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煤层顶板砂岩含水层富水性单因素分析
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淘豆网网友近日为您收集整理了关于风水沟矿软岩巷道顶板砂岩含水可锚性试验研究的文档，希望对您的工作和学习有所帮助。以下是文档介绍：风水沟矿软岩巷道顶板砂岩含水可锚性试验研究 第16卷第1期(总第98期)2011年2月煤矿开采Coal mining TechnologyV01.16No.1(Series No.98)February 201 I风水沟矿软岩巷道顶板砂岩含水可锚性试验研究胡滨1”,康红普1’。,林健1’2,范明建∽(1.煤炭科学研究总院开采设计研究分院,北京.天地科技股份有限公司开采设计事业部,北京100013)【}商要】风水沟煤矿由于顶板砂岩含水层的存在,在锚索施工过程中极易造成锚索孔淋水,使树脂锚索的锚固力严重下降,巷道支护难度增大。通过现场可锚性试验,确定了比较合理的锚杆、锚索预紧力等支护参数,并在5—1A西七片一分层回风巷进行了工业性试验。试验结果表明,在顶板砂岩含水的软岩巷道支护中,通过可锚性试验来确定高预应力强力锚杆锚索支护系统的支护参数是十分必要的。[关键词] 软岩巷道;可锚性试验;钻孔淋水;高预应力;全长锚固[中图分类号】TD353.6 [文献标识码]B [文章编号]11)01-0067-04Feasibility Test of Anchori(来源：淘豆网[/p-.html])ng Sandstone Hydrated Roof of RoadwaySurrounded by Soft Rock in Fengshuigou Colliery内蒙古平庄煤业集团风水沟煤矿是我国典型的软岩矿井之一,主采煤层顶底板岩层均属于软岩。其中,煤层顶板以砂岩为主,松散含水,胶结性极差,揭露后往往形成流沙。煤层直接底以泥岩或泥质砂岩为主,含大量蒙脱石等,膨胀性极强。在回采超前压力影响下,巷道出现大范围破坏现象,主要表现为围岩大范围整体移近,两帮移近量lm左右,尤为严重的是巷道出现严重的底鼓现象,底鼓量在1.5~2.0m,严重影响了回采工作面的正常生产。随着开采深度增加,地质条件更为恶劣,很多巷道不同程度地受到顶板淋水影响,虽然采用了金属棚支护、锚网支护及u型钢+锚网联合支护等多种支护方式,但均未达到预期效果,顶板砂岩含水条件下软岩巷道支护问题仍未得到有效解决¨≈J。为此,风水沟矿进行了大量的可锚性试验。在试验结果分析的基础上,针对现场条件采用高预应力强力支护理论&#16(来源：淘豆网[/p-.html])8;’3 o制定了新的支护设计方案,并在5—1A西七一分层回风巷进行了工业性试验。试验结果表明,新支护方案和参数对巷道围岩变形控制效果非常理想,顺利地保证了煤层的正常回采。1巷道工程概况5—1A西七片一分层回风巷埋深在421~435m。该巷道上帮邻近5-IA西六片工作面采空区,煤柱尺寸为8m,局部为6m,可开采煤层为5—1A煤层,最大厚度5.6m,最小厚度为4.45m,平均煤厚4.5m。5—1A煤层结构复杂,有夹矸0—3层,[收稿日期][作者简介]胡滨(1985-)男,山东泰安人,在读硕士研究生。夹矸单层厚度在0.01—0.36m,煤层层理发育,倾角6~14。