侧向悬臂切顶煤柱上方顶板应力及位移研究

以某矿113105工作面侧向切顶为研究背景，通过理论分析、数值模拟和现场监测的方法，研究切顶后煤柱顶板应力分布及位移演化规律。基于弹性力学建立切顶后煤柱顶板力学模型，运用差分法推导出切顶后煤柱顶板的应力与位移表达式。运用FLAC3D和3DEC软件模拟切顶前后煤柱顶板应力分布及位移演化特征，模拟结果显示，切顶后煤柱顶板应力减小了18.2 MPa,顶板下沉位移为9 cm,卸压率达26%～40%。现场监测表明，煤柱上方顶板应力分布呈现出先增大后减小的趋势，在距离工作面20～30 m处应力达到最大且保持一段应力集中，随后应力降低，在距离工作面65～70 m后应力保持不变。     

二氧化碳炮处理综采工作面巷道三角区悬顶

综采工作面在回采过程中,运输巷和回风巷三角区顶板由于工作面巷道煤柱支撑易产生悬顶,威胁工作面安全生产。通过利用二氧化碳炮在综采工作面巷道三角区悬顶处进行预裂爆破试验,有效解决工作面巷道三角区悬顶问题,消除了顶板突然垮落产生飓风和压出有害气体的隐患。     

基于切顶卸压技术的动压巷道力学响应破坏机制试验研究

针对动压巷道围岩变形速度快、变形量大、变形方式复杂等现状,采用现场测试及理论计算方法,设计了工作面端头顶板和采空区侧煤柱顶板水压致裂切顶卸压方案,分析了动压巷道悬臂梁超前支承压力及弧形三角板侧向支承压力破坏效应,研究了动压巷道叠加力学响应破坏机制,提出了小保当矿动压强顶弱帮巷道控制对策。结果表明:采取工作面端头顶板切顶卸压可有效控制回采帮变形;采取相邻采空区煤柱顶板切顶卸压可有效控制煤柱帮变形;回采帮及煤柱帮承载力与超前及侧向支承压力有关。结合具体巷道回采帮及煤柱帮变形破坏现状,确定了动压巷道切顶卸压方案;小保当矿二次动压强顶弱帮巷道,应采取切顶卸压-强帮护顶技术,保证工作面安全回采。     

综放工作面顶板及上覆煤柱水力预裂卸压技术研究

针对白洞煤业煤体及顶板强度高,工作面顶板不易垮落,上覆煤柱出现应力集中,导致下部煤层开采时,产生回采巷道变形、工作面片帮、顶板破碎及冒顶等问题,采用水力预裂的方法,对工作面顶板及上覆煤柱进行预裂,防止工作面初采和回采过程中顶板大面积悬顶,并切断煤柱应力传递通道,缓减上覆煤柱应力集中,保证工作面安全回采。     

综放工作面矿压显现研究及切顶卸压技术应用

为解决留设煤柱过大造成的煤炭资源浪费和巷道支护困难,基于斜沟煤矿综采放顶煤工作面顶板特殊控制结构,对顶板矿压显现进行研究。根据23107工作面两巷的地质条件,采用深孔爆破的方法对两巷顶板进行切顶卸压。现场压力监测结果表明,切顶卸压有效改善了工作面及两巷的应力环境,减少了对相邻工作面掘进和回采的影响,为综采放顶煤工作面开采少留煤柱开辟了新的途径。     

无煤柱工作面切顶施工数值模拟及可行性研究

为了提高无煤柱工作面采空区垮落效果,保证工作面安全高效回采,在三盘区山4#层8304无煤柱工作面采取定向爆破切顶施工工艺,利用FLAC3D数值模拟软件分析切顶前后留巷段位移及应力值变化情况,证明定向聚能爆破切顶可以很好地改善无煤柱工作面留巷侧顶板及煤柱帮应力集中现象。     

