综放工作面充填过空巷顶板失稳机理及控顶研究

为了解决综放工作面过空巷时易造成压架、大面积冒顶等技术难题,以山西某矿4318综放工作面过空巷为背景,建立空巷基本顶力学模型,揭示空巷顶板稳定机理,确定顶板破断产生滑落失稳是造成压架的主要原因,进而确定维持空巷顶板稳定的最小支护阻力;采用FLAC3D软件对不同充填体强度下空巷围岩应力、塑性区宽度和巷道变形进行分析,确定了过空巷时的最佳充填体强度。研究结果表明:工作面空巷顶板所需支护阻力应大于4.5 MPa,合理的充填体强度为7.1 MPa。工业试验对比分析了木垛支护、锚杆(索)支护和高水材料充填3种方式,证明高水速凝材料充填支护效果最好,顶板未曾出现冒落现象,帮部也保持了稳定,能够保证综放工作面正常推进。     

综放工作面过密集空巷群高水充填技术研究及应用

针对整合矿井残煤复采综放工作面过密集空巷群问题，采用理论分析和数值模拟方法研究了综放工作面超前支承压力对空巷群稳定性的影响，确定了全空间高水充填材料的合理强度。研究结果表明：综放工作面超前支承压力与空巷群侧向支承压力相互叠加，会造成工作面与空巷群之间的煤柱及空巷群自身的煤柱进入塑性屈服状态，易诱发密集空巷群及其顶板大范围采场围岩失稳|随综放工作面与空巷间煤柱宽度的减小，空巷充填体所需的支撑强度近线性增加，随充填体强度的提高，全空间充填体抑制空巷顶板下沉变形的能力近线性增大|综合理论计算和数值模拟结果，确定了荆宝煤业3号煤层全空间充填空巷群的高水充填体强度不小于2.5MPa，现场实践验证了充填材料设计强度的合理性和全空间高水充填技术的有效性，保证了工作面安全高效通过空巷群，避免了充填体材料过低带来的潜在安全隐患，也解决了充填体强度过高造成的经济投入浪费，为类似条件下工作面过密集空巷群高水充填技术的推广应用奠定了理论基础和实践经验。     

放顶煤工作面过空巷高水材料充填技术研究

针对综放工作面过空巷时受到超前支承压力影响,造成空巷内围岩塑性破坏区范围扩大,易引发工作面煤壁片帮和空巷顶板垮塌的问题,采用数值模拟软件,对空巷充填前后的围岩应力分布状况进行分析对比,空巷充填后,巷道围岩应力峰值明显减小,空巷充填改善了围岩受力状况,降低围岩应力值。结合成庄矿3311工作面现场情况,确定高水材料充填施工方案,并进行综放工作面过空巷充填工业性试验。结果表明:工作面通过充填空巷区域期间,工作面两巷道顶板下沉量最大值为146. 8mm,底鼓量最大值为195. 2mm,左帮鼓出量最大值为49. 8mm,右帮鼓出量最大值为82. 2mm,巷道变形量不影响工作面正常回采,有力保障工作面过空巷区域的安全。     

成庄矿综放工作面过空巷技术

针对成庄矿3311综放工作面前方2条空巷为平行空巷和顶板空巷的特点以及在连续过空巷时工作面超前支承压力重叠、矿压显现剧烈及顶板垮落等突出问题,确定空巷充填为过空巷的合理方式。利用数值模拟,对比分析了不同强度充填体支撑下巷道围岩的破坏情况,确定空巷充填满足支撑条件的充填体强度不得低于2 MPa,确定高水材料选用水灰比为3∶1。结合现场实际情况,为工作面连续过2条顶板空巷设计合理空巷注浆接替方案,并进行了工业性试验。结果表明,工作面过空巷阶段与正常回采阶段无明显差别,未出现明显片帮、冒顶等现象。     

高水材料充填沿空留巷应力控制与围岩强化机理及应用

高水材料被广泛应用于不同条件下的薄及中厚煤层沿空留巷、部分条件较好的厚煤层沿空留巷,形成了丰富的高水材料充填沿空留巷围岩控制实践。基于高水材料充填沿空留巷理论研究和现场实践,以应力控制与围岩强化为主线,分析了充填留巷围岩在巷道掘进、工作面超前采动影响、留巷围岩调整稳定和邻近工作面复用4个阶段的应力与变形特征,提出了“基本顶二次破断”的覆岩顶板运动特征。以青龙同昌煤矿15102工作面沿空留巷为背景,数值模拟研究了留巷过程中围岩应力和塑性区分布特征,揭示了充填留巷覆岩基本顶的旋转下沉是留巷巷道所受外力的主要来源;在此基础上,提出了充填留巷围岩控制的关键区域,根据高水材料固结体的较强塑性变形特性,提出了高水材料充填沿空留巷围岩分时分区强化机理,确定了合理的高水材料充填体支护阻力计算式、留巷顶板离层计算式和实体煤帮的支护强度计算式,给出了高水材料充填沿空留巷围岩控制关键参数设计方法,关键参数包括充填体支护阻力(充填体宽度和强度)、顶板支护强度(巷内支护和临时支护)、实体煤帮支护强度。介绍了山西高平青龙同昌煤业15号煤层和赵庄煤业9号煤层高水充填沿空留巷围岩控制2个应用实例,留巷围岩变形控制效果...     