,平均100,密度1.31t/m3。煤层坚固性系数f_-2—3。自然发火期1~3个月,***涌出量0.24m3/min,煤层爆炸指数为55.9%。煤层顶板主要为细砂岩,松散含水,易冒落。底板主要为细砂岩。煤层柱状如图1所示。图1 5-1A西七片一分层工作面煤层柱状2井下锚固力试验2.1试验器材的选择风水沟煤矿井下巷道一(来源：淘豆网[/p-.html])般使用的是20MnSi材质qb20mm锚杆,该锚杆在松软破碎煤岩体中,显67万方数据总第98期煤矿开采 2011年第1期示明显强度偏低,不仅不利于锚杆预紧力的施加[1,2],同时会大幅度增加锚杆支护密度,造成岩体破坏和影响支护速度,在受强烈采动和地质构造影响的巷道段,还经常出现锚杆拉断的现象。锚索采用,/,15.24turn锚索,该锚索直径偏小,与钻孔直径(28ram)不匹配,孔径差过大,易出现锚固端滑动现象,造成锚固力下降;同时,索体破断载荷较小,延伸率低,不能适应围岩的大变形,在高地应力、受采动和地质构造影响的巷道中经常出现锚索拉断现象,同时,由于索体强度低,施加的预应力水平也比较低,导致锚索预应力作用范围小,控制围岩离层、滑动的作用差口J。针对目前该矿支护材料性能偏低的状况,按照高预应力强力支护理论的要求,选择qb22mm,1×19股高强度低松弛预应力钢绞线的高强锚索,+22ram的高强锚杆进行井下锚固力试验。2.2顶板锚索孔水量测量现场采用“干式打眼”的方法来判断顶板岩性及(来源：淘豆网[/p-.html])其含水层的位置。结果表明:顶板0~0.9m为煤层;0.9—1.5m为粉砂岩,不含水,该段岩石硬度较大,钻孔速度较慢;1.9~2.8m为细砂岩,钻孔速度变快,同时出现少量的水;2.8~3.6m为泥岩含有少量细砂,胶结性弱,含水量逐渐加大;4.Om以上钻孔岩屑逐渐变为泥(砂)水混合物,水流量较大,钻孔速度增快。因此,特对顶板锚索孔水流量进行了测量,测量时间为打完锚索孔后15rain左右,水量测量结果如表1所示。表l 顶板锚索孔水量测量记录从表中数据可以看出,顶板砂岩含水量比较大,在锚索施工过程中极易造成锚索孔淋水,使树脂锚固剂的锚固力严重下降,同时顶板淋水对锚索产生锈蚀,使锚索的破断强度降低,再加上巷道围岩中含有大量的高岭石和蒙脱石,遇水极易软化、膨胀,最终导致巷道变形十分严重,严重影响了煤层的正常回采。2.3顶板锚索锚固力试验(1)6300ram高强锚索锚固力试验选用68qb22mm,长6300ram,1 x19股高强度低松弛预应力钢绞线高强锚索在5—1A西七片一分层回风巷进行短锚拉拔破坏性试(来源：淘豆网[/p-.html])验,具体试验数据见表2。表2 6300mm高强锚索锚固力试验数据由数据可知,由于顶板砂岩含水层的存在,树脂锚索的锚固力受到了不同程度的影响。具体分析如下:一是由于锚索孔壁在顶板砂岩水的作用下被刷大,造成实际锚固长度比理论值要下降很多;二是当钻孔中有流水时,锚固剂固化反应速度减慢H],在锚索搅拌树脂锚固剂的过程中,容易造成部分锚固剂随着“沙水”流出,在一定程度上造成了锚固长度的下降;三是在锚固剂固化的过程中,部分水分掺杂进了锚固剂固化后的固体物质中,形成了大小不等的气泡,在一定程度上也造成了锚索锚固力的下降。4。J。