宏岩煤矿巷道支护优化设计

为确保宏岩煤矿回风下山巷道支护的可靠性,采用窥视仪观察巷道围岩结构,确定围岩的稳定范围.通过观察,巷道顶板岩层完整性较好,帮部煤体钻孔中3.0～3.8 m范围纵向裂隙发育,煤体松散破碎,完整性较差.通过巷道围岩强度测试可知,首采工作面煤层强度均值为14.45 MPa,普氏系数为1.4,属于中等偏软煤层,稳定性相对较差....     

煤巷掘进巷帮变形破坏特征及补强支护技术研究

11307运输巷存在巷帮变形量大、控制难度高等问题，结合现场巷道围岩变形情况、围岩条件以及钻孔窥视结果，发现巷帮软岩夹矸层、巷帮浅部裂隙发育以及地应力等综合作用是导致巷帮围岩变形量大的主要原因。提出通过注浆强化巷帮浅部煤体稳定性、锚索提高浅部煤体变形控制效果，并具体给出补强加固技术参数。现场应用后，11307运输巷在掘进期间实体煤帮及煤柱帮变形量分别为36 mm、78 mm,回采期间实体煤帮及煤柱帮变形量分别为191 mm、190 mm,在巷道掘进及使用期间巷帮变形量均较小，采用的巷帮补强加固方案可满足围岩控制需要，确保支护体系可靠、稳定工作。     

深埋大倾角工作面巷道围岩稳定性分析

针对深埋大倾角工作面巷道变形大、难支护的问题,以陈蛮庄煤矿3402轨道巷为工程背景,结合理论分析、UDEC~(2D)数值模拟软件和钻孔窥视技术综合探究了深埋泥岩顶板巷道稳定性的影响因素,并从顶板裂隙发育的角度探究了工作面上端头冒顶多发的原因。研究表明:对于深埋大倾角工作面巷道,高地应力、顶板平行层向裂隙发育、两侧煤帮垂直层面裂隙发育以及周边采动是造成巷道变形大的主要原因;巷道断面形式从优到劣依次为半圆拱型、梯形、矩形;受巷道大变形特征影响,工作面一侧煤帮上方顶板在其下方煤体被开挖之前已受到破坏,这是工作面推进过程中上端头冒顶事故多发的主因。     

深部孤岛工作面留小煤柱掘巷围岩破坏机制与控制

针对深部软碎煤体巷道围岩大变形破坏的控制难题，以某矿围岩控制难度极大的深部软碎煤体孤岛工作面留小煤柱沿空掘巷为工程背景，分析了煤体巷道围岩控制的主要难点；基于FLAC3D数值模拟软件研究了留小煤柱掘巷围岩大变形破坏机制。结果表明：大采高工作面回采扰动引起围岩应力调整卸荷后，掘巷上覆顶板荷载主要由实体煤帮承载，得出留小煤柱掘巷围岩应力峰值区主要位于实体煤帮及其肩角深处，其垂直应力集中系数高达3.04，阐明了掘巷实体煤帮顶板肩角、煤柱帮及实体煤帮浅部塑化围岩是关键控制区域。明晰了留小煤柱掘巷稳定后顶板、实体煤及其煤柱帮塑性破坏区的延伸宽度最大分别为5.88、2.50、3.00 m，揭示了掘巷围岩分区域非对称破坏机制。分析阐明了掘巷支护设计时需将锚索等支护构件的锚固基础位于围岩深部较完整弹性区内，基于此提出了锚梁网支护+槽钢锚索加固+注浆改性等分区域联合支护技术，通过现场工程实践证实采取高强度支护加固技术及注浆改性措施有效改善了深部煤岩体软碎且易发生大变形破坏的留小煤柱掘巷围岩应力状态，试验段掘巷顶板及两帮围岩变形量均控制在500 mm以内，保障了大采高工作面的安全有序回采，为此类深部软碎煤...     

