厚煤层综放工作面沿空留巷巷道支护技术研究

针对厚煤层综放开采沿空留巷围岩变形大、巷道稳定性差等情况,以潞安集团王庄矿沿空留巷为工程背景,采用数值模拟方法分析了沿空留巷巷道在不同支护方案条件下的围岩变形情况,最终确定了采用"锚杆+锚索+钢筋梯子梁+金属网"的联合支护方式,并对支护参数进行了确定。通过现场监测结果,证明该支护方式能够有效的控制围岩变形,提高了沿空留巷巷道的稳定性,实现了对厚煤层综放开采沿空留巷巷道的围岩控制。     

3216综采工作面沿空留巷技术研究与应用

为保障3216工作面沿空留巷围岩的稳定,采用理论分析的方式进行基本顶破断对沿空留巷围岩变形影响的研究,结合巷道特征及赋存条件,设计巷道采用锚网索+巷旁充填体+补强和临时支护方案,在留巷期间进行围岩变形量的监测分析。结果表明:3216工作面回采期间,沿空留巷巷道围岩变形量较小,支护方案保障了留巷围岩的稳定。     

沿空留巷巷内支护技术研究与应用

针对沿空留巷围岩变形大、变形不匀均、维护效果差等状况,以沁新矿沿空留巷为工程背景,采用数值模拟分析了巷内支护与围岩变形、应力分布的关系,揭示了沿空留巷巷内支护机理：采用高阻让压支护,提高沿空留巷围岩承载能力和抗变形能力,适应沿空留巷阶段性围岩大变形与应力调整。开发了沿空留巷巷内支护技术：① 基本支护：采用高预紧力、高强度、大延伸率锚杆与锚索支护,提高围岩承载能力、适应围岩大变形;② 加强支护：回采工作面后方一定范围内的沿空留巷采用高阻让压的单体液压支柱加强顶、底板支护,即在采空区顶板破断和沿空留巷围岩应力调整的剧烈阶段,通过单体液压支柱有效支撑顶底板、减小顶板回转、下沉和巷道底臌,保持沿空留巷围岩稳定;③ 沿空留巷围岩变形稳定后撤除作为加强支护的单体液压支柱。     

我国沿空留巷支护技术发展现状及改进建议

介绍了我国沿空留巷巷内和巷旁支护形式及其理论研究现状，分析了沿空留巷的适用条件，指出了我国沿空留巷目前所存在的主要问题是支护设计思路不合理、巷内支护多属于被动支护、巷旁支护存在力学性能与沿空留巷围岩变形不适应、对沿空留巷围岩控制机理研究不够深入。并提出了将沿空留巷技术视为一项系统工程、采用锚网索支护作为沿空留巷内基本支护等发展沿空留巷技术的建议。     

沿空留巷支护现状及其改进意见

该文介绍了我国沿空留巷巷内和巷旁支护形式及其理论研究现状,分析了沿空留巷的适用条件,指出了我国沿空留巷目前所存在的主要问题是支护设计思路不合理、巷内支护多属于被动支护、巷旁支护存在力学性能与沿空留巷围岩变形不适应、对沿空留巷围岩控制机理研究不够深入,并提出了将沿空留巷技术视为一项系统工程、采用锚网索支护作为沿空留巷内基本支护等发展沿空留巷技术的建议。     

锚杆支护巷旁充填沿空留巷技术研究

研究了锚杆支护巷道沿空留巷的支护与围岩相互作用关系,尤其是巷内锚杆支护对沿空留巷顶板及煤帮的作用机理,为沿空留巷围岩控制提供理论依据。结合工程实例,介绍成功应用锚杆支护、沿空留巷的工程实践。     

深井矸石充填工作面沿空留巷围岩控制原理与技术

深井工作面矿压显现剧烈使得沿空留巷存在诸多困难。采用矸石充填采空区可有效限制深部采场覆岩大范围的破断、运动,缓解深井工作面剧烈的矿压显现,为深井工作面沿空留巷奠定基础。通过现场实测和理论计算探讨了深井矸石充填工作面覆岩运动特征,探讨了沿空留巷围岩承载结构及其稳定性。根据新巨龙煤矿2305S-2号工作面实际情况,设计了以矸石墙+钢管混凝土立柱为主的巷旁支护结构,并提出了留巷顶板超前支护、强力护表、深部锚固,巷旁支护结构合理宽度、侧向约束、协同承载,实体煤帮卸应力、防冲击、控片帮的控制方式,留巷底板高应力深部转移的沿空留巷围岩控制原理和先固顶→再护帮→后控底的沿空留巷围岩控制原则。形成了锚杆+W钢带超前支护和长锚索+注浆锚索永久支护的沿空留巷围岩控制技术,成功实现了新巨龙煤矿2305S-2号深井矸石充填工作面沿空留巷。沿空巷道围岩实测发现留巷矸石墙变形不均匀,承载能力增长缓慢,钢管混凝土立柱钻底,顶板锚索易破断等问题。需要进一步加强留巷矸石墙的侧向约束,提高矸石墙承载能力。钢管混凝土立柱底部安装大垫板,控制立柱钻底量,沿空留巷顶板锚索要求具备一定的延伸率,实现长锚索与顶板围岩的协同变形与承...     