(2)“鸟笼式”锚索锚固力试验为提高锚固力,增大锚索索体与锚固剂的粘结面积,试验了3根“鸟笼式”锚索,索体最大直径35.2mm,长度6300ram,相应地将钻孔直径定为42mm,锚固剂直径增大为35mm,试验参数及数据如表3。表3 “鸟笼式”锚索锚固力试验记录试验表明:在顶板锚固段含水量较大情况下。即使采用“鸟笼式”锚索,且增加锚固剂数量来加大锚固长度,也不能有效地提高锚索锚固力。(来源：淘豆网[/p-.html])(3)4300mm高强锚索锚固力试验由顶板钻孔采用“干式打眼”可知:顶板4.Om内含水较少,4.Om以上钻孔岩屑逐渐变为泥(砂)水混合物,水流量较大,因此,将顶板锚索长度减小为4300mm,锚索孔深度减小为4000mm,将锚索锚固在不含水和含水较少岩层中,试验数据如表4。万方数据胡滨等:风水沟矿软岩巷道顶板砂岩含水可锚性试验研究 2011年第l期表4 4300mm高强锚索锚固力试验数据蓑怒篓蕊锚固剂径/mm 度/mm”“”1最大锚固力/kN1支K2550 1支Z 215.6 199.43 215.6 215.6 215.6 215.6 215.6由表可以看出:锚索最大锚固力基本都在200kN以上,锚固力最大值为247.9kN,试验结果表明:通过降低锚索长度,将锚索锚固在含水较少或不含水的岩层中,可以获得较大的锚固强度。2.4帮锚索锚固力试验选用qb22mm,长为4300mm,1 x19股高强度低松弛预应力钢绞线的高强锚索在两帮进行试验,具体数据见表5。表5帮锚索锚固力试验(来源：淘豆网[/p-.html])记录藿耋藿燥藿慧锚固剂最大JJ/锚固kN 备注位置径/mm 度/mm“”“。 84+注:左帮为小煤柱侧帮,右帮为工作面侧帮。由试验结果可以看出:(1)工作面侧帮锚索的锚固强度远远高于小煤柱侧帮锚索的锚固强度。(2)左帮为小煤柱侧帮,邻近5—1A西六片工作面采空区,煤壁裂隙比较发育,当锚索孔深度为3m左右时,开始有水流出,水量不均,此处锚索锚固力偏低,究其原因正是钻孔流水导致锚索锚固力降低。(3)右帮为工作面侧帮,锚索锚固在实体煤中,没有水的影响,最大锚固力均在200kN以上,锚固效果好。2.5顶板锚杆锚固力试验根据前面所述“干式打眼”可知:1.9—2.8m为细砂岩,含少量水,根据以往的经验判断此处锚杆的锚固效果应当比较好,所以锚杆锚固力抽检时只做非破坏性拉拔,达到120kN后可停止拉拔,视为锚固力满足要求。试验采用咖22mm、长2400mm左旋无纵筋螺纹钢锚杆,配以“一短两长”的锚固剂进行全长锚固拉拔试验,所测锚杆拉拔力均在120kN以上,具体试验数据如表6所示。表6顶板锚杆拉拔力检测结果2(来源：淘豆网[/p-.html]).6帮锚杆锚固力试验试验采用直径22mm、长2400mm的左旋无纵筋螺纹钢锚杆,配以“~短一长”的锚固剂进行拉拔试验。锚杆锚固力抽检时只做非破坏性拉拔,达到120kN后可停止拉拔,视为锚固力满足要求,具体试验数据如表7所示。表7帮部锚杆拉拔力检测结果试验结果表明:(1)在巷道左帮(小煤柱侧)除了靠近底板的1根锚杆锚固力为73.32kN,其余3根锚杆的锚固力均大于120kN,分析原因是现场试验时沿该锚杆孔流水量比较大,使锚固力严重下降。(2)右帮(工作面侧)锚杆锚固在实体煤中,没有水的影响,所抽检的锚杆锚固力均大于120kN,满足基本要求。3应用根据风水沟煤矿现场具体地质和生产条件,在可锚性试验基础上,确定巷道采用高预应力强力锚杆锚索组合支护系统¨。