相邻煤层开采巷道支护技术的分析研究

针对相邻煤层存在的煤层间距小,开采条件困难,且因上煤层开采过程中底板煤岩层受到破坏,导致下煤层顶板在开采前损坏,造成下煤层回采巷道维护困难的难题,通过对相邻煤层开采条件研究,并对上煤层开采过程中工作面顶板稳定性分析,以及对上煤层预留煤柱载荷对地板的压力分布研究,确定下煤层工作面顶板易出现局部应力过载,产生局部顶板破坏。最后确定了下煤层回采巷道合理内错方式。     

基于FLAC3D的 “三软”煤层错层位巷道布置开采数值模拟研究

论文基于错层位采煤法具有巷道布置层位和方式灵活、接续工作面巷道能巧妙的避开支承应力峰值的影响,并且还能提高煤炭回收率等优点,结合河南某矿"三软"煤层实际开采条件为背景,提出了采用错层位巷道布置采煤法开采"三软"煤层。与传统采煤法相比,错层位采煤法将首采工作面巷道布置在较为坚硬的顶板岩层中,改善了巷道围岩条件,通过FLAC3D数值模拟研究分析发现:在掘进和回采期间,错层位巷道围岩能承受较大支承应力,巷道围岩变形较小,巷道围岩和实体煤一侧支承应力影响范围较小,巷道掘进和维护较为容易;接续工作面巷道布置首采工作面采空区下方的应力降低区,巷道掘进较为容易。错层位采煤法开采"三软"煤层具有显著优势,对类似地质条件的"三软"煤层开采具有一定的指导和借鉴意义。     

大采高工作面回采巷道布置层位选择及差异性分析

为了确定厚煤层大采高工作面回采巷道在煤层中的合理层位,提高煤层巷道围岩控制的可靠性,通过理论分析和数值模拟,研究了同等支护条件下在不同层位(沿顶掘进和沿底掘进)回采巷道的支护与围岩的相互作用效果。结果表明:在巷道高度小于煤层厚度的大采高一次采全厚综采工作面条件下,工作面回采巷道沿煤层顶板掘进与沿煤层底板掘进相比,巷道围岩控制更可靠,顶板更容易维护,可适当降低巷道顶板的支护强度。研究结果对优化大采高工作面回采巷道位置、有效控制巷道围岩、节约支护成本具有一定现实意义。     

软弱岩层中近距离采空区煤柱下开采的实践

近距离采空区煤柱下长壁回采将受到上煤层采空区遗留煤柱和本煤层工作面动压的共同影响。针对乌鲁木齐某矿9#煤层顶底板为软岩的特点,在分析围岩破坏机理后,提出了梁、索协同支护+顶底角注浆锚杆加固＋帮部锚杆组合支护＋底板锚梁支护及全断面铺网的联合支护方案,即实施巷道“顶底帮整体化”治理,通过在巷道中布置卸压孔,有利于高应力向巷道深部转移,改善围岩与支护结构的应力作用环境。实践证明,采取上述措施有效解决了回采巷道的顶板破坏、煤壁片帮、底板鼓起等问题。在开采过程中采取的降低采高、调斜工作面、工作面加速通过煤柱的方法也使得工作面的生产条件得到了极大的改善,保证了工作面安全开采。     

急倾斜薄煤层巷道变形破坏及顶板冒落特征分析

急倾斜煤矿开采过程中,由于巷道顶板支护效果差,地质构造应力影响,煤层开采方法不同等导致了煤层巷道变形破坏及顶板冒落,给正常的工作面回采、煤炭及其他物料的运输带来巨大影响,导致工作面不能正常生产,甚至停产。因此,以赵家坝矿1922工作面巷道为工程背景,对急倾斜薄煤层巷道变形破坏及顶板冒落的影响因素及特征,急倾斜薄煤层巷道及煤层、顶底板的关系进行研究,可以此特征为依据采取有效的措施,避免巷道顶板冒落发生重大事故。     

三软煤层沿空留巷矿压显现规律研究

为探究沿空留巷矿压显现规律及支护对策，以河南西部典型三软煤层为研究对象，构建了数值分析模型，模拟了工作面前方和后方一定范围内巷道围岩变形和应力变化规律，得到了工作面后方围岩受采动影响大、范围广，顶板下沉现象明显。基于现场实测，得到了顶板下沉量、底板鼓起量、充填体的变形、实煤体变形等随采动影响的变化规律，监测了锚杆的轴向受载情况。研究发现，巷旁膏体充填与巷道内高强锚杆+W型钢带构成的支护体系，较好地解决了三软煤层回采巷道围岩控制问题，为类似开采条件下沿空留巷的实施提供了理论和实践依据。     

