大断面综采工作面回撤通道的围岩控制技术

复杂条件下综采工作面收尾回撤,困难大,回撤的时间长且工艺复杂。因此,回撤通道顶板安全管理是工作面安全快速回撤的重要保证。陈家山煤矿为实现工作面安全、经济收尾回撤,根据回撤工作面具体的地质结构、生产条件和422综放工作面回撤经验,在426综放工作面选用无预掘回撤通道进行回撤,支护方式采用锚网索+锚梁联合支护,增强顶板强度,有效地控制了复杂条件下的大断面回撤通道的顶板下沉,为综采工作面快速回撤提供了方便。     

复杂条件下工作面快速回撤施工工艺研究

基于晋北煤矿101工作面回采过程中出现顶板破碎、压力集中现象,为了实现工作面快速搬家回撤任务,通过注浆、施工锚索梁等方法加强回撤通道顶板维护,并提出了合理有效的工作面设备回撤方案,实现了工作面安全快速回撤。     

破碎顶板预掘回撤通道支护技术实践

破碎顶板综采工作面采用预掘回撤通道进行支架回撤,当回采工作面与回撤通道贯通剩余50 m时,回撤通道安装垛式支架补强支护。通过现场监测表明,回撤通道在工作面回撤过程中顶板最大移近量为400 mm,未出现压架事故,实现了综采工作面支架安全快速顺利回撤。     

锚网支护在综采工作面回撤中的应用

综采工作面采用锚网支护回撤,解决工作面采后顶板压力大、顶板破碎难以回撤支架的问题,缩短了回撤工期,降低了材料消耗,使顶板管理的可靠性得到提高,取得了一定的技术经济效益.达到了降耗、安全、快速的效果.     

基于实测应力的回撤通道顶板断裂位置确定方法

为确定综采工作面在末采阶段顶板断裂位置对回撤通道的影响程度,根据工作面贯通后顶板的不同断裂形式,基于弹性力学理论建立回撤通道顶板结构力学模型,对顶板断裂位置与贯通后回撤通道保护煤柱侧帮部应力关系进行了分析,得到了不同顶板断裂位置下回撤通道煤柱帮竖向应力计算公式。最后,根据红柳林煤矿综采工作面回撤通道保护煤柱应力测试结果,对15205和15206工作面回撤通道的顶板断裂位置进行了判断。     

顶板断裂来压力学模型及其在综放工作面末采阶段的应用

针对综放工作面末采阶段支架回撤过程中容易出现压架的问题,建立了顶板断裂来压力学模型,并根据顶板断裂前后的平衡方程推导出顶板在不同断裂形式下支护体、煤体内应力增量平均值的统一表达式。以神东矿区多通道快速回撤技术模式为研究对象,根据顶板断裂面与主回撤通道的位置关系分两种情况进行了力学分析,结果表明:工作面回撤停采的合理位置应能够使主回撤通道处于顶板断裂面以外;回撤期间利用停采让压原理调节周期来压步距,采取在主撤巷道内加强支护、控制贯通前后工作面高差等措施,能有效保证综放工作面末采阶段的安全高效回撤。     

断层区工作面回撤铺网与联合支护技术实践

为解决断层区破碎顶板工作面的安全回撤问题,基于赵固二矿11131工作面回撤通道的工程实例,针对断层区工作面围岩性质及回撤通道的支护要求,分析了柔性网的特性和铺设方法以及锚梁网联合补强支护设计、施工工艺,并应用于工作面回撤过程中。工程实践表明,高强柔性网铺设护顶耗时短、用工少,工作面支架回撤后,柔性网依然有很好的完整性,达到了有效支护工作面目的,实现了柔性网在断层区回撤工作面巷道破碎顶板特殊条件下的支护作用,保证了工作面的安全快速回撤。     

预掘通道切顶卸压安全快速回撤技术及应用

范家村煤矿2119综采工作面顶板破碎,严重影响工作面掘进回撤通道期间的支护质量和回采结束后支架的回撤速度。以2119综采工作面为工程背景,介绍了在破碎顶板条件下,采用恒阻让压锚索支护技术和顶板预裂技术,改善了支架回撤过程中预留回撤通道顶板的安全状况和工作条件,并确定了恒阻让压锚索支护长度11.3m,切顶高度为11m,切顶角度为20°,双向预裂切顶“3+3+2+2+2+1”式装药爆破|最后通过现场监测表明,回撤通道在工作面回撤过程中顶底板移近量为445mm,恒阻让压锚索应力值最终稳定在288kN,回撤通道变形较小,未出现压架事故,实现了综采工作面支架安全快速顺利回撤,为其他类似地质条件下预留回撤通道工作面支架安全快速回撤提供了一定的参考。     