J,并选择5一lA西七一分层回风巷进行工业性试验。其中,预紧力是最关键参数,通过对试验数据的分析,确定锚杆采用qb22mm左旋无纵筋螺纹钢筋,长2400ram,树脂全长锚固,锚杆预紧力矩定为400N·m,日常锚固力检验必须达到1(来源：淘豆网[/p-.html])20kN;锚索采用材料为qb22mm,1 X19股高强度低松弛预应力钢绞线,长度4300ram,锚索预紧力为200—250kN,采用树脂锚固剂与水泥注浆联合锚固。巷道自日开始进行可锚性试69万方数据总第98期煤矿开采 2011年第1期验,期间巷道断面仍为梯形,并采用锚杆(索)+梯形棚进行支护。自2月5日开始,巷道断面由梯形变为拱形,共施工拱形巷道233.4m。巷道在掘进期间两帮最大移近量为75mm,底鼓量为40mm,顶板离层最大值为17mm。巷道在回采期间,在距采煤工作面80m范围内开始受到采动影响,位移量逐渐增加,两帮移近量最大达到547mm,左帮为332mm,顶板下沉量达到93ram,底鼓量最大值为800mm。总的来说,巷道的变形得到了有效地控制,顶板下沉量较小,两帮移近量也大幅度减小,巷道支护状况发生了本质改变。4结论(1)巷道顶板砂岩含水量比较大时,在锚索施工过程中极易造成锚索孑L淋水,使锚索锚固力严重下降。(2)在软岩巷道支护中,通过可锚性试验来确定合理的支护参数(来源：淘豆网[/p-.html]),可以获得较高的锚固强度,因此,可锚性试验是十分必要的。(3)预应力是高强锚杆锚索支护体系中最关键的参数,通过大幅度提高锚杆锚索的预应力,并通过护表构件的作用使预应力得到有效扩散,实现及时主动支护,可以有效地控制巷道围岩变形。[参考文献][1]林健.高强度高刚度强力锚固支护体系在深部高应力软岩巷道的应用研究[J].煤矿开采,):59—62.[2]林健,范明建,司林坡,姜鹏飞.近距离采空区下松软破碎煤层巷道锚杆锚索支护技术研究【J].煤矿开采,):45-50,62.[3]康红普,王金华,林健.煤矿巷道锚杆支护应用实例分析[J].岩石力学与工程学报,):649—655.[4]郑重远,黄乃炯.树脂锚杆及锚固剂[M].北京:煤炭工业出版社,1983.[5]勾攀峰.陈启永,张盛.钻孔淋水对树脂锚杆锚固力的影响分析[J].煤炭学报,):682—684.[责任编辑:王兴库】(上接73页)5结论(1)高预紧力支护系统在于控制锚固区内的扩容变形和破坏,保持顶板和两帮围岩完整,形成稳定的预应力承载结构。(2)高预应力短锚索较低预应力长锚索支护能更好地发挥主动及时的支护作用,在赵庄矿软弱煤层碎胀顶板条件下取得了满意的支护效果,扩大了锚杆支护的应用范围,为类似条件下的巷道支护提供了现场依据。(3)锚索长度的选择应根据不同的地质条件和巷道断面情况进行科学合理的选择,但并不一定非得打到基本顶稳定岩层。在高预应力作用下形成“刚性”顶板,允许顶板有一定的整体下沉,但不能破坏顶板的完整性。[参考文献】[1]康红普,王金华.煤巷锚杆支护理论与成套技术[M].北京:煤炭工业出版社,2007. [责任编辑:邹正立](上接75页) 开采,):54—57.方法工效高,底板控制效果好,而且减少了处理矸[2]李本涛,袁琦·深部软岩巷道支护技术研究[J]·煤矿开石的费用。[3]张振普,郭军杰.深井巷道底鼓防治技术研究[J].中国煤(4)单体液压排柱是防治大断面巷道底鼓、炭.):6l一63.