厚煤层孤岛煤柱内合理掘巷位置及支护技术研究

针对孤岛煤柱内掘巷位置及支护技术选择不当,极易导致巷道变形严重难以维护的问题,以新疆某矿为工程背景,运用数值计算的方法分析了厚煤层孤岛煤柱应力分布规律和孤岛煤柱内巷道的围岩变形特征。结果表明:孤岛煤柱在后开采工作面一侧的应力降低区宽度大于先开采的一侧;孤岛煤柱巷道在宽煤柱侧顶帮的围岩变形量显著高于窄煤柱侧,具有非均匀性。结合理论计算和数值分析结果,确定试验巷道的合理位置是在5 301采空区侧留设4.0m窄煤柱沿底板掘进。同时,针对孤岛煤柱内巷道围岩的非均匀变形特征及煤柱整体较破碎的特点,提出采用高强螺纹钢锚杆加长锚固和关键部位锚索加强支护相结合的非对称支护技术,经现场应用验证了方法和技术的有效性。     

窄煤柱巷道非均匀变形机理及支护技术

为了解决窄煤柱巷道非均匀大变形控制难题,以丰汇煤矿窄煤柱巷道为工程背景,综合采用现场调研、室内实验、数值模拟和理论分析等方法,研究了不同煤柱尺寸影响下,采动巷道围岩应力与塑性区分布特征;分析了窄煤柱巷道变形破坏规律与采场覆岩结构运动特征,揭示了窄煤柱巷道非均匀变形机理,指出采动应力场叠加,支承压力大;覆岩结构非对称,偏载作用显著;煤柱尺寸小、强度低,难以为顶板提供有效支撑;支护方案对称布置,针对性差,是窄煤柱巷道产生非均匀变形的主要原因。基于窄煤柱巷道围岩控制难点,提出以"改变巷道区域支护方式、增加支护密度、破碎围岩注浆改性"为核心的差异化支护技术,加强对围岩局部大变形的控制,充分发挥围岩的自身承载能力;现场监测表明,窄煤柱巷道在服务期间围岩非均匀大变形得到有效控制,稳定性好;可为同类型巷道围岩的控制提供参考。     

孤岛工作面煤柱合理尺寸研究与应用

孤岛工作面巷道围岩应力集中程度较高,回采巷道支护困难。文章以某矿30222孤岛工作面回采巷道为背景,结合理论分析和UDEC数值模拟分析了该孤岛工作面巷道围岩应力分布特征。研究表明:由于孤岛工作面其围岩中应力相对常规工作面增大,通过力学模型计算并结合数值模拟分析,结果表明留设6 m窄煤柱能够很好的使围岩处于稳定的状态。现场工程实践表明,采用锚网索加注浆加固能够很好的控制巷道围岩变形。     

窄煤柱综放巷道围岩应力场特征

为了揭示综放留窄煤柱护巷回采期间巷道围岩的应力分布及其演化特征，根据谢桥矿1151（3）综放工作面工程地质和开采技术条件，结合现场实测分析，应用数值模拟（FLAC^3D）综合分析了二次采动影响下巷道围岩应力场演化特征．研究表明，回采期间巷道围岩应力分布及其演化具有明显的分区特征，巷道两帮围岩垂直应力大于水平应力，顶底板围岩水平应力明显大于垂直应力，且巷道底板岩层中的水平应力峰值区范围较广；巷道围岩应力分布的差异性及其演化分区性是造成此类巷道变形剧烈且巷道持续底鼓的重要原因．研究成果为综放开采护巷煤柱宽度合理选择、巷道合理支护及维护、巷道围岩稳定性控制和安全生产提供了理论依据．     

窄煤柱综放巷道围岩应力场特征

为了揭示综放留窄煤柱护巷回采期间巷道围岩的应力分布及其演化特征，根据谢桥矿1151（3）综放工作面工程地质和开采技术条件，结合现场实测分析，应用数值模拟（FLAC^3D）综合分析了二次采动影响下巷道围岩应力场演化特征．研究表明，回采期间巷道围岩应力分布及其演化具有明显的分区特征，巷道两帮围岩垂直应力大于水平应力，顶底板围岩水平应力明显大于垂直应力，且巷道底板岩层中的水平应力峰值区范围较广；巷道围岩应力分布的差异性及其演化分区性是造成此类巷道变形剧烈且巷道持续底鼓的重要原因．研究成果为综放开采护巷煤柱宽度合理选择、巷道合理支护及维护、巷道围岩稳定性控制和安全生产提供了理论依据．     

近距离残留煤柱下破碎围岩巷道修复技术

针对近距离煤层开采过程中,残留煤柱下部巷道在煤柱集中应力作用下围岩破碎程度高、修复难度大的问题,以山西某矿为工程背景,采用数值模拟的方法分析煤柱底板应力分布规律,结合巷道实际变形特征总结了下位巷道围岩变形破坏原因。认为:残留煤柱底板集中载荷的非均匀性分布,及其引起的支护体承载结构破坏是近距离煤柱底板巷道围岩发生大变形的本质。由此,提出了基于破碎围岩注浆和高强度锚杆支护的巷道修复技术,工程实践表明该技术在有效提高围岩整体性和可锚性的同时,使浅部锚固区与深部围岩相连形成整体承载结构,有效地控制了巷道围岩变形,保障了矿井安全生产。     