长壁二次回采工作面围岩破坏规律研究

针对回收煤柱过程中围岩异常的破坏规律,研究了二次回采工作面回收煤柱过程中煤柱、空巷、工作面顶板的破坏规律。研究表明:空巷断面较小时空巷破坏受工作面影响较小,被回收煤柱的破坏主要受工作面引起的支承压力的影响,空巷对工作面顶板及煤柱的影响较小;空巷断面较大时工作面顶板破坏受空巷围岩集中应力影响较大,煤柱受支承压力和巷道应力集中作用失稳宽度较大。力学分析可知,工作面悬顶长度一定时,空巷宽度越大,煤柱失稳时宽度越大。现场观测表明:随着煤柱被回采宽度减小,煤柱中应力集中程度增大,煤柱两侧片帮次数增加、两侧顶板冒顶次数增加。     

预裂爆破强制放顶技术在悬移支架工作面的应用

针对郑州煤电米村煤矿里28煤柱工作面在初放回采过程中,顶板坚硬,跨落不及时的问题,为降低顶板初次来压强度,通过采取预裂爆破强制放顶技术,消除工作面大面积悬顶带来的事故隐患.     

坚硬顶板大采高工作面切顶卸压无煤柱自成巷矿压显现特征分析

为掌握厚层坚硬顶板大采高工作面切顶卸压无煤柱自成巷矿压显现特征，以吉宁煤矿2109工作面为工程背景，通过对留巷过程中工作面支架压力、巷道围岩变形量、恒阻大变形锚索受力、顶板离层变化分析，表明切顶爆破能够切断采空区顶板对巷道顶板的应力传递，使留巷侧顶板处于明显的卸压状态，并给出工作面自成巷受采动影响范围和影响程度，为设计提供依据，供相似条件参考。     

厚大坚硬顶板切顶卸压护巷方法研究

针对综采工作面因顶板厚硬悬顶导致的临近工作面巷道变形严重问题,文章采用理论分析、数值模拟与现场监测相结合的方法对厚硬顶板切顶卸压护巷方法进行了研究。结果表明：厚硬顶板极限垮落步距及最大载荷与顶板厚度及极限抗拉强度成正比,厚硬顶板将导致高应力向煤柱及临近工作面巷道转移,不利于巷道稳定;对厚硬顶板实施切顶卸压,可以有效降低煤柱及临近工作面巷道围岩应力显现程度,并确定合理的切顶角度与高度分别为15°与8 m.研究提出的平行深孔爆破切顶卸压护巷方法,通过现场实践,顶板下沉量降低52.0%,底鼓量降低41.6%,两帮移近量降低59.8%,起到了良好的护巷效果,可为类似条件矿山巷道稳定性控制提供指导与借鉴。     

王家岭矿综放沿空掘巷合理煤柱宽度与控制技术研究

针对高强度开采综放工作面区段煤柱合理宽度留设问题,以王家岭煤矿为工程背景,通过钻孔窥视勘探基本顶断裂线位置阐明了巷道围岩的非对称破坏特征;建立了综放工作面侧向基本顶破断结构模型,推导出了沿空侧巷道顶板范围内弯矩表达式;采用FLAC3D数值模拟软件分析了不同煤柱宽度下巷道围岩应力与屈服区演化特征,确定了合理煤柱宽度为8 m;基于N2103回风平巷留设8 m护巷煤柱时顶板弯矩变化规律,提出了巷道围岩的非对称控制技术,并进行现场应用。结果表明：顶板、煤柱帮和实体煤帮位移量在工作面回采期间分别为216 mm、198mm和121 mm,巷道控制效果明显。     

残煤复采工作面支架初撑力与工作阻力确定

对于旧采采用"挖顶弃底"方式所残留的复采工作面,由于其顶板为采空区-煤柱不规则交错状态,工作面支架初撑力与工作阻力的传统确定方法不能适用。考虑到顶板上方为完全采空状态的复采工作面初撑力过高易顶破顶煤以及顶板上方的残留煤柱,存在集中应力与工作面老顶垮落等影响因素,运用相应的力学模型分析其支架-围岩关系,计算采空区与煤柱2种不同状态顶板下方复采工作面支架初撑力与工作阻力,给出的计算公式在现场工程实践中得到验证。     