综采工作面回撤通道顶板支护技术

综采工作面进入末采阶段时,必须施工回撤通道,为多功能车运输和设备回撤预留足够的空间需求作准备。黄陵矿业一号煤矿综采工作面回撤液压支架、采煤机、刮板运输机一般需要13~16 d。长时间的作业施工必须保证回撤通道顶板的足够稳定和设备回撤后采空区顶板的正常垮落,才能确保作业人员的人身安全,促进设备回撤工作的顺利完成。做好以上几点,一是要保证回撤通道顶板的支护质量,二是保证支架回撤后顶板正常垮落。其中,做好回撤通道的支护工作显得尤为重要。通过介绍黄陵矿业一号煤矿综采工作面回撤通道的支护方式、方法以及实际使用情况,为相似矿井综采工作面末采支护作业提供施工借鉴。     

综放工作面末采造条件工艺研究

综放工作面回采完毕前,需要提前对工作面煤帮、顶板及两顺槽进行超前支护,达到回撤设备所需要的支护强度和回撤空间,回撤前的准备工作做的如何,直接决定了工作面回撤的安全程度和回撤速度。     

顶板稳定性分类技术在巷道支护设计中的应用

我国煤矿巷道顶板条件十分复杂,为了更加合理地对巷道顶板进行支护,需要对顶板进行稳定性分类。首先对顶板进行力学分析,得出顶板岩层的极限跨距,进而根据顶板稳定性分类指标得出不同区域顶板类别,确定具体的支护方式。以屯兰矿为例进行工程应用,得出通过顶板稳定性分类进行支护参数设计可有效地解决巷道当前普遍存在的支护形式单一、难以根据顶板实际条件选择合理支护形式的问题,经济安全效益显著。     

工作面顶板灾害类型、监测与防治技术体系

长期以来顶板灾害在我国煤矿灾害事故中发生起数和死亡人数始终占据首位,是困扰煤矿安全生产的主要难题。笔者开展了顶板岩性、矿压显现特征和顶板灾害案例统计分析,结果表明:我国回采工作面顶板灾害主要表现为片帮冒顶、顶板大面积突然垮落和大面积切顶压架3种类型。系统分析了各类型顶板灾害的发生特点及致灾原因:片帮冒顶多发生于松软煤岩体,采煤方法不合理及管理不当的工作面;顶板大面积突然垮落一般为坚硬顶板大面积悬顶、瞬时垮落所致;大面积切顶压架主要发生在薄基岩浅埋深工作面或顶板累积下沉量大引起顶板在煤壁处断裂的工作面。针对我国顶板灾害监测与防治,建立了工作面顶板灾害全景监测预警技术架构,即采用微震监测系统监测远场顶板活动,采用矿压监测系统监测近场顶板运动,采用三维激光扫描技术监测煤壁片帮时空演化,通过监测数据系统分析,动态掌握采场围岩的活动规律和支架工况,实现顶板灾害监测预警。提出了工作面开采全过程的顶板灾害综合防治技术体系,在工作面开采前确定合理采煤方法,合理工作面布置方式,科学开采参数及优化设备选型配套,这是防治顶板灾害的核心技术;在开采过程中保持支架良好的工况辅以顶板弱化技术,进而实现工作面顶板灾害防治。     

侏罗系煤田主采煤层顶板稳定性分析

煤层顶板的稳定性是影响煤层回采工作安全最重要因素之一。文章根据大量钻孔和矿井生产资料,研究了木城涧矿侏罗系煤田主采2、10号煤层顶板工程地质特征,并采用综合指数法对煤层顶板进行了综合评价。结果表明:2、10煤顶板岩性均以粉砂岩、细砂岩为主,局部见泥岩;裂隙都较为发育,顶板破碎;顶板类型以稳定和中等稳定为主。该评价结果有助于该矿加强不同区域煤层顶板的管理及安全生产工作。     

基于危险源理论对邹家山矿采场顶板事故影响因素分析

针对目前非煤矿山顶板冒落事故分析系统偏重于人为原因的问题,本文采用危险源理论,结合顶板事故发生机理,对邹家山矿采场顶板事故进行危险辨识。结果表明:顶板厚度、矿体厚度、矿体埋深、矿体倾角、抗压强度、断层以及空顶时间是影响邹家山顶板冒落事故的主要因素。     

单向应力作用下地下采空区顶板破坏规律特征

针对单向应力作用于地下采空区顶板的破坏规律特性问题，基于弹性薄板理论和压力拱理论，利用单轴压力试验机方法对顶板模型进行了试验，并探究了不同荷载条件下顶板模型的受压过程和变形特性。主要结论如下：顶板的破坏过程与峰值应力是否超过疲劳强度密切相关，超过疲劳强度时会出现加速破坏阶段；顶板的变形过程可以分为三个阶段，分别对应于不同的应力和应变变化规律；顶板的失稳破坏位置与荷载条件有关，周期荷载条件下更容易导致整体垮落塌陷；侧帮支撑作用对顶板的承载能力和稳定性有正面影响，但也会增加应力集中和变形。研究结果对于理解顶板在不同荷载条件下的力学行为和提高顶板的安全性具有重要意义。     