空巷影响下回采巷道围岩稳定性及支护设计研究

为研究因小煤矿开采形成的空巷对于工作面回采巷道稳定性的影响,并选取合理的支护方式及参数,采用FLAC~(3D)软件对工作面不断推进时不同支护条件下,对受空巷影响的工作面运输平巷围岩稳定性进行了数值分析,且对优化支护后的巷道顶板围岩结构实施钻孔窥视。结果表明:空巷影响下工作面应力重分布使空巷煤柱边缘应力集中,造成附近运输平巷垂直应力骤增且塑性区范围扩大;合理支护方式可使巷道围岩塑性区范围及围岩变形得到明显改善,当空巷进入工作面超前应力影响范围内,巷道顶底板变形量急剧增加;在优化支护方案作用下空巷附近运输平巷顶板岩层裂隙发育少、完整性较好。     

晋华宫矿沿空巷道卸压释能耦合让均压支护技术

针对晋华宫煤矿近距离煤层巷道高应力叠加强开采扰动诱发的大变形难支护问题,采用钻屑法及钻孔窥视法对巷道围岩进行现场测试,获得了围岩应力分布及松动圈发育特征;在此基础上提出了卸压释能+耦合让均压支护技术方案,并开展现场工业性试验。结果表明：煤柱帮应力峰值高于实体煤帮;煤柱帮低应力区(卸压区)主要集中在4 m以内,表现出大松动圈特征,高应力区主要集中在6～10 m。钻孔卸压释能方案有效缓解了围岩集中压力,将应力峰值转移至围岩深部,耦合让均压支护结构有效控制了浅部松动圈破碎围岩变形。     

二次采动下沿空留巷围岩支护技术探讨

通过研究分析沿空留巷后巷道围岩变形的主要原因,提出了二次采动影响下,巷道加强支护措施。通过清卧底板煤体,使用喷射混凝土加固巷旁支护体,锚索梁支护下肩窝处顶板,采用钻孔卸压下帮实体煤等方式控制围岩变形,并取得良好效果。该支护方案也为沿空留巷二次采动下围岩支护技术提供了经验和参考对象。     

基于3DEC的大采高回采巷道围岩变形特征研究

为探究大采高回采巷道围岩变形失稳特征,通过3DEC数值模拟软件,以22204辅助运输平巷为背景,分别分析了巷道围岩裂隙发育、应力分布、位移分布以及塑性区分布特征。研究结果表明：大采高回采巷道围岩裂隙发育、变形具有非对称性,随着工作面向前推进,巷道围岩位移量不断增大,其中较大水平位移向巷帮中上部及顶板位置转移,且靠近煤柱一侧巷帮水平位移、裂隙发育较为显著;采动影响下巷道围岩发生了一定程度的剪切破坏,导致其煤岩体应力释放,且煤柱长期处于高应力状态,因而靠近煤柱一侧的巷帮及巷道顶板塑性破坏较为严重和频繁。基于此,明确了大采高回采巷道围岩变形的重点防控区域,为该类巷道围岩稳定性控制提供参考。     

含夹矸泥岩煤层巷道外错滑移机理与支护对策

为了揭示三道沟矿区含厚度20 cm泥岩夹矸的5-2号煤层巷道副帮外错变形机理,通过巷道围岩钻孔窥视、围岩变形观测和夹矸泥岩矿物成分X-衍射分析,测定出泥岩夹矸中蒙脱石含量达到55%,高岭石含量达到24%;探明了巷道顶板存在垂直裂隙,巷道副帮(煤柱帮)破坏区较大,巷道收敛变形主要由相邻工作面开采引起,巷道副帮出现较明显的外错式变形。通过数值计算分析,揭示了巷帮外错滑移破坏的机理是相邻工作面侧方支承压力导致煤柱顶板产生垂直裂隙并向相邻采空区水平移动,带动巷道副帮沿夹矸层滑移,形成外错变形。据此,提出了采用长锚杆加强副帮夹矸层上部煤体的支护对策,实践取得了成功。     

中厚煤层沿空掘巷窄煤柱稳定性控制技术

根据采场上覆岩层运动规律建立了沿空巷道上覆弧三角块平衡的力学模型,分析了中厚煤层沿空巷道回采期间窄煤柱的受力特征,得出了回采期间沿空巷道的实体煤帮承载力的下降是影响窄煤柱稳定性的主要因素,在此基础上提出了采用"三高"锚杆支护技术强化实煤体帮与煤柱煤体强度,并提高超前支护的初撑力和工作阻力补偿实体煤帮承载力的损失;将顶板锚索桁架应用于加强煤柱与顶底板之间的联系,以控制窄煤柱向巷道内的整体位移。     

