某矿沿空掘巷护巷煤柱注浆加固技术实践

为了解决某矿回采过程中沿空巷道变形严重问题，分析沿空掘巷煤柱顶板岩层受力情况，提出护巷煤柱注浆加固技术。在煤壁侧钻凿上排仰斜、中下排垂直的3排钻孔，利用水泥和化学混合浆液，按照1~2 MPa注浆压力对护巷煤柱进行注浆加固。矿压观测结果显示，回采过程中未注浆加固前煤壁位移约0.8 m，注浆加固后煤壁位移不足0.1 m，减少了巷道两帮及顶板变形量，提高了煤柱刚性。沿空掘巷煤柱注浆加固技术科学可行，有效解决了回采过程中煤柱和顶板塑性失稳问题。     

深井沿空掘巷护巷煤柱注浆加固技术应用研究

针对深井沿空掘巷煤柱稳定性差的问题,采取注浆加固技术,在余吾煤业S2106工作面回风巷道进行现场工业性试验,并在工作面回采期间,对未注浆加固段和注浆加固段巷道围岩变形特征及矿压显现变化规律进行了分析比较:煤柱在注浆加固后,其内部破碎区域重新粘结,物理力学性能大大提高,其与煤柱中部的弹性区域共同起承载作用,巷道顶板下沉量大大减少,两帮移近量由0. 8 m减小到0. 1 m之内;工作面回采期间,注浆加固段回风巷道中瓦斯含量低于未注浆加固段的瓦斯含量,且基本趋于稳定,未发生突然增大的现象。现场试验表明,沿空护巷煤柱经注浆加固后效果良好,巷道围岩变形明显可控,完全可以满足工作面安全回采的要求。     

综放工作面沿空煤柱合理宽度及注浆加固技术研究

针对阳煤五矿留设较大宽度沿空护巷煤柱,受采动影响巷道围岩变形破坏严重的情况,通过理论分析提出了煤柱合理宽度的计算公式并计算得出8407综放工作面沿空护巷煤柱的合理宽度是10m。通过物理相似模拟对比研究煤柱注浆与未注浆两种情况下10m沿空护巷煤柱以及上覆岩层在回采过程中的变形与破坏规律,得出10m未注浆煤柱虽然能够保证回采安全,但巷道底鼓量较大;注浆加固可提高煤柱的自身强度和整体性,减小塑性破坏区宽度,能够保证工作面的正常回采要求。     

注浆加固技术在沿空掘巷中的应用

为确定宁夏某矿12203工作面沿空掘巷合理的煤柱宽度以及沿空巷道可靠的围岩控制技术,以沿空掘巷大、小结构理论为基础,通过数值模拟分析并根据工程实践,提出了采用5 m小煤柱进行护巷的方法,设计了沿空掘巷支护技术方案并配合注浆加固技术以提高煤柱的承载能力.实践表明,注浆加固技术可以有效地控制沿空掘巷的围岩稳定性.     

非充分稳定覆岩下综放沿空掘巷窄煤柱巷旁注浆加固机理

为研究巷旁注浆对非充分稳定覆岩下沿空掘巷窄煤柱稳定性控制的机理,结合现场探测及数值模拟的方法,分析了巷旁注浆加固的可行性以及注浆充填对煤柱变形的控制效果。结果表明:动压影响下,沿空巷道巷旁基本被巷道上方坠落的顶煤及排头支架上方坠入的松散煤岩体充填严实,以垮落煤岩体为基进行注浆充填具有可行性。注浆充填后,窄煤柱侧向变形量随充填率的增加分为3个阶段:充填率在0~10%之间,煤柱变形量较大;10%~20%之间,煤柱变形量逐渐降低;20%~25%,煤柱变形得到有效控制。巷旁注浆充填率维持在20%较为合理。     

孤岛综放工作面小煤柱沿空掘巷围岩控制技术研究

为提高同宝煤业15106孤岛工作面煤炭资源回收率,提出采用留小煤柱沿空掘巷技术施工辅运顺槽。通过理论计算和数值模拟分析确定了小煤柱宽度为8 m,并提出了“锚网索+煤柱侧锚索梁加固+破碎区段煤柱侧巷帮注浆加固”的联合支护方案。应用结果表明：煤柱帮和实体煤帮最大位移量分别为223.56 mm、68.36 mm,顶板最大下沉量为216.52 mm,底鼓量最大值为172.54 mm,沿空巷道围岩变形控制效果显著。此外,采用小煤柱沿空掘巷技术后,区段煤柱宽度由25 m缩小至8 m,可多回收煤柱资源约10.15万t,经济效益显著。     