变形的关键技术。单体液压排柱不仅提高了u型[4]赵晓举.平煤集团各矿井巷道底鼓防治技术[J].中国煤炭,钢架的整体强度,还有效地抵消了使底板鼓起的围 (7):48—50·岩应力。另外,单体液压排柱虽然把大断面巷道分幽1纂%)气慧:巷道底鼓分析及控制¨卜煤炭工程’成2个区域,但对巷道的有效断面影响却很小。[6]王卫未,。侯朝炯,冯涛.动压巷道底鼓[M].北京:煤(5)根据巷道的地质条件、施工工艺以及有炭工业出版社,2003.关因素因地制宜地合理选择二次支护方式,有效地[7]李开学,王宏图,刘正海.巷道底鼓理论与防治技术[J].控制巷道底鼓难题,为类似巷道施工提供成功的施矿业安全与环保,):86—88·工经验。随1主萋婴:羹冀翥?篓芝等气黧掘支技术的实践¨1·煤炭科【参考文献] [9]牛栋·巷道破碎底板处理技术[J]·煤矿开采,):66—67.[1]孙广义,林井祥.深部巷道支护技术研究与实践[J].煤矿[责任编辑:于海滇]70万方数据风水沟矿软岩巷道顶板砂岩含水可锚性试验研究作者: 胡滨, 康红普, 林健, 范明建作者单位: 煤炭科学研究总院,开采设计研究分院,北京,100013;天地科技股份有限公司,开采设计事业部,北京,100013刊名:煤矿开采英文刊名: COAL MINING TECHNOLOGY年,卷(期): )被引用次数: 7次参考文献(5条)1.林健高强度高刚度强力锚固支护体系在深部高应力软岩巷道的应用研究[期刊论文]-煤矿开采 .林健;范明建;司林坡;姜鹏飞近距离采空区下松软破碎煤层巷道锚杆锚索支护技术研究[期刊论文]-煤矿开采.康红普;王金华;林健煤矿巷道锚杆支护应用实例分析[期刊论文]-岩石力学与工程学报 .郑重远;黄乃炯树脂锚杆及锚固剂 1983 5.勾攀峰;陈启永;张盛钻孔淋水对树脂锚杆锚固力的影响分析[期刊论文]-煤炭学报 2004(06)引证文献(7条)1.蔡克海.刘会彬.安俊孝.王乃足.曹剑彬长矿区软底巷道变形特征及治理方案[期刊论文]-煤矿开采 .刘会彬彬长矿区软底巷道变形特征及影响因素分析[期刊论文]-煤田地质与勘探 .林健.范明建.胡滨.王海春.腾庆山顶板砂岩含水“三软”破碎煤层小煤柱护巷技术研究[期刊论文]-煤矿开采.胡滨.康红普.林健.蔡嘉芳水对树脂锚杆锚固性能影响研究[期刊论文]-煤矿开采 .王俊章五阳煤矿大断面巷道过含水层支护技术[期刊论文]-中州煤炭 .武文浩.刘爱卿.李挺近距离煤层采空区下巷道支护技术研究[期刊论文]-煤炭工程 .郭振兴复杂地质条件下大断面巷道支护方式优化研究[期刊论文]-煤炭科学技术 2014(3)引用本文格式:胡滨.康红普.林健.范明建风水沟矿软岩巷道顶板砂岩含水可锚性试验研究[期刊论文]-煤矿开采2011(1)播放器加载中，请稍候...
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风水沟矿软岩巷道顶板砂岩含水可锚性试验研究 第16卷第1期(总第98期)2011年2月煤矿开采Coal mining TechnologyV01.16No.1(Series No.98)February 201 I风水沟矿软岩巷道顶板砂岩含水可锚性试验研究胡滨1”,康红普1’。,林健1’2,范明建∽(1.煤炭科学研究总院开采设计研究分院,北京.天地科技股份有限公司开采设计事业...