基于应变软化模型的煤柱采动应力分布精细化数值模拟

以山西经坊煤业08综放工作面工程地质条件为背景,开展了工作面护巷煤柱采动应力的现场钻孔应力实测;同时,分别建立了基于摩尔-库伦(MC)本构模型以及应变软化(SS)本构模型的数值计算模型,精细研究了综放工作面煤柱采动应力空间分布及演化规律。现场钻孔应力监测及数值模拟结果表明：与传统的MC模型相比,基于SS模型的精细化数值模拟能够准确地获得综放工作面煤柱采动应力空时分布规律,其结果更接近于现场钻孔应力监测结果;基于SS模型的煤柱上的支承压力峰值位置滞后工作面40-50m,而基于MC模型煤柱采动应力峰值位置始终处于采空区中部,不能反映采空区顶板垮落破断对采动应力分布规律的影响;基于SS模型的煤柱上的侧向支承压力与工作面前方的超前支承压力分别相比基于MC模型的结果小43.3%与26.2%。研究成果对于指导综放工作面护巷煤柱尺寸留设以及巷道布置与支护设计具有一定的理论与工程指导意义。     

中厚煤层窄煤柱沿空掘巷围岩稳定性研究

以恒源煤矿487工作面窄煤柱沿空掘巷为工程背景,基于该矿工程实况采用理论计算、数值模拟等手段综合确定487工作面回风巷最优护巷煤柱宽度为5m;基于数值模拟分析了487工作面回采后沿空掘巷超前段顶板、实体煤以及煤柱内围岩应力分布、围岩变形与塑形区演化特征,针对性提出了高强锚杆索组合非对称支护技术,并分析了巷道支护应力场的...     

放顶煤工作面巷道长距离超前支护系统研究

放顶煤工作面巷道需要进行长距离超前支护。单体支柱支护工作效率低、劳动强度大,成组式超前支架对巷道顶板反复支撑造成顶板破碎,无法协调支撑可靠性与对顶板破坏之间的矛盾。通过数值模拟,分析了地质条件及开采工艺下巷道超前支承压力分布特点,结合成组式支架与单元式支架的优势,提出长距离超前支护系统。在高压区采用成组式超前支架,利用较大工作阻力维护巷道顶板稳定;在稳压区采用单元式支架,凭借其循环移架方式提升巷道支护效率,通过单轨吊式空中移架避免底鼓、巷道变形等因素对移架过程的影响。综合两者优势,保证巷道顶板支护效果的同时,减少对顶板的反复支撑破坏,完成复杂地质条件下工作面巷道的长距离超前支护。     

综采工作面过空巷围岩稳定性的影响因素研究

为了研究不同因素对综采工作面过空巷时围岩稳定性的影响,采用ANSYS软件建立数值模型,分析不同埋深、不同采高、不同空巷宽度下的空巷顶板沉降、煤壁位移和煤柱切向应力的变化规律。研究结果表明:埋深增加对空巷顶板沉降、煤壁位移和煤柱应力都产生不利影响;采高增大对空巷顶板沉降和煤壁位移影响较小,对煤柱内应力分布影响较大;空巷宽度增加会显著破坏空巷顶板稳定性,同时增大煤柱应力,对煤壁位移影响较小;当工作面与空巷距离小于25 m时,随着工作面继续推进,空巷稳定性明显变差,巷道易失稳破坏。     

厚硬顶板宽煤柱工作面过老巷冲击地压防治技术研究

针对厚硬顶板宽煤柱过老巷冲击地压易发生、难防治问题,以文家坡煤矿4105工作面为例,利用数值模拟,研究分析了工作面在厚硬顶板以及宽煤柱条件下过老巷期间的围岩应力分布特征,分析其冲击危险性,并提出针对性防治技术方案.结果表明:在推进过程中临界煤柱容易聚集大量弹性能,增加冲击危险性,且由于原切眼的存在,使工作面在过老巷期间...     