深埋倾斜特厚煤层窄煤柱护巷机理与围岩控制

我国中东部地区采深大、巷道变形和冲击风险大,窄煤柱沿空掘巷技术可改善巷道围岩环境。为掌握窄煤柱护巷机理并形成针对性围岩控制技术体系,以800 m埋深倾斜特厚煤层3 m窄煤柱沿空掘巷为背景,开展了理论分析、现场实测及数值模拟研究,结果表明：(1)该巷围岩破碎程度及变形煤柱侧比实体煤侧严重,煤柱破碎程度及变形采空区侧比巷道侧大,尽管埋深大,但已稳定采空区承担较大覆岩载荷,高应力已充分向深部岩体分流;(2)巷道变形非对称,实体煤侧顶板下沉量比煤柱侧大,巷帮以浅部变形为主,煤柱帮上部和实体煤帮中部变形较大;(3)采空区是掘巷卸荷后主要的形变通道,利于形变能向采空区缓释、降低冲击风险;(4)卸压区形状由掘巷前三角形扩展为掘巷后平行四边形,掘巷后应力集中区转移至实体煤帮右上方实体煤岩体中;(5)窄煤柱一次和二次剪切破坏的交界面及掘巷右上方实体高应力区为围岩关键控制区,据此提出基于煤柱多重塑性破坏区发育规律的煤柱加固和高应力区精准卸压联合的围岩控制技术体系。研究可为邻近工作面以及其他类似深埋倾斜特厚煤层开采提供理论支撑和科学依据。     

注浆技术在沿空巷道围岩支护中的应用

留小煤柱沿空掘巷是一种能够大幅减少区段煤柱宽度的地下开采技术,对提高采出率和延长矿井寿命意义重大,但易造成巷道围岩变形破坏。通过向小煤柱帮注浆,有利于小煤柱稳定和沿空巷道维护,提高沿空巷道及小煤柱稳定性。为了验证注浆加固技术对煤柱结构及其承载性能的影响,本文以阳泉煤业集团8407综放工作面回风巷道煤柱帮为背景,通过相似材料模拟实验和工程实践相结合的研究方法,验证了对护巷煤柱实施注浆加固的措施能够增强煤柱的承载和切顶能力,使关键岩石块体的断裂线靠近上区段采空侧,减小采空侧悬顶长度和煤柱应力集中,得出:沿空巷道受工作面采动影响时,侧向支撑压力峰值出现在煤柱帮3.5~4.5 m位置,起主要承载作用的是煤柱内部的弹性核区,注浆加固从本质上改变了煤柱的外部力学环境,确保了沿空巷道及其围岩的稳定。     

南煤大阳泉公司8128回风巷道破碎围岩沿空掘巷技术研究

为保障8128回风巷沿空掘巷期间围岩的稳定,根据沿空掘巷力学模型分析,代入回风巷围岩各项力学参数,得出合理的煤柱宽度为5.436~7.248 m,结合沿空掘巷侧向支承压力分布规律,确定护巷煤柱宽度为6 m,根据巷道围岩破碎软弱的具体特征,确定沿空掘巷采用锚网索+钢带+煤柱注浆的支护方案,掘进期间进行巷道表面位移观测验证支护效果。结果表明:巷道掘进期间,顶底板移近量及两帮移近量均较小,在现有煤柱宽度和支护方案下保证了围岩稳定性。     

小煤柱沿空掘巷围岩变形控制机理研究

针对沿空掘巷围岩的力学环境和支护特点,在分析巷道上覆岩层结构和巷道围岩结构稳定性的基础上,建立影响巷道围岩稳定性的各因素间相互关系的沿空掘巷围岩结构力学模型,通过对方程求解和规律分析,揭示了综放沿空掘巷围岩变形控制机理.研究结果表明,在小煤柱两侧分阶段注浆加固,形成由小煤柱、顶煤、顶板构成的超静定悬臂梁结构,可以促使顶板断裂线的位置从实体煤侧向邻近工作面的采空区侧移动,减小煤柱载荷,从而达到减小巷道变形、增强巷道围岩稳定性的目的;加固后的煤柱强度为原来的4倍时最佳.加固参数应用于实践,工业性试验效果显著,巷道围岩变形得到明显控制.     

青洼煤业沿空掘巷小煤柱宽度研究及应用

为了提高沿空掘巷的稳定性,采用FLAC3D分别模拟2203与2205工作面3m、5m、6m、8m煤柱宽度时的沿空巷道垂直应力和塑性区分布规律。当煤柱宽度为5m时,煤柱为垂直应力主要承载,且中间部位将出现小范围的弹性区,此时的煤柱变形最为稳定。采用“十字布点”监测沿空巷道围岩变形量可知,5m煤柱能保证巷道稳定性。     

深部煤层群沿空掘巷护巷煤柱合理宽度的确定

针对深部煤层群沿空掘巷具体生产地质条件,采用理论分析、数值计算及现场试验相结合的方法,得出深部煤层群沿空掘巷护巷煤柱合理宽度的确定方法,即从上区段采空区侧向支承应力分布规律和煤柱应力分布、巷道围岩应力分布、巷道围岩变形与煤柱宽度的关系及护巷煤柱宽度的理论计算5个方面综合考虑护巷煤柱的宽度,尤其充分考虑了下层煤回采对上层煤沿空掘巷护巷煤柱宽度大小留设的影响。现场试验结果表明：该方法确定的煤柱宽度科学、可靠,为深部煤层群沿空掘巷护巷煤柱合理宽度的确定提供了科学依据,改善了深部巷道维护困难的局面和提高了煤炭资源采出率。     

