复合顶板综采面沿空留巷技术研究与应用

矸石带巷旁支护的优点是节省支护材料、稳定性较好,缺点是矸石带的可缩量大、前期支护阻力小、顶板下沉量大、构筑矸石带的劳动强度大。对于复合顶板薄煤层综采工作面,有效控制巷道围岩状况,尤其是对巷旁充填段复合顶板的控制是沿空留巷技术能否成功的关键。通过结合数值模拟软件及现场留巷情况分析巷旁充填矸石带后巷道围岩应力及变形状况,模拟不同充填矸石带宽度对留巷效果的影响,得出在此条件下成功应用巷旁充填3 m宽矸石带沿空留巷的技术。     

薄煤层无巷旁充填沿空留巷技术研究

为解决无巷旁充填沿空留巷支护难度大的问题,通过理论分析巷道围岩结构及沿空留巷支护原理,采用单体支柱代替木密集支柱,并配合十字铰接顶梁的支护方式,使矸石流入巷道自然形成巷旁矸石垛支撑巷道顶板,并对支护参数进行设计,且简化了施工工艺。实践结果表明：该支护手段效果显著,沿空留巷顶底板和两帮最大变形量分别控制在800和600mm以内,无巷旁充填沿空留巷效果达到了预期要求。     

薄煤层坚硬顶板工作面沿空留巷技术实践

为选择合理的沿空留巷巷旁支护方式和参数,基于北徐楼矿薄煤层坚硬顶板地质技术条件,通过对比分析3种沿空留巷方案,选取在巷内采用工字钢棚加单体支柱支护、巷旁垒砌矸石带加强支护的方法进行沿空留巷,并优化设计了留巷参数,当梯形棚间距为0.8 m,矸石带宽度为3m时能够有效地解决了坚硬顶板难切顶问题,通过留巷试验,工作面超前明显影响范围为16.3 m,巷道断面收缩率平均为19.78%,能够满足下个工作面生产的要求。     

5.4m大采高沿空留巷巷内顶板加强支护设计数值模拟研究

巷内顶板支护安全可靠是5.4m大采高沿空留巷成败的关键。以斜沟煤矿18503工作面下方材料巷为工程背景,在原有3m宽充填带支护设计的基础上,选择5种巷道顶部加强支护方案,研究不同加强支护条件下沿空留巷巷道的维护效果,并且确定最优参数。研究结果表明:1)厚煤层大采高开采中采用沿空留巷技术的方法是可行的,需要巷内支护和巷旁支护共同作用;2)巷内支柱对于顶板下沉控制是有效的;3)在采高为5.4m、充填带为3m的情况下,巷道顶部采用"2根木支柱、3根单体支柱"加强支护方案,帮部采用"2根锚索"加强支护方案。研究结果可为大采高沿空留巷技术提供有益的借鉴和参考。     

薄煤层下短距离泵送混凝土充填沿空留巷技术研究

根据薄煤层坚硬顶板下沿空留巷矿压显现规律,建立了巷旁支护模型:采用柔性支护理念设计临时空间的顶板,在充填体处留有一定下沉量,避免充填材料由于强度不足而被压坏。通过对比沿空留巷方案确定:采用矸石带与短距离单体支柱支护初期顶板,并将其作为混凝土充填的内侧模板,将混凝土搅拌机放置在井下的轨道巷内,极大地简化了充填系统。实践表明,泉上煤矿16701炮采工作面沿空留巷时,在井下搅拌混凝土后直接泵送至工作面,沿空留巷效果较好,基本满足下一工作面的生产需要。     