注浆锚索在沿空留巷工作面超前支护中的应用研究

为解决煤矿超前支护工序繁琐、劳动强度大、影响工作面快速推进以及超前液压支架破坏顶板锚杆（索）严重等问题，以古汉山矿1604工作面运输巷为工程背景，理论分析了工作面超前巷道围岩变形特征和注浆锚索支护原理，提出在工作面超前巷道采用锚注支护技术，取消原工作面超前液压支架，减小了单体支柱支柱密度，并在现场进行了工业性试验。试验结果表明，工作面超前巷道顶板实施注浆锚索后，顶板围岩裂隙内浆液充填范围广；超前巷道受工作面支承压力和采动影响后，巷道变形不明显；进入沿空留巷后，留巷实体煤帮最大移近量为276 mm，采空区帮最大移近量为216 mm，顶板最大移近量为225 mm，底板最大鼓起量为164 mm，顶板控制效果较好。     

千米深井锯齿形断层煤柱群应力分布及微震活动规律*

上部遗留煤柱存在较高的应力集中，会导致下部工作面或巷道应力升高。对于形状不规则煤柱，应力分布更加复杂，从而使下方工作面过煤柱不同阶段的矿压显现规律不同。针对赵楼煤矿千米埋深7301强冲击危险工作面上部存在锯齿形断层煤柱群的实际情况，采用数值模拟和现场监测手段，研究了各煤柱对工作面应力集中的影响范围及工作面过煤柱群下方的微震活动规律。结果表明：①煤柱内应力峰值及煤柱与工作面相对位置是决定其对工作面影响范围和强度的重要因素，煤柱应力峰值较小及煤柱距工作面较远时均对工作面影响较小；②工作面回采接近煤柱边缘及煤柱交界处时，微震能量和频次均会达到峰值，相应微震大能量事件的振幅增加，主频降低，能量主要集中在低频区，此时工作面的冲击地压危险性最高；③根据震源定位及现场卸压情况，确定煤柱边缘及交界处是高应力集中区，需采取大直径钻孔卸压，以达到降低应力集中的目的。     

链臂锯切顶卸压小煤柱留巷开采围岩稳定性分析

在大同矿区"三硬"煤层条件下,随着浅部煤炭资源的日益枯竭,采矿活动不断走向深地,地应力逐渐增大,塔山煤矿8311工作面和8312工作面间仅留设6m小煤柱,2312巷会遭受两工作面的重复采动,为保证两工作面重复采动影响下巷道的围岩稳定性,同时保证煤炭采出率,采用同煤集团自行研发的链臂锯进行机械切顶,以达到顶板弱化效果。为研究该技术使用条件下留巷在两工作面回采期间受重复应力扰动下围岩稳定性,运用数值模拟、力学分析等手段对切顶及未切顶后的巷道围岩应力及变形分布规律等进行研究。研究结果表明:链臂锯切顶卸压能有效切断基本顶间的应力传递,使留巷内顶底板应力峰值下降,应力分布均匀,小煤柱内应力集中峰值大幅降低,提高了留巷围岩稳定性;同时针对小煤柱留巷实体煤侧仍会受超前应力和侧向应力影响形成叠加应力集中区域及小煤柱产生的塑形变形等问题,本文相应提出了改进意见。     

大采高工作面过空巷群顶板破断及矿压规律研究

为解决大采高综采工作面快速通过大断面空巷群,避免发生冒顶压架问题,以哈拉沟煤矿22311综采工作面过26条空巷群为研究对象,采用理论研究、数值模拟以及现场监测等方法,研究了综采工作面过空巷群期间空巷失稳机制及基本顶破断规律,模拟了综采工作面过空巷期间采用泵送支柱支护效果,监测了综采工作面过空巷期间顶板下沉量及压力情况,最终22311综采工作面安全顺利通过了26条大断面空巷群。研究表明:空巷失稳主要是由基本顶超前破断引起的,其次是由于空巷支护不足导致的,泵送支柱支护应具有可切割、大断面、高承载与让压变形特征。采用"泵送支柱+锚索+W钢带"联合支护方式,使支柱与顶底板围岩处于协同作用状态,可保证综采工作面安全通过大断面空巷群。     

刀柱式采空区下方近距离煤层综采工作面围岩应力分布规律

刀柱式采空区下方近距离煤层采用综采工艺回采时,刀柱会受到上方岩层垂直应力和下方工作面超前支撑应力的双重影响。同时煤柱将应力传递给下层煤岩体,在下方综采工作面形成应力集中区,对下方工作面顶板的稳定性、支撑压力的分布产生影响。针对唐山沟煤矿刀柱式采空区下方12#煤层的回采实际,研究刀柱下方综采工作面顶板应力分布规律,为回采巷道支护设计以及支架选型提供理论依据。