二次沿空留巷围岩结构稳定性与控制技术

为将沿空留巷复用后继续保留下来作为回风通道长期使用,需采用二次沿空留巷。论文阐明了二次沿空留巷上覆岩层运动规律,建立了顶板二次沿空留巷结构模型,提出了二次沿空留巷围岩支护结构概念。研究表明:二次沿空留巷上覆岩层"大结构"运动经历3次调整后才趋于稳定;指出二次沿空留巷围岩支护结构由两侧充填体、顶板锚杆索组合体、巷内支护体及底板组成;提出"多分区耦合支护"围岩控制方法,该方法可保证二次沿空留巷围岩结构稳定;制定详细的支护方案、施工工艺并进行了成功实践,对类似条件巷道支护具有一定的参考价值。     

矸石充填工作面沿空留巷技术应用与效果监测分析

为进一步完善实际工程应用中工作面沿空留巷围岩控制技术,减少留巷成本,以11101工作面为背景,通过工程现场实践,分析了矸石开采沿空留巷围岩结构,留巷围岩受力过程以及围岩变形和上覆岩层运动特征,并基于留巷围岩应力分析结果以及矸石填充工作面沿空留巷围岩控制原理,提出了"锚索+加强锚杆"等支护方案,并设计了监测系统,对留巷围...     

沿空留巷锚带索耦合支护技术

沿空留巷的顶板围岩过度的变形将导致围岩的结构破坏,使顶板岩层完全丧失自身承载能力.利用理论分析的方法分析了沿空留巷顶板围岩应力分布特点,提出了基于锚杆+w钢带的锚索耦合支护技术.通过锁具的挤压给巷道顶板围岩提供预紧力,限制顶板围岩变形,维持顶板围岩完整性.分析了锚索耦合支护的力学机理、技术原理及技术特点,得出了沿空留巷顶板支护载荷的计算公式.研究成果应用于新立煤矿运输平巷沿空留巷支护工程,通过现场监测验证了支护方案的合理性,并取得了显著的经济效益.     

深井高地压坚硬顶板采场围岩特性的数值模拟

深井高地压坚硬顶板采场矿压显现与围岩控制问题更加突出,分析煤壁、顶板、底板的应力状态与变形破坏特征,对深井高地压坚硬顶板采场围岩控制具有重要的意义．本文采用AN—SYS6．1数值模拟软件,模拟分析了不同采深条件下煤层和顶底板应力状态的变化特征,通过比较得到了支承压力、煤壁破碎区、煤壁变形、直接顶及底板应力等的变化特征,初步研究了深井高地压坚硬顶板采场围岩特性．结果表明,深井条件下围岩的受力情况更加复杂,围岩更容易出现应力集中,这提高了工作面的支护难度．     

工作面支护与液压支架技术理论体系

工作面支护是安全高效综采的首要条件,液压支架是综采系统的核心。笔者和其合作团队持续30多年致力于综采工作面支护与液压支架技术理论的研究和实践,建立了综采工作面支护与液压支架技术理论体系框架,提出了液压支架与围岩耦合原理,建立液压支架与围岩耦合模型,分析了液压支架与围岩的强度耦合、刚度耦合和稳定性耦合规律,阐述了液压支架合理工作阻力、临界护帮力和支护系统稳定性控制策略,提出液压支架三维动态优化设计理论和方法,将围岩下沉、断裂等力、力矩以及边界条件的变化通过液压支架骨架模型传递和分解到具体的液压支架结构上,借助三维设计平台动态模拟仿真液压支架与围岩耦合作用的力学特征,优化得出对围岩最优支护效果的液压支架结构参数。提出液压支架系列型谱和工作面支护系统液压支架群组的自组织协同控制方法,将支护系统群组自组织协同控制分解为围岩自适应控制和队列保持推进控制两个控制线程,同步实现群体系统协调控制。建立了工作面支护设备技术标准体系。     

汾源煤业运输大巷顶板变形及控制研究

汾源煤业5#煤层运输大巷在掘进过程中,顶板变形较大,且常有冒顶发生,严重影响着巷道围岩的稳定性和施工过程的安全。为保证巷道的顺利掘进,本文探究了5#煤层运输大巷顶板的变形特征,分析了顶板变形的原因,提出“注浆+锚杆(索)+金属网+U型钢支架”的顶板控制方案,并对围岩表面变形情况进行监测。监测结果显示,顶板变形量大幅度减小,顶板变形得到的基本控制。     