内容来自淘豆网转载请标明出处.王尚令,孙本魁,洪荒,恒源公司矿井4煤层顶板砂岩裂隙水突水分析及治理
擅长领域&专家姓名
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&>&&>&内容
文献名称：恒源公司矿井4煤层顶板砂岩裂隙水突水分析及治理
&&&&前言：对恒源公司4煤层顶板裂隙水的赋存状况、突水机理、突水规律进行了分析研究,掌握其特征并制订相应的防治对策,并取得了一定成效。&&&&
恒源公司矿井4煤层顶板砂岩裂隙水突水分析及治理
Article Name英文(英语)翻译
作者单位Author Agencies
安徽恒源煤电股份有限公司;
文献出处 Article From
中国科学院上海冶金研究所; 材料物理与化学(专业)
博士论文 2000年度
顶板砂岩裂隙水;
<FONT color=# &2005&&京ICP备号&徐州矿区P1煤顶板砂岩突水量动态特征及形成机制
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京公网安备75号复杂开采条件下顶板砂岩突水危险性评价--《安徽理工大学》2015年硕士论文
复杂开采条件下顶板砂岩突水危险性评价
【摘要】：煤系地层中普遍发育的砂岩裂隙含水层,是煤层开采的直接充水水源,随着开采深度的增加和开采条件的日益复杂,顶板砂岩突水灾害发生的频率和强度越来越高。顶板砂岩突水已成为矿井突水灾害的主要类型之一,作为安徽省七对极复杂矿井之一的杨庄煤矿,顶板砂岩突水灾害频发,严重影响矿井生产安全。
煤系砂岩的富水性极不均一,一般情况下富水性较弱,以静储量为主,但当砂岩含水层位于褶皱构造的核部或核、翼结合部时,往往由于横向与纵向裂隙的发育使得其富水性大大增强。另外,煤层顶板砂岩突水除了与砂岩富水性有关外,和覆岩结构及运动所影响的导水裂缝带发育规律也有密切的关系。杨庄煤矿5煤开采过程中发生多次突水,其中Wm5110工作面发生7次,最大涌水量达到100m3/h。以杨庄矿5煤层顶板砂岩突水案例为研究背景,通过地面钻探、工作面物探、水文试验和岩石室内试验等方法和手段,对比分析突水工作面与未突水工作面的水文地质、工程地质、构造地质特征和开采技术条件。结合工作面顶板砂岩突水因素、5煤层开采实践与顶板砂岩突水特征等5煤层顶板砂岩突水因素相关性分析,确定开采工作面顶板砂岩突水的主控因素为砂岩富水性、覆岩结构特征、矿压显现规律、顶板离层水与构造条件等五种因素。
利用各因素关系、专家打分系统、MATLAB工具箱,通过建立层次分析结构、构造与计算判断矩阵,确定各因素权重,建立评价等级集,构建以覆岩结构特征、水文地质条件和矿压显现规律为次目标层,以顶板砂岩厚度、两带发育高度、岩浆岩分布、砂岩富水性、构造控水特征、顶板富水异常区、砂岩裂隙发育、矿山压力大小、来压步距、矿压变化幅度为准则层的结构模型。通过计算、分析突水与未突水工作面评价结果,实现对模型的训练与优化。利用复杂技术条件下煤层顶板突水危险性评价模型对NII529工作面进行评价,其评价结果为0.4117。最终确定NII529工作面总体安全性较好,发生顶板砂岩突水可能性较小。
【关键词】：
【学位授予单位】：安徽理工大学【学位级别】：硕士【学位授予年份】：2015【分类号】：TD745【目录】：
摘要5-6Abstract6-12插图清单12-14附表清单14-161 绪论16-26 1.1 研究背景及意义（Background and Significance)16-17 1.2 国内外研究现状(Research Status at Home and Abroad)17-24 1.3 研究内容及方法（Research Contents and Methods)24-262 研究区概况26-38 2.1 自然地理条件（Physiographic Condition)26 2.2 区域地质背景（Regional Geological Background)26-28 2.3 矿井地质条件(Geological Condition of Coal Mine)28-32 2.4 矿井水文地质条件（Hydrogeology Condition of Coal Mine)32-383 工作面开采技术条件分析38-54 3.1 构造地质条件分析38-41 3.2 水文地质条件分析41-45 3.3 工程地质条件分析45-544 煤层开采覆岩破坏规律研究54-68 4.1 煤层开采覆岩破坏高度分析54-56 4.2 采动覆岩破坏带高度计算56-67 4.3 煤层开采覆岩破坏规律67-685 顶板砂岩突水主控因素分析68-82 5.1 顶板砂岩突水因素分析68-70 5.2 5煤开采实践分析70-79 5.3 煤层开采顶板突水主控因素选择与分析79-826 基于层次分析法模型建立及评价82-94 6.1 层次分析法评价模型设计82-83 6.2 评价模型建立与分析83-91 6.3 突水危险性评价及分析91-947 结论与展望94-96 7.1 结论94-95 7.2 展望95-96参考文献96-100致谢100-102作者简介102
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