复杂地质条件大采高工作面端头和超前支护技术

为了解决东曲矿含泥岩夹矸煤层大采高工作面端头和超前支护区巷道围岩变形量大的问题,探讨了东曲矿28808工作面两端头和超前支护区巷道围岩结构特点、围岩应力环境和围岩变形原因,提出了端头切顶、保证工作面和超前区顶板支护强度,配合破碎区注浆加固的工作面端头和超前区的综合控制技术,并进行了现场工业试验。研究结果表明:工作面端头在叠加应力作用下,围岩整体破碎范围增大,巷帮的破坏失稳是引起巷道围岩变形增大的原因。对两顺槽超前加固并对工作面侧巷帮进行二次加固,配合调整工作面拉架工艺后,两顺槽超前支护区巷道围岩变形量明显减小,保障了工作面安全高效回采。     

大采高综放工作面强动压端头顶板控制技术

为了解决大采高综放工作面回风侧端头顶板控制问题,针对马道头矿8211工作面的地质情况,通过对回风顺槽超前注浆加固,提高超前支护范围和支护强度,并对回风侧端头三角区煤壁和顶板进行化学浆加固的技术方案,有效控制了顺槽超前区围岩变形和工作面回风侧端头三角区煤壁片帮,保证了工作面端头区顶板安全。     

巷道应力区顶板联合支护技术应用

针对塔山煤矿三盘区5310巷在掘进期间受邻近陷落柱应力影响,巷道掘进至525～557 m段巷道顶板出现严重破碎现象,为了进一步提高陷落柱应力区顶板稳定性,加强顶板支护效果,合理分析了应力区顶板原支护主要存在的问题,提出了"注浆+圆钢托架"联合支护措施,通过实际应用效果来看,联合支护措施控制了应力区顶板破碎现象,顶板支护失效率由原来的11％降低为2％,取得了显著应用成效.     

ZTZ15000/21/30中置式端头液压支架研发设计

在端头区实施端头液压支架支护,是综放工作面端头支护的重要方向,ZTZ15000/21/30中置式端头液压支架研发成功,解决了大倾角工作面端头顶板维护的困难;满足了综采工作面巷道机电设备的配套性;整架系统运动灵活,保证设备的正常运转;实现了端头作业的机械化,减轻了工人的劳动强度,降低了安全事故率,提高了工作面的推进速度。     

综放工作面端头区结构稳定性研究

放顶煤采煤工作面端头区支护是采场支护的难点,其主要原因在于端头区弧形三角板的形成及其稳定。本文提出了加强早期顺槽顶板的支护,是端头区形成稳定和完整弧形三角板的前提,揭示了解决端头区支护难,主要在于要解决好弧形三角板"大结构"和端头支架"小结构"关系的规律,强调大、小结构存在相互协调和相互制约的关系,"大结构"是端头区稳定的关键。     

破碎顶板工作面端头复合支护技术应用

为保证顶板破碎段工作面端头支护强度,对工作面回采期间端头应力分布进行分析,得出端头受到煤墙壁两侧的水平方向应力作用和顶底板来压时的垂直方向应力作用,提出利用打设锚杆、锚网索的方式进行主动支护,利用掘进期间架设工字钢棚,在回采前打设边路抬棚和中路抬棚,并在回采时加强对中路抬棚交替迈步的复合支护方式,通过复合式支护方式,提高了端头支护的强度。     

耦合让均压支护技术在蠕动变形顶板中应用

基于马脊梁矿5127巷掘进期间应力区顶板蠕动变形严重,导致巷道顶板锚杆(索)支护失效、断裂、变形等现象,根据巷道原支护现状分析了蠕动变形区顶板支护失效原因,提出了耦合让均压支护技术。通过实际应用效果来看,该支护技术实现了锚杆(索)与顶板耦合支护作用,锚杆(索)失效率降低至2%以下,应力区顶板蠕动变形量控制在0.14 m以下。     

工作面端头三角区沿空巷道强矿压显现与应力转移分析

大同矿区同忻煤矿8105工作面5105沿空巷超前支护段矿压显现明显,来压强度大,巷道变形与单体支柱折损严重,严重影响了回采巷道的正常使用。在分析工作面沿空巷强矿压显现特征的基础上,得到了巷道强矿压主要影响因素,提出对工作面顶板进行双向应力转移以降低端头三角区集中应力的方法。研究表明:工作面端头双向支承压力将形成端部三角区高应力集中,对工作面沿空巷超前支护段的强矿压显现具有重要影响;采用改变形式的三参数威布尔函数对双向支承压力进行理论分析,得到了工作面端头三角区高应力大小及区域分布特征;提出了双向应力转移的方法,降低了沿空巷超前支护段围岩应力。现场实践中,通过对工作面5105沿空巷及顶回风巷顶板采取水压致裂技术后,工作面5105巷超前支护段强矿压显现得到明显改善,巷道变形量明显降低,保证了工作面的正常生产。     