南阳坡煤矿8800综放工作面临空小煤柱尺寸研究

针对南阳坡煤矿8800综放工作面沿空掘进巷道临空小煤柱合理尺寸进行了深入、系统研究。基于关键层理论，构建临空煤柱顶板关键岩块铰接结构力学模型，数学推导煤柱承载应力，结合Bieniawski提出的煤柱强度线性计算方法，确定沿空掘巷临空小煤柱宽度为7m。采用相似实验模拟沿空掘巷临空7m小煤柱围岩的稳定性，并开展巷道表面位移现场观测试验，结果均较为理想，验证了8800综放工作面沿空掘巷留设7m临空小煤柱的可行性。为类似开采条件沿空掘巷临空小煤柱尺寸确定提供了参考和借鉴。     

沿空掘巷注浆加固技术在平煤十一矿的应用

为了保证深部留窄煤柱沿空掘进巷道的安全生产,研究深井沿空掘巷围岩失稳特性,动态监测围岩变形全过程,采用间歇注浆加固技术和注浆管长短结合,解决了巷道窄煤柱帮收敛变形严重问题,改善了窄煤柱煤岩松散破碎结构,确保了矿井安全生产。     

沿空掘巷合理煤柱尺寸的数值模拟研究

以张北煤矿6煤为工程背景,采用理论计算,得出沿空掘巷合理煤柱宽度,并运用FLAC2D数值模拟软件对沿空掘巷不同煤柱宽度条件下,巷道两帮应力及巷道顶板位移和帮部位移的变化规律进行分析研究,得出适应工程实际的参考煤柱宽度。     

顶煤破坏区采动影响下巷道变形机理与控制技术

为解决顶煤破坏区下破碎围岩巷道变形大、破坏严重的难题，以韩咀矿32103工作面辅运巷为研究对象，采用现场实测及理论分析相结合的方法对巷道围岩应力分布及变形机理进行研究。结果表明：32103辅运巷道顶板存在的顶煤破坏区呈非连续分布，32103辅运巷道围岩应力环境调整及顶煤遗留煤柱与区段煤柱有效承载宽度减小是导致巷道矿压显现明显的主要原因。基于上述探测及理论分析结果，提出以“深浅孔注浆+锚网索”联合支护为主的巷道围岩控制技术及以“架棚+底板卸压”为主的加固技术。现场应用结果表明：采用新支护方案后，32103辅运巷道围岩最大顶底板移近量为70mm，最大两帮收敛量为48mm，支护锚杆未出现破断现象，且锚杆受力与围岩变形均在合理区间，巷道支护效果良好。     

深井孤岛工作面沿空掘巷煤柱宽度的确定

 通过研究顶板岩层在煤体上方倾向断裂的主要影响因素,分析了深井工作面沿空掘巷围岩的控制机理与技术对策,针对顾桥矿1116(1)综采面,结合现场工程地质条件,采用离散元软件UDEC对该工作面运输顺槽留设不同宽度煤柱进行数值模拟,得出最终的合理煤柱宽度,对今后类似条件下沿空掘巷的煤柱留设具有一定的推广意义。     

特厚煤层沿空掘巷窄煤柱留设及支护设计

王洼二矿110507工作面采用留窄煤柱沿空掘巷的工艺进行巷道的掘进。为确定煤柱留设宽度及支护方式,通过理论计算和FLAC 3D软件模拟,建立110507工作面沿空掘巷模型,探究不同宽度窄煤柱护巷时回风顺槽的围岩应力及变形规律,得到该工作面沿空掘巷煤柱合理的宽度为6 m,并提出锚网索联合支护的支护方式。通过现场布置观测站进行监测,发现巷道掘进过后40 d基本趋于稳定;变形稳定后煤柱帮深基点的最大变形量为124 mm,实体煤帮深基点的最大变形量为50.1 mm,巷道两帮移近量均在200 mm左右,顶底板移近量均在100 mm左右。围岩变形量及围岩深部位移均控制在允许范围内,巷道支护设计合理,能够满足顺槽的正常掘进作业和运行。     

沿空掘巷窄煤柱合理宽度研究

为了减少干河煤矿区段煤柱的宽度,通过理论分析和FLAC3D软件建立2-1052巷留窄煤柱沿空掘巷数值模型,确定2-1052巷沿空掘巷所留设窄煤柱的宽度为6m。现场窄煤柱护巷掘进后,巷道两帮的深部位移量控制在有效范围内,可以保证巷道的安全掘进及正常回采。     

蹬空及沿空耦合条件下巷道围岩变形的研究

通过采用UDEC3.1离散元软件分析了蹬空及沿空巷道的围岩应力场、塑性区和位移场的变化规律,提出了相应的锚索网支护设计参数及优化。通过分析沿空侧煤柱的变形特征,采用喷注浆加固工艺强化巷道围岩的力学性能,有效地控制了沿空侧煤柱的变形。