摘要：为对后续开采活动起到警示作用,在强冲击危险区域,采用现场实测的方法得到冲击地压、微震、顶板破断以及采动应力分布等数据,并进行关联规律分析。分析结果表明:超前支承压力影响区域是冲击地压、微震事件的主要发生区域,但冲击地压还会发生在超前支承压力影响之外的微震活动区;基本顶垮断周期、本工作面与邻近采空区沟通导致高位岩层见方垮断周期以及微震活动周期是冲击地压发生的可能时期;以上3个周期近似同步时,超前支承压力影响范围内冲击地压发生概率明显增加。

摘要：为解决煤矿转载点处粉尘污染严重的问题,搭建试验平台模拟转载点处粉尘产生与运移全过程,研究转载区域粉尘分布规律;根据转载点区域粉尘分布情况结合理论计算选择合适的气雾喷嘴结构,并通过试验确定最佳供气压力、供水压力、供水流量以及喷嘴的布置位置。试验结果表明:转载区域产生的粉尘以呼吸性粉尘为主,使用口径为1.5 mm可调广角喷嘴降尘效果较好,供水压力为0.55 MPa、供气压力为0.6 MPa、供水流量为0.25 L/min、喷嘴安装位置选择在距尘源点上方0.85 m位置时,降尘效果最佳。根据试验参数设计气水喷雾降尘系统并在综采工作面转载点处进行现场试验,降尘效率可达90%以上。

摘要：采用FLAC3D和COMSOL Multiphysics多物理场数值模拟软件分别对不同支护条件下高瓦斯煤层掘进巷道周围煤岩体应力场、能量场分布特征和煤层瓦斯流动规律进行研究。研究结果表明:锚杆预应力在巷道断面上形成整体压应力结构,在掘进推进前方,后方支护区域的锚杆预应力形成连续分布的压应力带,使预应力扩散到空顶区。预应力越大扩散范围也越广,对抑制空顶区煤岩破碎、变形有重要作用;高预应力锚杆支护能减少煤岩体内能量集中,但不会产生瓦斯积聚;高预应力锚杆支护能在一定程度上降低煤与瓦斯突出的危险。

摘要：随着开采强度的提高,巷道空间层位关系越趋复杂,对拉锚杆、锚索被应用于煤矿巷道支护。现有关于锚杆、锚索的研究基本针对传统锚固方式锚杆、锚索,少有涉及对拉锚杆、锚索,对拉锚杆、锚索的承载特性与加固效果尚不完全清楚。为研究对拉锚杆、锚索的承载特性与加固效果,提出并验证基于FLAC^3D的对拉锚杆、锚索模拟方法,解决FLAC^3D中pile结构单元无法施加预紧力的难题;建立对拉锚杆、锚索拉伸与剪切数值模型,分析全长黏结型与非黏结型对拉锚杆、锚索的轴向与切向承载特性,对比对拉锚杆与对拉锚索的抗剪能力;开展对拉锚杆、锚索阻止结构面剪切滑移和张拉破坏的数值试验,研究对拉锚杆、锚索在原岩应力条件下对结构面剪切滑移和张拉破坏的加固效果。在此基础上,分析对拉锚杆、锚索的适用性。研究结果表明:①所提出的对拉锚杆、锚索模拟方法能够高度仿真对拉锚杆、锚索的结构组成与轴向、切向承载作用;②与非黏结型对拉锚杆、锚索相比,全长黏结型对拉锚杆、锚索对拉伸变形更为敏感,增阻更快,作用范围更大,但也更易在杆体或索体中部破断;③全长黏结型对拉锚杆、锚索的抗剪能力强于非黏结型对拉锚杆、锚索,剪切位移较小时,对拉锚杆的抗剪能力强于对拉锚索,随剪切位移增大,对拉锚索的抗剪能力逐渐强于对拉锚杆;④在原岩应力条件下,对拉锚杆、锚索主要发挥轴向承载作用,可有效阻止煤岩体结构面的张拉破坏,但对煤岩体结构面剪切滑移破坏的控制效果较差;⑤在裂隙岩体加固中,全长黏结型对拉锚杆、锚索的轴力呈“中间高,两边低”分布,易在裂隙位置破断,应注重提高杆、索体的强度。

摘要：为实现回采工作面采前冲击地压危险性预评价,提出围岩波速结构的概念,其3个特征参量为:波速大小、波速梯度、波速异常区最小临巷距等。工作面冲击地压危险程度与煤层围岩的波速大小、波速梯度均呈正相关,与波速异常区最小临巷距呈负相关。建立基于煤层围岩波速结构特征参量的工作面冲击危险性评价模型,确定回采巷道冲击危险等级划分方法。采用地震波运动学理论,研究了煤层震源震动波在"老顶–直接顶–煤层"特殊层状结构中的传播特征,表明可通过回采工作面巷间地震初至波走时CT探测,来获取煤层围岩波速结构,用于分析整个煤岩组合系统的冲击危险性。将研究成果应用于古山煤矿069–2工作面冲击危险性预评价,评价结论以二维图像形式展现强烈冲击地压发生后的危险性分布状态,可用于指导针对性防冲措施的制订与实施。