顶底双软型薄煤层快速沿空留巷技术研究

针对顶底板双软型薄煤层工作面特殊开采条件,分析了沿空留巷的技术难点与关键技术。采用理论分析与数值模拟方法研究了薄煤层沿空留巷围岩破坏特征及变形规律,建立了薄煤层综采面沿空留巷结构模型,通过方案数值模拟对比分析,揭示了薄煤层综采面快速沿空留巷基本原理,提出"采空区预先垒砌矸石袋,巷道内及时构建胶结充填体和铰接顶梁与单体支柱巷内滞后补强支护"的沿空留巷方案,实现了顶底板双软型薄煤层综采面快速沿空留巷。赵官能源煤矿的工程实测表明:巷道顶板下沉量最大仅为197 mm,底鼓量为83 mm,巷道两帮移近量为327 mm,工作面留巷效率达到18 m/d。     

三软煤层沿空留巷技术研究

通过对新郑煤电12209工作面运输巷三软煤层进行分析,提出了三软煤层巷旁浇筑支护沿空留巷技术方案,包括超前扩帮支护、巷道喷浆注浆加固、单体液压支柱抬棚支护、切顶卸压和沿空留巷混凝土墙体浇筑等工艺技术.经沿空留巷现场监测点监测发现,留巷出现变形、顶板向充填墙体一侧倾斜下沉、底鼓严重、煤帮局部挤出等问题.针对监测到的情况,...     

深部矿井沿空留巷围岩控制技术研究

针对深部矿井沿空留巷围岩变形严重的问题,以海石湾煤矿6113工作面运输巷沿空留巷为工程背景,采用数值模拟和理论分析的方法,研究了深部沿空留巷围岩位移、塑性区等演化规律,得到:充填体宽度2.5m,配合巷内基本支护、巷内超前支架、工作面后方单体液压支柱加强支护,充填区域顶板采用锚杆、锚索加强支护,巷道变形得到了有效控制,深部沿空留巷取得成功,为类似条件沿空留巷提供参考。     

大采高工作面沿空留巷巷旁加强支护数值模拟研究

以斜沟煤矿18505材料巷沿空留巷为研究对象,通过数值模拟,研究了5种不同支护方式的支护效果,得到最佳支护参数。模拟结果表明:大采高工作面在回采时实施沿空留巷技术是能成功的,需提供巷内及巷旁共同支护;巷内增加支柱可有效抑制顶板下沉;在5.4 m采高、3 m充填带条件下,沿空留巷之后在巷道内实施"3根单体支柱和3根木支柱"的补强支护方案,支护效果良好。现场实测发现留巷时巷旁充填体稳定可靠,围岩顶底板最大变化量为806 mm、两帮最大变化量为419 mm,基本达到沿空留巷的使用要求。     

综采工作面沿充留巷围岩稳定性研究

采用理论分析方法对沿充留巷与沿空留巷二者巷道顶板压力进行计算对比分析。结果表明:沿充留巷与沿空留巷相比,在具有沿空留巷优势的同时,对采空区顶板有减压降沉的特点。计算沿空留巷顶板压力为P=212.94~358.54 MPa,沿充留巷顶板压力为P=161.98~256.62 MPa。可以看出充填体对采空区覆岩产生支撑力,有效减缓顶板下沉量,降低顶板压力。以金谷煤矿为工程背景,基于沿充留巷顶板压力理论计算值以及矸石充填开采技术特点,对巷道进行组合支架留巷、辅助支护以及巷旁注浆加固综合设计有效控制11101工作面矸石充填过程中巷道围岩变形量,确保巷道围岩稳定性。     

固体充填采煤沿空留巷顶板下沉影响因素研究

为研究不同因素对固体充填采煤沿空留巷顶板下沉的影响,分析了固体充填采煤沿空留巷的覆岩移动特征,基于Winkler地基假设,建立沿空留巷顶板力学模型。以济三煤矿63下04(南)-2运矸巷为工程背景,分析探讨巷道宽度、巷旁支护阻力、巷旁支护体宽度、采空区充实率与巷道上覆顶板下沉的关系,结果表明:顶板下沉量随巷道宽度的增加而增加、随巷旁支护阻力增加而减小、随巷旁支护体宽度增加而降低、随充实率的增加而降低。现场实践中,巷道宽度4.2m,巷旁支护体宽度4.5m,采用锚带网联合支护对巷道进行加固,采用垒砌矸石墙加混合充填体的综合支护方式进行沿空留巷的巷旁支护,实测得工作面后方留巷巷道两帮最大移近量230mm,顶板最大下沉量300mm。     