浅埋综放工作面过空巷围岩变形规律数值模拟及方法研究

煤矿工作面开采普遍面临过空巷的技术难题，为研究浅埋综放工作面过空巷围岩变形规律，采用FLAC3D数值模拟的研究方法，研究了传统工作面调斜过空巷过程中围岩变形特征，同时提出一种综放面充填过大断面空巷方法，该方法以大断面空巷充填体为底板，通过仰采-平采-俯采三个过程完成工作面过空巷，避免了传统开采调斜、加强支护等难题，实现了工作面连续高效、安全开采。研究结果表明：调斜时在工作面距离空巷16 m时，空巷围岩逐渐受到影响，塑性区贯穿工作面与空巷之间煤柱，并发生破坏，而充填过空巷推进过程中仅在采场中部充填体及仰俯斜段煤体发生小规模破坏，塑性区发育面积较小，采场两端均未发生破坏，工作面调斜过空巷时超前应力最大达25 MPa，侧向应力最大达12 MPa；而充填过大断面空巷时受采动影响小，相比于工作面调斜过空巷超前应力峰值降低10 MPa，侧向应力峰值降低2.5 MPa，从围岩塑性区破坏及采场应力弱化角度证实了该方法的可行性。     

高水材料充填过空巷技术研究

针对综放工作面前方空巷围岩破碎,影响工作面正常推进的问题,在对空巷顶板稳定性分析的基础上,决定采用高水材料对空巷进行充填,现场工程实践表明,采用充填法过空巷可有效维护空巷围岩的稳定性,保证工作面安全、快速通过空巷。     

综放工作面充填法过空巷实践

针对综放工作面前方空巷围岩破碎、影响工作面正常推进的问题,在对空巷顶板稳定性分析的基础上,决定采用高水材料对空巷进行充填。现场工程实践表明,采用充填法过空巷可有效维护空巷围岩的稳定性,保证工作面安全、快速通过空巷。     

空巷顶板稳定性力学分析及充填技术研究

以柳林郭家山煤矿4217综放工作面(回收上山煤柱)过空巷为工程背景,建立了基于工作面超前采动影响的空巷顶板力学模型,分析了空巷顶板稳定性与空巷充填体相互作用关系,得到了空巷顶板稳定的充填体支护阻力计算式,确定空巷充填体的支护阻力不低于3.58 MPa,提出采用高水材料充填过空巷技术∶1)高水材料浆液可对空巷周围破碎煤岩体与空间胶结形成整体结构,提高对顶板的支撑作用;2)采用高水材料水灰比2.5∶1能满足支护空巷顶板强度要求,保证顶板不发生滑落失稳和回转变形失稳.工程应用表明,高水材料充填空巷保持了煤壁和顶板的稳定性,是安全快速过空巷的有效途径之一.     

综放工作面充填过连续空巷数值模拟与工程实践

以霍尔辛赫煤矿3306综放工作面充填过连续空巷为工程背景,采用数值模拟分析不同充填强度下,工作面过连续空巷期间围岩塑性区、应力状态和液压支架受力变化规律,并采用现场观测数据进行验证。研究结果表明,综放工作面过充填空巷期间,最危险时刻为揭露空巷,此时若充填体强度过低,将导致液压支架工作阻力骤增,安全阀频繁开启,片帮和端面冒漏多发,顶板台阶下沉显著;因过第1空巷期间将对第2空巷充填体和围岩造成扰动,综放工作面过连续空巷较过单一空巷更为危险,应提高充填体强度。     

深部工作面过空巷高水材料充填技术研究及应用

以旗山矿生产地质条件为工程背景,分析深部综放工作面过空巷顶板岩体关键结构的稳定性,揭示了深部综放工作面过空巷致灾机理,提出了采用高水材料充填空巷的快速安全过空巷技术。建立空巷充填顶板稳定力学模型,防止关键块体B发生滑落失稳或回转变形失稳,得到保持空巷充填覆岩稳定支护阻力,为空巷充填的材料力学参数提供依据。     

基于FLAC~(3D)不同支护条件下综采工作面过空巷技术研究

通过FLAC~(3D)模拟8102-3工作面贯通5102空巷前后,分别采用木垛、锚杆和充填支护,分析巷道应力、位移及塑性区分布,空巷采用充填支护后围岩稳定性好,支护效果最优。采用高水材料沿着5102空巷由西向东依次进行施工,间距为30～50 m,充填支护完成后,通过监测8102-3工作面液压支架支护阻力可知,空巷采用充填支护后能够保证工作面安全回采。     