大倾角“三软”煤层巷道关键部位强化支护技术研究

大倾角"三软"煤层回采巷道围岩变形严重、支护难度普遍较大,为提高此类巷道的围岩控制效果,通过建立巷道围岩力学模型,对巷道顶板、两帮、底板岩层受力情况进行了系统分析,确定了围岩变形的关键部位及主要影响因素,结合复合顶板巷道不同层位组合抗弯强度变化特征,分析了巷道关键部位强化支护机理,提出了"强帮固顶、强顶护帮"的联合支护技术思路与方案。工程实践表明,大倾角"三软"煤层回采巷道在层位选择合理的情况下,通过采用关键部位强化支护技术,能有效提高巷道整体承载能力,巷道围岩变形量减少80%以上,效果显著。     

采动影响下煤层底板破坏特征试验研究

针对上层煤采动条件下煤层底板破坏这一实际问题,采用数值模拟试验和相似材料试验的方法对工作面不同推进距离底板破坏特征进行研究,确定了采动条件下底板的破坏特征与工作面推进距离之间的关系,确定了近距离煤层下层煤开采回采巷道布置、支护及顶板管理方案。     

上煤层采动影响下煤层底板破坏特征试验研究

针对上煤层采动条件下煤层底板破坏这一实际问题,采用数值模拟试验和相似材料试验的方法对工作面不同推进距离底板破坏特征进行研究,确定了采动条件下底板的破坏特征与工作面推进距离之间的关系,可为近距离煤层下层煤开采回采巷道布置、支护及顶板管理方案的确定提供指导。     

豫西“三软”煤层回采巷道底鼓变形机制与控制技术

针对河南西部"三软"煤层回采巷道严重的底鼓现象,通过实验室实验与工程实践手段进行了研究分析,得到了豫西"三软"煤层底鼓的主要原因为底板松软岩层的流变变形与遇水物化膨胀的扩容所致,基于此,经过长期实践,提出了底鼓的控制方案。工程实践表明,沿空留巷能够有效改善三软煤层回采巷道底鼓变形。研究成果对于豫西"三软"煤层回采巷道底鼓控制提供了一定的借鉴。     

“三软”厚煤层采场矿压显现规律研究

教学三矿属于三软煤层开采矿井,对其工作面进行了长达3个月的现场观测,实测了液压支柱下缩量、工作面顶板位移量、顶板的来压强度及巷道变形破坏参数,分析出了在三软煤层中,顶板变形、采场顶板运动特性及支承压力分布规律。结论显示,三软煤层来压步距不大,矿山压力显现较弱,周期来压时巷道变形量较大。针对目前顶板的支护状况和顶板潜在危险,提出了合理的支护措施,为加强工作面顶板管理、保证安全开采提供了科学依据。     

“三软”煤层回采巷道层位的合理确定

在电机房煤矿＂三软＂煤层3#煤层301工作面生产地质条件基础上,对回采巷道应力分布情况进行了力学分析,结合顶板下沉量和不同岩性的关系,确定工作面回采巷道的合理层位,即沿煤层顶板砂岩掘进,取得较好的巷道支护效果。     

采动影响下煤层底板破坏特征试验

针对上层煤采动条件下煤层底板破坏这一实际问题,采用数值模拟试验和相似材料试验的方法对工作面不同推进距离底板破坏特征进行研究,确定了采动条件下底板的破坏特征与工作面推进距离之间的关系,可为近距离煤层下层煤开采回采巷道布置、支护及顶板管理方案的确定提供指导。     

近距煤层下分层回采巷道支护与监测分析

近距煤层上层煤开采时,下部煤层工作面顶板受到上部煤层采动而产生变形甚至破坏,造成下部煤层开采过程中其顶板管理、巷道布置和支护、回采工艺等方面均具有一定特殊性。采用理论分析、数值模拟对平朔二矿下组煤层B1103首采面回采巷道进行了支护设计,通过现场监测分析验证了巷道支护的良好效果。     

