压工作面沿空留巷;沿空留巷底臌机理及控制技术尚不完善;强动载或冲击地压沿空留巷充填体稳定控制研究尚处于空白。最后,针对现阶段我国沿空留巷技术应用面临的难题和挑战,提出了几项储备型技术:厚煤层综放/一次采全高沿空留巷有控切顶–充填围岩协同控制技术、面向强矿压工作面含外加剂改性高水材料沿空留巷技术;针对沿空留巷数值模拟岩石力学参数智能反演问题,建立了一套沿空留巷数值模拟岩石力学参数智能反演工作流,提出了沿空留巷支护参数智能优选设计方法。

摘要：为提高下保护层开采的适用性,将矸石充填法应用于下保护层开采。分析了充填开采的采场覆岩的弯曲下沉变形,得到了矸石充填开采采场顶板的下沉变形规律;以维持被保护煤层底板岩层稳定性为基础,建立了下保护层矸石充填开采的可行性理论判据。以贵州某矿下保护层开采为工程背景,设计了下保护层充填开采的充填参数,并对下保护层开采对上部煤层所造成的影响进行了分析。结果表明:当下保护层充填开采采取合理的充填参数时,即能保证下保护层开采不影响上部煤层的正常回采,又能保证上部煤层会受到下保护层采动而使其裂隙充分发育。

摘要：为了分析煤矿井下气水喷雾雾化特性,基于自行设计的气水喷雾实验平台,采用电磁流量计、空气质量流量计及马尔文实时高速喷雾粒度分析仪对空气雾化喷嘴流量特性、雾化粒度的空间分布规律及影响因素开展了实验研究。结果表明:随着供水压力的增加,喷嘴耗气量以指数形式不断递减,而耗水量以指数形式递增;喷嘴耗气量随供气压力以指数形式递增,而喷嘴耗水量基本呈现线性递减趋势。雾滴粒径沿喷嘴轴线方向不断增大;距离喷嘴较近的纵断面上,雾滴粒径沿径向不断增大,并呈现不对称分布;位于雾流中部的纵断面上,轴线附近区域雾滴粒径沿径向不断增大,而雾流外部区域雾滴粒径呈现沿重力方向增大的趋势;在靠近雾流末端衰减区内,雾滴粒径沿重力方向不断增大。供气压力一定时,雾滴粒径随着供水压力的增加呈现先增大后减小的变化规律,且供气压力越大所对应的拐点水压越高;随着供气压力的增加,雾滴粒径不断减小,且减小幅度随供气压力增加而有所下降。

摘要：深井工作面矿压显现剧烈使得沿空留巷存在诸多困难。采用矸石充填采空区可有效限制深部采场覆岩大范围的破断、运动,缓解深井工作面剧烈的矿压显现,为深井工作面沿空留巷奠定基础。通过现场实测和理论计算探讨了深井矸石充填工作面覆岩运动特征,探讨了沿空留巷围岩承载结构及其稳定性。根据新巨龙煤矿2305S-2号工作面实际情况,设计了以矸石墙+钢管混凝土立柱为主的巷旁支护结构,并提出了留巷顶板超前支护、强力护表、深部锚固,巷旁支护结构合理宽度、侧向约束、协同承载,实体煤帮卸应力、防冲击、控片帮的控制方式,留巷底板高应力深部转移的沿空留巷围岩控制原理和先固顶→再护帮→后控底的沿空留巷围岩控制原则。形成了锚杆+W钢带超前支护和长锚索+注浆锚索永久支护的沿空留巷围岩控制技术,成功实现了新巨龙煤矿2305S-2号深井矸石充填工作面沿空留巷。沿空巷道围岩实测发现留巷矸石墙变形不均匀,承载能力增长缓慢,钢管混凝土立柱钻底,顶板锚索易破断等问题。需要进一步加强留巷矸石墙的侧向约束,提高矸石墙承载能力。钢管混凝土立柱底部安装大垫板,控制立柱钻底量,沿空留巷顶板锚索要求具备一定的延伸率,实现长锚索与顶板围岩的协同变形与承载。

摘要：为分析煤矿井下高压喷雾雾化特性及其降尘效果,采用自行设计的喷雾降尘实验系统,对井下常用的螺旋型压力喷嘴在不同压力下的雾化特性及其降尘效果进行了系统的实验研究。结果表明:1随着喷雾压力的提高,喷嘴流量不断增加,而雾化锥角不断减小。2喷雾所形成的雾粒的粒径随着喷雾压力的增加而减小,但当压力增大至8 MPa时,继续增加压力,减小幅度有所减缓。3随着喷雾压力的增加,全尘和呼吸性粉尘降尘效率均不断增加。当喷雾压力增加至8 MPa后,若继续提高喷雾压力,降尘效率提高不明显。4依靠增加喷雾压力来提高降尘效率(特别针对呼吸性粉尘)具有一定的局限性,对于实验所选用的喷嘴喷雾压力选用8 MPa较为合理。5喷雾所产生的雾粒,对于跟雾粒平均粒径接近的粉尘颗粒降尘效果最好;对于粒径小于雾粒平均粒径的粉尘颗粒,降尘效率随着粉尘粒径的减小而减小;而对于大于雾粒平均粒径的粉尘颗粒,降尘效率随着粉尘粒径的增加而略有下降。

摘要：针对新提出的石门揭煤注液冻结防突方法,设计了室内水泥槽模型煤体冻结实验,分析了注液冻结后水泥槽中煤体温度、物理力学性能与冻结时间的关系。实验表明:槽中煤体形成以冻结管中心为圆心、半径为R沿径向随时间扩展的冻煤圆柱。槽中煤、瓦斯和水三相体最终变成坚硬冻结体,极大提高了其抗压强度和弹性模量等力学性能。实验论证了注液冻结石门揭煤工作面冻结区的形成,距离冻结管越近,煤体温度越低,最终能降到石门揭煤防突工程所需的-15℃煤层控制温度。