提高综放工作面端头煤层放出率的试验

为了提高综放工作面端头顶煤的放出率,进行了软厚直接顶(顶煤)条件下综放工作面端头区放煤的现场试验。实测研究了综放面端头区放煤条件下的矿压显现特征,优化了端头区放煤参数,并对放煤效果进行了实测分析。试验结果表明,软厚直接顶及顶煤具有较好的随动性和充填程度,利于端头放煤的安全高效实施。综放面端头区顶板压力很小,是工作面中部的6.54%。由于端头放煤后端头区顶板活动加剧,顶板压力增大了26.64%。综放面端头区放煤的顶板控制关键是"护"和"稳",改善端头支护系统的稳定性是端头区安全放煤的保障。根据综放面端头顶板的稳定性程度,合理确定了端头区的可放煤区域和双轮或三轮顺序不等量控制放煤工艺。     

破碎顶板回采巷道端头及超前支护技术

针对焦煤公司演马庄矿27131工作面高应力、顶板破碎的条件,通过理论计算,得出工作面端头及超前支护范围内的支柱支护密度,并通过对比分析提出了"矿用工字钢+单体支柱+金属网"的超前支护技术与"长Π型钢梁+单体支柱"的端头支护技术,并对二者进行优化;最后,通过现场观测巷道顶板下沉量对支护效果进行了检验。     

无煤柱综采工作面沿空留巷支护技术应用

为了保证8201无煤柱综采工作面安全高效回采，提高沿空留巷顶板稳定性，防止沿空巷顶板出现破碎、冒落现象，通过技术研究，合理分析了8201无煤柱综采工作面在回采期间主要存在的技术难题，并对沿空巷（5201巷）顶板提出了预裂爆破切顶卸压技术，并采取了“柔模浇筑+迈步式走向JW型锚索吊棚+桁架锚索支护”联合支护技术，通过实际应用效果来看，切顶卸压技术有效阻止工作面回采应力向沿空巷侧传递，防止了沿空巷顶板下沉、破碎现象；与传统挡矸装置相比，联合支护技术成本费用低、施工工序简单，有效起到了挡矸护顶作用，而且有效防止了工作面回采时超前集中应力对沿空巷破坏作用，超前应力区顶板下沉量控制在0.15 m以下。     

薄煤层工作面支架布置及端头液压支架设计与应用

针对薄煤层综采工作面由进回风巷道和回采工作面高度差而导致的三角区顶板难控制、架间漏矸严重的问题,采用工作面与巷道连接处垂直掘进、工作面不破顶板的方式,进行了综采工作面支架布置,并研制了一种适用于薄煤层工作面的新型端头液压支架。在袁大滩煤矿现场应用表明,该端头支架使用效果良好,三角区顶板控制的较为完整,架间侧护板贴合紧密,无漏矸现象,降低了煤炭含矸率5%,提高了煤质,具有广阔的应用前景。     

采空区下近距离煤层巷道围岩稳定性分析及控制

针对近距离煤层工况条件下,下部特厚综放工作面开采时存在覆岩应力变化大、矿压显现明显、工作面支护难度加大,煤壁片帮、顶板漏冒事故多等问题,以王庄煤矿开采的2号和3-5号煤层工作面为工程背景,通过理论分析、采用UDEC离散元软件和FLAC 3D软件建模分析及现场应用实践等方法,对近距离特厚煤层开采条件下工作面采空区覆岩运动及顶板应力变化规律进行了研究分析。结果表明,上部2号已开采煤层覆岩关键层岩体发生断裂对下部3-5号煤层工作面来压强度影响巨大,容易引发工作面采空区顶板大面积来压。据此提出优化30501工作面巷道布置,将原回风巷向内侧偏移25.4 m,工作面倾斜长由原来的180 m缩短为154.6 m,从而减小上部煤层工作面留设的区段煤柱应力影响范围,同时通过优化工作面开采工艺、合理确定工作面三机设备选型和端头及超前支护方案。现场应用结果表明,工作面在掘进和回采过程中矿压显现程度及次数明显降低和减少,未发生过顶板、瓦斯等大型事故,实现了安全高效回采。     