大倾角大采高煤矸互层顶板失稳规律及对支架的影响

为研究大倾角大采高煤矸互层顶板失稳规律及对支架的影响,以新疆焦煤集团2130煤矿25213工作面为研究对象,采用物理相似模拟实验、Rhino+Kubrix+FLAC 3D相结合的数值模拟及现场实测的方法,深入分析了大倾角大采高工作面不同夹矸层数、厚度下煤矸互层顶板失稳规律与顶板-支架相互作用特征。结果表明,煤矸互层顶板破坏是由于倾斜中部、靠近支架的煤线先产生局部压剪破坏,随之向附近软煤夹层、夹矸扩展,导致顶板非均衡破坏,诱发架前冒顶、煤壁片帮等现象。大倾角大采高煤矸互层顶板工作面支架工作阻力、顶板最大主应力及顶板变形均呈明显的非对称性,且随着夹矸层数增加,支架上方煤矸顶板集中应力影响范围、围岩变形影响范围及塑性破坏范围均有所增大。煤矸互层顶板支架与围岩有顶板与支架正接触、破断顶板作用于支架掩护梁、架间相互作用等3种作用特征。较一般顶板的大倾角工作面,煤矸互层顶板对支架作用力明显减小,支架工作阻力整体呈倾斜中、下部大于上部的特征;支架非对称受载表现为前柱侧向载荷大于后柱,但随夹矸厚度的增加,顶梁受载程度趋于均布化。结合研究结果,提出了缩短空顶时间、分区域控制、超前预爆破及工作面实时矿压监测等一系列大倾角大采高煤矸互层顶板稳定性控制措施,其中,重点控制工作面倾斜中部煤矸互层顶板的稳定性,来保证工作面的安全高效生产。     

煤层巷道冒顶机理与预警方法

顶板灾害是我国煤矿各类灾害中发生频率最高和死亡人数最多的灾害,当前绝大多数顶板灾害事故发生在巷道,尤其是受采动影响的煤层巷道。在分析巷道冒顶事故与围岩体环境之间关系基础上,将煤层巷道冒顶分为围岩主导型和应力主导型两大类型,揭示了裂隙危岩坠落、松散岩体冒落、弱黏结复合顶板垮落、大变形巷道蝶叶型冒顶等煤层巷道冒顶的机理与成因;在此基础上,提出了巷道冒顶隐患分阶段多层次的全时预警方法与机制,即设计阶段的冒顶隐患远期风险评价、巷道掘进施工阶段的随钻预估、服务周期内的长时临界预警,开发了岩层结构随钻探测仪、顶板多点位移监控器、锚杆锚索工况监测报警仪等用于长时和临界预警的仪器设备,形成的煤层巷道冒顶机理和预警方法与仪器设备将为顶板事故预报预防提供理论支撑和技术保障。     

挂帮矿崩落法开采顶板破坏规律及地表岩移数值模拟

崩落法开采时,顶板及围岩的崩落过程、岩层移动角的确定一直是国内外众多学者研究的重点。 以四川某矿山挂帮矿开采为工程背景,利用MIDAS/GTS软件模拟并分析了该挂帮矿崩落法开采时 顶板拉应力及塑性区变化规律。研究结果表明：老顶先于直接顶发生拉破坏。强制崩落顶板拉破 坏区后,顶板应力状况明显改善;老顶及直接顶拉应力的面积以及老顶拉破坏区的面积随直接顶 暴露面积增大而显著增大,而直接顶拉破坏区面积受暴露面积影响较小。并通过数值模拟法及工 程类比法综合确定岩层移动角。     

顶板-锚拉支架系统稳定性的突变理论分析

对裂纹顶板系统的稳定性运用突变理论分析，其失稳模式可归结为突变理论中的尖点突变模型，并由该模型的分叉集方程导得顶板大面积冒落的临界条件。从几何上分析系统参数变化对顶板稳定性的影响，发现顶板岩体的流变特性和裂纹顶板应力集中部位的局部破碎累积量是导致顶板冒落的主要因素。锚拉支架的补强作用充分的条件下，由系统参数决定的控制点路径无法达到分叉集右分枝，顶板冒落的临界条件得不到满足，相应顶板处于稳定状态。     

崩落法开采时复杂顶板的崩落过程分析

在分析崩落法开采中顶板围岩崩落的基本条件后,从岩体工程质量、初始地应环境、空区的形态与充填状态等方面分析了顶板崩落的影响因素.结合程潮铁矿顶板崩落过程的监测结果,分析了顶板岩体的崩落过程,得出了完整的顶板空区发展过程图.研究结果表明,软硬岩体交错分布,软弱不连续面的存在是引起顶板崩落呈间歇性、突发性地发展的原因.与层状顶板崩落过程类似,在组成复杂顶板的岩体中,存在稳定性好的关键结构体,顶板的崩落过程受关键结构体控制.