易冒落顶板、软底板支护技术应用与研究

天锡井开采薄及极薄煤层,煤层顶板岩性软,易破碎,裂隙发育,随采随冒,底板较软。在采煤工作面控顶距中部采用铸型尼龙大底座"星型"丛柱与薄型铰接顶梁联合支护,解决了回采工作面周期来压时顶板破碎及底板松软而导致的顶板下沉、支柱歪倒和大面积冒顶,使天锡井采煤二队1个对拉工作面年推进度从1999年的284m提高到2006年的1150m,实现了高产高效。     

大南湖一矿“三软”煤层回采巷道围岩破坏规律研究

为掌握"三软"煤层回采巷道在工作面回采过程中的破坏规律,采用巷道表面位移监测、松动圈测试技术和钻孔窥视技术,分析了巷道围岩破坏的表面位移特征,以及巷道破坏的松动圈范围及围岩深部破坏特征。分析结果表明,采动影响下1305回采工作面回风巷巷道破坏呈整体破坏型,巷道顶底板移近量在500～1000mm之间;两帮移近量在0～400mm范围内;巷道顶板及两帮松动圈范围在2600mm以内;在1.5～2.4m范围内顶板存在离层,在4～10m范围内,孔壁相对光滑完整。分析结果为矿井回采巷道支护参数的优化提供了一定的依据。     

三软煤层巷道围岩变形机理及支护优化技术研究

为了解决15101工作面三软煤层巷道围岩变形破坏的问题,在确定巷道顶底板环境的基础上,对三软煤层巷道围岩侧向支承应力分布及变形机理进行了分析。研究表明:三软煤层巷道侧向应力呈现出应力峰值位置远离煤壁、应力最大值降低、侧向支承应力影响范围扩大等特点,巷道发生变形主要是由于力源集中区应力传递导致帮部剪切滑移破坏和底板挤压夹持破坏;建立了巷道围岩受力力学模型,理论分析了巷道围岩在横向变形和纵向变形的应力表达式,得出巷道变形受到巷道支护强度、底板支承能力、煤体应力传递衰减系数和底板剪切滑移等因素的影响。最后,提出了"控制顶板、加固两帮、强化底板和固定滑移"的巷道围岩控制原则,采取"长预应力锚索+帮部加密锚杆+底板注浆"的综合支护方式对巷道围岩进行了支护优化设计,确保了三软煤层巷道的安全稳定。     

急倾斜“三软”煤层综放开采工作面稳定性控制研究

为了解决急倾斜"三软"煤层综放开采支架顶空、煤壁片帮、底板滑移、挤架倒架等技术难题,以杜家村煤矿1201工作面为例,通过研究工作面切眼的合理布设、工作面围岩的稳定性控制及配套设备与施工工艺的合理选择等,得出有效控制急倾斜"三软"煤层综放开采工作面稳定性的措施,取得了急倾斜"三软"煤层综放开采的成功,具有显著的经济、社会效益。     

软岩条件下井筒稳定性控制与支护技术研究

软岩巷道稳定性控制及支护技术是煤炭开采过程中遇到的难题之一。神华宁夏煤业集团清水营煤矿"三软"(顶板软、底板软、煤层软)煤层开采中软岩巷道稳定性控制与支护问题,严重制约了矿井的安全生产,加剧了采掘接续紧张。在现场工程调查研究的基础上,深入系统地分析了复杂地质条件下松软围岩局部变形失稳特征和规律,提出了可行的支护方案,保证了软岩条件下煤矿的安全开采。     

动压巷道多次扰动失稳机理及开采顺序优化研究

应用计算机模拟、现场实测和理论分析综合研究方法,分析了煤层群开采条件下的张集煤矿1113(1)工作面轨道巷多次扰动失稳机理,并对煤层群邻近层多工作面回采顺序进行了数值计算,再现了不同开采顺序下的底板动压回采巷道围岩力学环境。研究表明：目前采用的邻近层交错同采方式,1113(1)工作面轨道巷失稳的力学本质为,本工作面回采活化了已破坏的上覆层间似连续-非连续-散体结构,加剧了工作面前方受多重采动影响的轨道巷浅部高应力环境下的大范围持续强变形,突出表现为巷道底鼓强烈;回采顺序显著影响煤层群回采巷道围岩稳定性,下行开采下伏回采巷道受扰动程度最低,巷道变形及围岩破坏范围最小;邻近层对应同采,下伏工作面轨道巷受上覆工作面底板聚压影响区高应力、巷道开挖、本工作面开采扰动等多重因素叠加作用,巷道围岩破坏范围最大、变形最严重。煤层群开采采区设计中应尽量采用下行开采,同时避免或减少巷道受多次采动影响。