软底石灰岩顶板沿空留巷综合支护技术

针对软底坚硬顶板沿空留巷悬顶时间长,悬顶距大,底板松软,易造成巷道端头部位支护强度不足及顶板来压时沿下帮煤壁折断问题,提出"提高支护强度,强力实现沿空切顶"的支护理念;设计了单体液压支柱切顶与锚网护顶、混凝土垛切顶与锚网护顶、密集单体液压支柱切顶与锚网护顶3种巷旁支护方案;以滨湖煤矿泥岩底板石灰岩顶板沿空留巷为例,通过数值模拟和现场监测表明锚网+单体液压支柱切顶与锚网护顶为最优支护方案,可有效控制巷道顶板下沉并实现切顶。     

薄煤层厚灰岩下混凝土巷旁充填沿空留巷研究

基于薄煤层厚灰岩顶板沿空留巷顶板岩层运动规律及其变形特点,论证了采用普通混凝土巷帮支护的可行性,混凝土充填体能够满足薄煤层厚灰岩顶板岩层运动规律。通过数值模拟软件FLAC~(3D)模拟了不同充填体宽度下的留巷效果,并设计了充填体宽度范围为1.5~2.0 m时混凝土为充填体材料的沿空留巷方案。实践表明,采用临时支护去支护初期顶板,有效控制了顶板初期下沉,有效弥补了混凝土初凝时间长和初凝强度低的缺点;采用混凝土作为充填体材料,很好地适应了采空区厚灰岩顶板岩层的运动,达到预期的留巷效果。     

窄高水材料巷旁充填沿空留巷围岩偏应力演化及控制

为了解决高水材料窄巷旁充填沿空留巷围岩破坏严重及难以控制的问题,以登茂通公司2202综采工作面1.4m窄高水材料巷旁充填沿空留巷为工程背景,基于实验室实验测试了水灰比为1.6∶1高水材料的强度特征,通过数值模拟及现场工程试验研究了高水材料窄巷旁充填沿空留巷围岩偏应力分布规律及其失稳破坏机制。结果表明：①随着超前工作面距离的不断增加,偏应力峰值带位置逐渐发生偏转,偏应力峰值大小逐渐减小,越靠近工作面采动影响越剧烈|②超前工作面40m范围内的巷道围岩偏应力峰值带主要集中在巷道右上肩角与左下肩角,超前工作面距离大于50m时的围岩偏应力峰值带主要集中在巷道顶底板围岩深部处,且近似呈对称状分布|③工作面回采且留巷完成后,留巷围岩偏应力峰值主要集中于实体煤帮与实体煤侧顶板处,支护时需保证锚索杆体穿过实体煤帮及顶板围岩偏应力峰值带位置。基于此提出高水材料窄巷旁充填沿空留巷围岩采用“顶板全锚索支护+巷内三排单体支柱+实体煤侧补强锚索加固+巷旁高水材料充填墙”对拉预紧锚杆并辅以单体柱护墙+采空区侧单体柱撑顶并辅以锚杆加固顶板的分区域非对称综合控制技术,通过现场工程实践证明了留巷围岩控制技术的合理性,保障了高水材料窄巷旁充填沿空留巷的稳定性。     