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。     

二氧化碳气爆致裂综放工作面上隅角顶煤技术应用

为解决三元煤业综放工作面上隅角悬顶带来的安全隐患，通过理论计算得到了二氧化碳气爆致裂工作面上隅角顶煤的影响半径，设计了相关爆破孔布置方案及参数，开展了数值模拟验证和现场工程应用。研究与应用表明，沿煤柱侧打设一列气爆孔对回采巷道煤柱侧顶煤进行液态二氧化碳相变气爆致裂后，气爆孔间的顶煤均进入塑性屈服状态，煤柱侧、跨中及回采侧巷道顶板的下沉变形不再呈现常规的下凸形式，临近工作面时回采巷道煤柱侧与跨中的顶煤下沉量基本相当且增加较明显；超前综放工作面回采巷道顶煤气爆致裂切顶技术较好地解决了上隅角顶煤悬顶问题。     

综放仰斜开采顶板初跨规律及围巷稳定性研究

通过进行综放工作面仰斜开采顶板初跨规律及围巷稳定性研究,可合理指导回采工作面在初采老顶跨落期间的顶板管理以及合理确定风运两巷超前支护参数、排水巷与切眼间煤柱,为首采工作面围岩结构分析提供了新的思路和方法。     

综采工作面过顺槽空巷煤柱回收技术

针对宏景塔一矿回收煤柱6-2113综采工作面过顺槽空巷实际情况,建立了基本顶力学模型,推导了顶板稳定性计算公式,并采用数值计算方法模拟了顶板稳定状况,提出了该工作面过空巷具体支护技术及施工措施,并组织实施,应用效果较好。分析表明,综采工作面的空巷顶-底移近量与工作面采高、控顶距成正变关系;回收煤柱前应对空巷进行锚网加强支护;当综采工作面临近空巷时,应降低工作面采高,提前调斜工作面并加设单体液压支柱,这是维持顶板稳定的有效方法。     

凌志达矿坚硬顶板切顶卸压与巷道支护方法研究

针对凌志达矿15218工作面坚硬顶板条件回采过程中导致的巷道变形严重问题,采用理论分析、数值模拟与现场监测相结合方法,系统研究了坚硬顶板切顶卸压及巷道支护方法。结果表明：顶板基本顶K2灰岩为关键层,由于顶板泥岩与K2灰岩总厚度达8.12 m,应保证切顶高度大于8.12 m;对工作面顶板实施切顶卸压后,能够在一定程度上切断高应力传导路线,使应力发展不会朝向煤柱及临近工作面巷道,有利于巷道及煤柱的稳定,对坚硬顶板实施切顶卸压可以取得良好的卸压效果,数值模拟确定合理切顶高度与角度分别为9 m与15°。研究提出了在巷道顶板中部实施超前预裂爆破切顶卸压方法,以及“锚杆+金属网+钢筋梯子梁+锚索”的巷道联合支护技术。通过现场实践,顶板下沉量降低了43.1%,底板底鼓量降低了31.5%,煤柱帮移近量降低了36.1%,回采帮移近量降低了36.2%,巷道变形得到了良好控制。     

中厚煤层预裂爆破切顶卸压主要参数研究

在切顶卸压无煤柱开采技术试验中,为了切断巷道顶板与采空区顶板之间的连接,通过切顶孔爆破预裂,实现工作面推过后采空区内顶板顺利垮落。本文针对店坪矿切顶爆破参数进行研究,针对不同的岩性分段设计,确定了最佳的爆破参数,保证了留巷效果达到要求。     

放顶煤开采防砂煤柱防水防砂技术研究

通过对芦岭煤矿810采区水文地质条件的分析研究，提出了该采区放顶煤开采防砂煤柱防水防砂技术研究的基本思路是：疏放四含水，降低承压水头；控制采高，加强顶板管理，控制顶板在工作面斜长方向上的不均匀冒落；确保安全开采。     

无煤柱综采工作面过空巷方法

针对无煤柱工作面过平行工作面空巷存在的顶板和通风管理问题,通过采取补强空巷支护、在超高区做假顶、调斜开采、加强通风管理等措施,成功实现了工作面安全快速通过空巷,技术经济效果显著。