多采空区下坚硬厚层破断顶板群结构的失稳规律

为弄清多采空区下坚硬顶板群结构的破断失稳对工作面矿压的影响,根据大同矿区多采空区坚硬厚层破断顶板群的赋存条件,采用理论分析、相似模拟实验和现场实测分析相结合的研究方法,对多采空区破断顶板群结构的失稳规律及其对工作面来压的影响进行了研究探讨。研究表明,多采空区下坚硬厚层破断顶板群结构的失稳具有一定的概率特征;采用威布尔多参数分布函数对破断顶板群结构的失稳形式具有很好的描述,并建立了近距离煤层群多采空区顶板群结构的失稳模型,确定了大同矿区坚硬顶板群结构的失稳参数,得到了侏罗系煤层群顶板结构的失稳率;通过对大同矿区永定庄煤矿15号煤层端头及中部位置矿压和支架阻力的实测分析表明,工作面上方破断顶板群结构的失稳率与工作面支架阻力大小具有相关性,验证了工作面坚硬厚层破断顶板的失稳规律。     

水力压裂切顶技术在巷道超前支护中的应用研究

为了解决干河煤矿2-2092回采巷道在临近采空区影响下巷道变形严重，超前维护量大的问题，采用水力压裂切顶技术削弱岩层的整体性和稳定性，降低集中应力，以达到使巷道处于低应力区域的目的。分析临空动压对超前段巷道的作用机理及水力压裂切顶机理，并根据2-209工作面实际条件，对水力压裂有关参数进行设计，并开展工业性试验，监测数据结果对比分析表明，水力压裂后2-2092巷的底鼓量、顶板下沉量和两帮移近量降低，减小了巷道变形对掘进和回采的影响，节约了支护成本。     

“煤体-支柱(架)-胶结体”联合作用下顶板超静定梁模型

针对胶结充填开采中工作面煤壁、控顶区与胶结体形成区间上方的顶板受力问题,考虑胶结体强度前期快速增长、中期缓慢增长和后期稳定的形成特性,以及胶结体对顶板的支撑作用随距离工作面的长度增长而增大的特性,建立“煤体-支柱（架）-胶结体”联合作用下顶板超静定梁模型。基于结构力学解析方法,得到该模型及其2种特殊情况下的岩梁两端支座反力、两端弯矩和整个岩梁剪力、弯矩分布的表达式;确定最大剪力位于煤壁处;加快充填体强度形成的速度,能减小岩梁两端及支座所受应力。模型算例表明：① 支柱和胶结体的介入,较大地改变了顶板应力分布,岩梁剪力和弯矩分布均具有非对称性;② 煤壁处支座剪力和弯矩均大幅高于采空区侧支座的剪力和弯矩;③ 与垮落法开采相似,充填开采岩梁最大剪力和最大弯矩所在位置仍然在煤壁处,但量值均大幅减小,岩梁应力波动幅度小;④ 胶结充填开采有利于减少煤壁片帮,有利于工作面超前支护和顶板管理。     

厚层膨胀型泥岩顶板巷道沿空煤柱合理留设分析

针对王家岭煤矿厚层膨胀型泥岩顶板巷道沿空掘巷小煤柱尺寸确定中存在的问题，采用理论分析、数值模拟分析等方法进行研究。理论计算表明，采空区边界煤体与采空区中基本顶的断裂位置之间距离为10.47 m；数值模拟计算发现，采空区煤体垂直应力集中系数最大可达到2.0，在距侧向煤壁5.5~10.5 m范围内，垂直应力值达14.58 MPa；考虑到工作面煤层强度较低，并且顶板为厚层膨胀型泥岩，综合确定工作面留设5 m煤柱。结果不仅能够优化工作面支承应力分布，减小沿空掘巷围岩支护难度，还能提高煤炭开采量，减少资源浪费。     

马脊梁矿综采面应力集中冒顶区治理技术研究

以大同煤矿集团公司马脊梁矿14-2#层305盘区8505综采面应力集中区冒顶问题为研究对象,首先分析了工作面情况,在此基础上得出该工作面冒顶的原因,并制定出治理冒顶的技术方案,详细阐述了治理工艺过程及注意事项,通过生产实践验证了工艺的先进性,减少了该工作面应力集中区的冒顶问题.     

综放工作面端头顶板稳定原理与控制技术研究

由于回采工作面端头区域顶板受巷道掘进、回采超前支承压力作用、顶板被反复支撑等因素影响,加上要为保护机头机尾设备提供较大的无立柱空间,使端头区域顶板支护难度增大。通过对端头顶板岩层结构及受力状况进行研究分析,工作面回采期间,在超前工作面30~40 m处进行锚杆加固,提高巷道围岩强度,端头巷道处顶板不再进行其它支护。