煤矿高浓度胶结充填开采沿空留巷技术研究

以新阳煤矿10203充填工作面为研究背景,通过理论分析和数值模拟,对垮落法和充填法开采下的采空区沿空留巷巷道矿山压力进行了对比分析,进一步探究了采空区全部充填后沿空留巷巷道的变形规律。结合高浓度胶结充填体的力学特性,设计了沿空留巷巷内基本支护、加强支护的方式,并将其运用于生产实践。井下应用表明：充填开采后的沿空留巷巷道围岩变形量较小,其变形率仅为8%左右;巷道顶板较为完整,没有发生大的冒落,且巷道煤壁无片帮现象发生;巷道内采用的锚杆、锚索、金属网、单体支柱联合支护安全可靠,支护合理。煤矿高浓度胶结充填开采沿空留巷技术工艺简单,可操作性强,采空区充填完毕后自然形成沿空巷道,而且杜绝了沿空留巷巷道常见的火灾、瓦斯等灾害,具有广阔的应用前景。     

石灰岩顶板沿空留巷支护技术

为深入研究石灰岩顶板条件下沿空留巷技术,针对石灰岩顶板具有悬顶大和缓慢下沉的特点,建立了沿空留巷切顶力学模型,定量设计了锚索与单体支柱联合切顶支护参数.实践表明,该支护方式能够有效保证石灰岩顶板沿空留巷切顶与支护,效果十分明显.     

砂岩顶板薄煤层沿空留巷支护技术

针对砂岩顶板条件下采煤工作面沿空留巷围岩变形大、支护难等问题,通过数值模拟软件模拟了沿空留巷围岩变形及应力分布特点,并对沿空留巷围岩变形控制进行了分析。提出了采用"锚杆+锚索"的巷内基本支护和单体液压支柱作加强支护限制顶底板移近,对充填体补打支护锚杆限制充填体向巷道方向的横向运动的支护方法,并进行了现场试验。试验结果表明,采用该技术后,巷道围岩变形得到了有效控制,为工作面的正常生产创造了条件。     

贺西煤矿柔膜混凝土充填沿空留巷支护技术应用

贺西煤矿为提高煤炭回收率、降低巷道开掘成本，以3412工作面运输巷为工程背景，提出了柔膜混凝土充填沿空留巷方案，开发了柔膜混凝土充填沿空留巷支护技术，对3412工作面运输巷顶板和回采侧巷帮采用高预应力锚（网）索加强支护，采空区侧巷旁采用柔膜混凝土充填墙体+预留高强锚栓加强支护，巷内采用高阻力单体支柱进行临时加强支护。技术应用后，实现了3412工作面运输巷留巷围岩的稳定控制。     

顶底双软薄煤层沿空留巷支护技术

针对顶底双软薄煤层沿空留巷出现的问题, 基于矿压关键层理论, 分析了沿空留巷围岩变形机理, 提出了预掘软弱顶板, 建立“Z”字台阶型沿空留巷结构的错位沿空留巷方法。现场实测表明:该方法采用优先垒砌矸石墙, 巷道内及时构建胶结充填体和单体支柱补强支护的沿空留巷工艺, 留巷效果良好。     

深井孤岛煤柱工作面沿空留巷支护技术研究

以车集煤矿深井孤岛煤柱工作面为工程背景，探究深井高应力孤岛煤柱工作面沿空留巷充填体—围岩变形机理；构建沿空留巷围岩力学结构模型，计算出沿空留巷支护所需充填体的宽度及强度，并通过FLAC^3D软件模拟、现场监测验证了充填体宽度和强度的合理性。研究结果表明：孤岛煤柱工作面沿空留巷采用高水充填材料巷旁充填技术，以充填袋成形方式进行充填，可使充填体有效接顶；采用“锚杆锚索联合支护+巷旁充填体”方式进行煤柱中巷支护时，合理的充填体宽度为4.0 m,应力达到8.0 MPa时巷道变形趋于稳定。现场监测结果表明：23下工作面开采30 d内，煤柱中巷最大顶板下沉量不超过50 mm,充填体帮部变形不超过40 mm;回采结束后30 d内，顶板下沉量不超过20 mm,充填体帮部变形量最大为348 mm,煤帮变形量较小，最大处为150 mm,沿空留巷效果良好。