软弱再生顶板巷道围岩失稳机理及其控制原理与技术

针对软弱再生顶板巷道围岩大变形问题,结合现场调研、室内试验、理论分析等手段研究了软弱再生顶板围岩失稳机理,并提出了针对该类围岩的控制原理、支护原则和支护技术。研究表明:软弱再生顶板具有自稳平衡拱结构,但极其不稳定。在扰动作用下快速松散、破碎,表现出局部到整体的连锁失稳特征。基于再生顶板围岩条件提出再生顶板"抛物线-半双曲线"扩展力学模型,即再生顶板平衡拱边界在纵向上以"抛物线"形式向上扩展,横向上以"半双曲线"形式延伸。巷道底臌使得两帮整体下沉或两帮肩角处破坏造成再生顶板自稳平衡拱结构不断地向围岩深部转移。根据该模型计算发现,此时棚架上的载荷增加更快。再生顶板松散范围的非线性增加使得棚架上的荷载急剧增加,围岩变形量增大,最终导致巷道整体失稳。因此,提出了"护底→固帮→控顶"的软弱再生顶板围岩控制基本原理。结合州景煤矿再生顶板巷道实际情况,通过疏干排水防止底臌、改善棚架结构加强帮、顶支撑,形成了"强化整体约束、优化棚架结构和架间协同控制"的支护原则,具体形成了"双层金属网+预支撑囧型棚架+可缩性纵向连接器"的组合支护技术,经工程试验表明该支护技术可有效控制软弱再生顶板巷道围岩初期的稳定,后期回采时建议采用"三支一体"支护体系进行加强支护,控制再生顶板围岩回采期间的稳定。     

基于上限理论的深部巷道顶板锚杆预紧力简化设计方法

以深部直墙半圆拱巷道为例,基于非线性Hoek-Brown强度准则,考虑顶板围岩应力与锚杆支护作用,构造出顶板围岩破裂机制,利用极限分析上限法,提出了巷道开挖初期顶板锚杆预紧力的简化设计方法,给出了相应工程建议措施,并通过现场应用实例验证了高强预紧力支护对顶板围岩的控制效果。研究结果表明:巷道开挖初期,锚杆支护构件只有施加足够预紧力,才可有效限制顶板围岩下沉破坏;随岩体强度参数增大,锚杆所需预紧力不断减小,而随锚杆布设间距与围岩应力增大,锚杆所需预紧力不断增加;在软弱或松散破碎围岩中,可通过采用高强、高韧性锚固支护构件并施加高预紧力或注浆加固等方式来获得较理想围岩控制效果。     

泥岩复合底抽巷变形围岩控制技术研究

针对岳城煤矿底抽巷支护结构失效、顶板离层严重等问题,提出了针对泥岩复合顶板条件的锚网索喷支护方案。现场应用结果表明:采用优化支护方案后顶底板、两帮围岩变形情况明显降低并趋于稳定,该方案能够明显提高围岩变形的控制能力。     

砌碹巷道冒顶机理及控制技术研究

以某矿辅助轨道大巷为工程背景,研究分析了砌碹巷道冒顶失稳机理,主要是：①碹体与帮、顶之间存在空隙,碹体不能及时有效支护围岩;②巷道锚杆支护参数不合理,锚杆、锚索不能有效控制顶板下沉,最终导致巷道发生冒顶事故。针对砌碹巷道冒顶的特征和机理提出冒顶段巷道支护技术：①重新砌碹,应用高水速凝材料对碹体与巷道围岩之间的空隙进行壁后充填;②应用高水速凝材料对破碎围岩进行注浆加固;③应用锚杆、锚索对冒顶段巷道进行加强支护。现场矿压监测结果表明,该技术不仅保证了施工安全,而且提高了围岩整体性和承载能力,有效控制了巷道围岩变形。     

高应力区域掘进巷道围岩稳定性分析

本文运用FLAC3D数值模拟软件对高应力区域巷道受力进行分析.以1209材料斜巷为工程背景,对其受采动影响造成巷道围岩变形情况进行初步探讨.改进支护方式,即巷道顶板采用锚杆锚索、两帮采用锚杆配合槽钢锚索支护,应用表明,巷道围岩处于稳定状态,围岩变形控制效果良好.     

深井软岩巷道穿厚煤层碎裂顶板区围岩控制技术

针对深井软岩巷道穿厚煤层碎裂顶板区围岩控制技术难题,通过现场调查,分析工程破坏特点,结合钻孔窥视分析结果,得出巷道围岩变形失稳原因为破碎岩体降低了内层锚网的支护性能,未能与围岩形成统一承载体,围岩松动圈扩大及变形不均匀致使U型棚支护性能降低,支护阻力不足,围岩扩容膨胀,发生破坏.提出通过超前预注浆和组合金属骨架实现破碎...     

高应力厚硬顶板巷道支护优化与应用

为解决耿村矿高应力厚顶板回采巷道变形严重与维护难的问题,采用现场调查的方法研究了巷道围岩变形特征,采用理论分析的方法分析了巷道围岩变形的原因,提出了符合该矿高应力厚顶板巷道的“高预应力锚网喷+注浆+U型钢支架”的支护方案。高预应力锚网喷维护浅部围岩稳定并调动深部围岩承载能力,注浆封闭巷道围岩裂隙并增强巷道围岩整体稳定性,U型钢支架提高支护的承载能力。实践表明,优化方案对高应力厚顶板巷道围岩控制效果良好,保证了巷道的正常使用。