特厚煤层综放沿空留巷巷旁充填体宽度优化

巷旁充填体的合理留设是综放沿空留巷技术成功实施的核心问题。基于综放开采顶板岩层断裂运移规律和关键层理论,建立了综放沿空留巷围岩结构力学模型及充填体合理支护阻力计算公式,结合五阳煤矿回风巷生产技术条件,确定了充填体合理支护阻力。采用数值模拟方法,进一步分析了不同充填宽度下留巷围岩塑性区和位移场变化规律,认为充填体宽度为2.5 m时充填体稳定性较好,现场留巷变形较小可控,效果理想。     

残采综放工作面过空巷围岩变形规律及关键技术研究

残采工作面会面临多层位多角度空巷进行回采,给工作面安全回采带来技术难题。以山西某矿6212残采综放工作面为背景,利用数值模拟分析了残采工作面过顶煤斜交空巷、底煤斜交空巷和交叉点围岩变形规律。模拟结果表明:至少应距离空巷25 m进行空巷加固措施,沿顶掘进的空巷底板塑性区发育明显,交叉点围岩应力集中程度高,应加强支护和管理。针对现场空巷的空间位置,提出了密集支柱或木垛、锚网索、超高水材料注浆预充填等过空巷关键支护技术,保证了残采工作面的安全回采。     

高水材料充填支柱在大采高工作面过空巷中的应

为有效解决大采高工作面过空巷期间出现顶板下沉严重、片帮、冒顶、压架、倒架等生产中遇到的难题,确保工作面回采期间安全通过空巷区域,针对成庄矿5314大采高工作面空巷长度长、断面大、且平行于工作面布置等诸多问题,采用理论分析与现场工业性试验相结合的方法,对空巷围岩控制问题进行研究,提出高水材料充填支柱过空巷工艺,并进行现场应用。结果表明：采用高水材料充填支柱对空巷区域进行加强支护,能够有效控制空巷区域围岩有害变形,保障工作面安全、高效、快速通过空巷区域,与木垛、单体液压支柱支护空巷、二次搬家相比,高水材料充填支柱具有显著的经济效益。     

高水材料充填支柱在大采高工作面过空巷中的应

为有效解决大采高工作面过空巷期间出现顶板下沉严重、片帮、冒顶、压架、倒架等生产中遇到的难题，确保工作面回采期间安全通过空巷区域，针对成庄矿5314大采高工作面空巷长度长、断面大、且平行于工作面布置等诸多问题，采用理论分析与现场工业性试验相结合的方法，对空巷围岩控制问题进行研究，提出高水材料充填支柱过空巷工艺，并进行现场应用。结果表明：采用高水材料充填支柱对空巷区域进行加强支护，能够有效控制空巷区域围岩有害变形，保障工作面安全、高效、快速通过空巷区域，与木垛、单体液压支柱支护空巷、二次搬家相比，高水材料充填支柱具有显著的经济效益。     

综采工作面通过走向空巷充填技术研究与实践

以综采工作面通过走向空巷为工程背景,综合运用现场调研、理论计算、数值模拟和工业性试验等手段,研究走向空巷围岩失稳机理,指出高跨比是影响空巷围岩稳定的关键因素;推演了空巷顶板变形破坏演化的4个阶段,提出空巷围岩控制应该遵循及时支护和减小顶板跨度原则;从技术和经济效益角度对比传统过空巷方式,提出了综采工作面通过走向空巷高水材料充填控顶技术,揭示了充填体对空巷顶板的作用机理,确定出充填体关键参数:充填体抗压强度为1.0 MPa,高水材料的水灰质量比为8∶1。在此基础上,设计了走向空巷充填技术及工艺。工业性试验表明:综采工作面过空巷期间,该充填体能够有效支撑顶板且未明显影响正常煤炭开采,保障了煤炭资源的安全开采。     

综放煤柱工作面空巷深浅双支撑层控制技术应用

结合王庄煤矿43M2工作面过空巷主要围岩变形破坏特征,通过对比平常过空巷所使用的加强支护方式进行分析,提出了综放煤柱工作面过空巷,深浅双支撑层围岩控制思路及不同层位空巷补强支护设计,为今后的综放工作面过空巷控制技术提供了实例。     

三元石窟矿残采工作面过空巷技术研究与实践

以山西三元石窟煤矿301残采工作面过空巷的技术难题为背景,在分析了残采工作面空巷的变形破坏特征和充填空巷围岩控制机理的基础上,提出采用高水材料充填走向空巷的方法。现场工程实践表明,采用高水材料充填法过空巷,有效地维护了空巷围岩稳定,保证了残采工作面安全和快速通过。     

综采工作面过空巷围岩变形与控制技术研究

为了解决山西某矿3204大采高综放工作面过空巷时围岩变形大、易发生冒顶、片帮等问题,对工作面过空巷时顶板变形情况进行了分析,提出了部分充填过空巷方案.利用FLAC3D数值模拟软件确定了充填体最佳长度为6 m.工业性验证结果表明,采用部分充填后,空巷影响范围内工作面液压支架最大压力为29.33 MPa,低于支架安全阀开启...