摘要：下沟煤矿位于泾河下的煤炭资源,采用综放开采,现有的导水断裂带高度计算方法不能满足水体下采煤安全评价的要求。为了掌握泾河下特厚煤层大面积综放开采的覆岩破坏发育特征,实现水体下安全回采,在研究区工作面不同位置布置了5个采后"两带"孔,进行了钻孔冲洗液漏失量和彩色电视观测,并通过物理模拟进一步研究了在各工作面间留设一定宽度隔离煤柱的开采方式的覆岩破坏过程。观测和模拟结果表明:隔离煤柱有效地控制了覆岩破坏发育高度,成为泾河下压煤安全回采的关键。根据得出的单工作面最大裂采比,并通过最小防水安全煤岩柱垂高的计算,认为地质条件满足泾河下安全回采的要求。

摘要：为研究水力压裂的机理和评价压裂效果,采用空心包体应变计,对水力压裂前后钻孔附近煤层应力的变化,及水力压裂实施后,随着工作面推进,前方煤层应力的变化进行了监测。通过分析监测数据,得到以下应力演化规律与结论:①水力压裂前后,在压裂钻孔附近煤层中的主应力增量值、倾角和方位角均会出现突变。突变程度与至压裂孔的距离、水压、裂缝扩展方式及煤层力学性质等多种因素有关;压裂后主应力增量得到恢复,但比压裂前均有所降低,水力压裂可改变煤层的应力状态。②顶板压裂后,再受到工作面采动影响,煤层垂直应力增加,水平应力有降低的趋势,但采动引起的主应力增量变化幅度远小于压裂引起的变化,而且采动对主应力增量的倾角和方位角的影响不大;水力压裂可使顶板来压强度降低,工作面超前支承压力的影响减弱。③晋城王台铺煤矿坚硬顶板综采工作面进行水力压裂后,顶板的整体性和强度得到弱化,工作面采动影响减弱,顶板能够紧随工作面推进及时垮落,说明水力压裂效果良好。

摘要：全长锚固锚杆存在连续变形承载、非连续变形承载和拉拔承载3种典型工况。为系统研究全长锚固锚杆在不同典型工况下的力学特性,利用经过验证的数值模拟方法以及开发的脱锚算法开展数值试验,分析不同连续变形量级、不同裂隙参数与不同围压拉拔条件下全长锚固锚杆的轴力与剪应力分布规律,以及脱锚对不同工况条件下锚杆力学特性的影响。研究结果表明:(1)在连续变形工况下,全长锚固锚杆的轴力沿杆体先增大后减小,中性点以外剪应力指向锚杆头部,逐渐减小;中性点以里剪应力指向锚杆尾部,先增大后减小。锚杆头部脱锚后,中性点向锚杆尾部转移,脱锚范围轴力与剪应力基本为0。(2)在非连续变形工况下,全长锚固锚杆轴力峰值与裂隙对应。脱锚前轴力与裂隙张开位移呈正比,剪应力在裂隙位置达到峰值,向两侧呈指数衰减,但方向相反;在裂隙位置脱锚后,轴力在脱锚段保持最大值,剪应力在脱锚范围两侧达到峰值,脱锚范围两侧剪应力方向相反。(3)在拉拔工况下,全长锚固锚杆的初始拉拔力快速增大,渐进脱锚后拉拔力表现为锯齿形升降,完全脱锚后拉拔力迅速衰减。峰值和残余拉拔力随围压而增大。未脱锚时轴力与剪应力从锚杆头部向尾部呈指数衰减;部分脱锚时轴力在脱锚段达到最大,剪应力峰值转移至脱锚范围以里;全部脱锚后轴力沿锚杆呈线性衰减,并随围压而增大。

摘要：煤巷围岩是由顶板、两帮及底板组成的整体,帮部强度普遍低于顶底板,是整个巷道围岩的薄弱体,其变形破坏会带来巷道整体失稳。以往大量研究表明,煤巷开挖帮部稳定性主要受煤层埋深、巷道高度、地应力状况、煤体内摩擦角、内聚力及支护强度等设计、地质条件及力学参数类因素影响。本文基于RSM-BBD试验设计与离散元法研究巷帮失稳关键因素及其控制技术。研究结果表明:巷高、侧压系数、埋深可调整余地小,内摩擦角、内聚力、支护强度相对可控,控制巷帮稳定关键在于一定程度上提高煤体内摩擦角、内聚力及支护强度;单一因素及其各自之间交互作用都会影响巷帮稳定性;改善巷帮煤体受力状况,降低主应力差值,提高煤体力学性质,优化掘进工艺水平可有效控制巷帮稳定性;"分次开挖、柔性护表、一次强力支护"理念在现场应用效果良好,显著改善巷帮煤体失稳问题。

摘要：在实验室利用自制模具对模型边界进行约束,采用微机控制电液伺服万能试验机进行加载,采取卸除前约束板模拟煤矿井下煤层巷道开挖,得出了不同应力煤层开挖前后轴向应力变化特征,探讨了低应力、中等应力、高应力条件下巷道围岩开挖前后的应力场变化特征。研究结果表明:在低应力条件下,模型开挖造成应力的重新分布,在开挖面附近形成拉应力区,但模型内应力值较小,整体处于弹性状态,围岩抗开挖扰动能力较强;在中等应力条件下,模型开挖造成围岩浅部拉应力区进一步加大,岩体接近或达到屈服状态,围岩受开挖扰动比较强烈,开挖后应力场开始呈现"拉—压—拉"交替现象;在高应力条件下,围岩出现明显的塑性破坏,模型内部整体处于受拉状态。受到开挖扰动,围岩表面迅速恢复到受压状态,并再次向深部转移,形成明显的动态"拉—压—拉—压"交替现象,围岩破坏深度大、抗扰动能力差,呈现深部开采特征。