深井沿空巷道合理位置确定及围岩控制技术

针对深井高地应力矿井煤柱应力大、巷道围岩变形严重及煤柱宽度大造成资源浪费等特点,以麦地掌煤业21214工作面为研究背景,通过地应力测试、钻孔应力测试了解工作面侧向应力峰值位置及大小。通过现场实测及分析得侧向应力峰值约为43MPa,且位于距巷帮约17m处。并运用理论计算、数值模拟,研究沿空掘巷围岩在掘采期间的变形破坏特征、合理窄煤柱尺寸的确定及沿空巷道的围岩控制。结果表明：煤柱宽度为6.5m时巷道围岩稳定性较好,掘进初期,围岩变形量及变形速率较大,后逐渐减小,掘进影响期为15天,回采期间由于小煤柱侧的支护强度大于工作面侧,小煤柱侧的变形量小于工作面侧的变形量,最大变形量分别为110mm和248mm,均在可控的范围内。     

沿空掘巷护巷窄煤柱宽度确定与围岩控制技术研究

针对7111大倾角沿空掘巷窄煤柱合理尺寸难以确定的问题,基于弹塑性极限平衡理论计算了煤柱宽度,运用FLAC~(3D)数值模拟分析了留设5 m窄煤柱时围岩应力分布规律和变形特征,提出了巷道围岩整体性控制措施及高强耦合体系的联合支护方式。     

煤柱内巷道布置与支护技术研究

针对煤柱内巷道布置及围岩控制的问题,依据极限平衡理论对煤柱进行力学分析,判断煤柱内是否适合布置巷道。然后采用数值模拟和工业性试验的方法,分析对比5种煤柱内巷道布置方案,综合考虑煤柱和巷道围岩的稳定确定最佳方案。工业性试验表明:若巷道布置位置及支护参数选取合理,就能保证煤柱和巷道同时达到稳定状态,试验巷道两帮的最大变形量为350mm,窄煤柱帮的最大变形量为195mm,巷道变形量仅为原来的1/2左右,效果显著。     

厚煤层综放大煤柱沿空巷道围岩应力及变形规律

为了控制超长"孤岛"综放工作面巷道围岩变形和确定合理的煤柱尺寸,对兴隆庄煤矿4324超长"孤岛"综放工作面大煤柱沿空巷道围岩应力与变形规律进行实测研究.分析了采动影响下巷道支承压力的影响范围、峰值位置、峰值系数等特征参数,分析了大煤柱的破碎程度与应力状态特征,分析了巷道顶底板和两帮的移近量等在采动影响下的变化规律,为类似条件下巷道布置与支护设计提供了科学依据.     

高应力软岩缓斜煤层沿空掘巷窄煤柱宽度研究

为研究在高应力软岩条件下窄煤柱留设问题,以曙光矿2~#煤层开采为工程背景,采用理论分析与数值模拟相结合的方法,得出错层位外错式沿空掘巷窄煤柱的确定方法,即从上区段采空区侧向支承应力分布规律、护巷煤柱宽度的理论计算、煤柱垂直应力和煤柱塑性区分布4个方面综合考虑护巷煤柱的宽度。理论计算得出破裂区为3.35 m,塑性区为5.76 m,利用数值模拟得出煤柱合理留设宽度为3.37~5.13 m。通过对不同煤柱宽度下巷道围岩应力分布进行数值分析,结果表明:当煤柱宽度为4 m时,巷道围岩变形小。     

特厚煤层沿空掘巷窄煤柱留设及支护设计

王洼二矿110507工作面采用留窄煤柱沿空掘巷的工艺进行巷道的掘进。为确定煤柱留设宽度及支护方式,通过理论计算和FLAC 3D软件模拟,建立110507工作面沿空掘巷模型,探究不同宽度窄煤柱护巷时回风顺槽的围岩应力及变形规律,得到该工作面沿空掘巷煤柱合理的宽度为6 m,并提出锚网索联合支护的支护方式。通过现场布置观测站进行监测,发现巷道掘进过后40 d基本趋于稳定;变形稳定后煤柱帮深基点的最大变形量为124 mm,实体煤帮深基点的最大变形量为50.1 mm,巷道两帮移近量均在200 mm左右,顶底板移近量均在100 mm左右。围岩变形量及围岩深部位移均控制在允许范围内,巷道支护设计合理,能够满足顺槽的正常掘进作业和运行。     

采空区下回采巷道非对称变形研究

针对采空区下回采巷道变形破坏严重难以支护且具有明显非对称特征的现象,运用理论分析和数值模拟等方法,结合具体的工程实践,建立了区段煤柱力学模型,研究了煤柱支承压力作用下底板岩层应力分布规律,分析了10-1051巷道非对称受力和变形破坏特征,并对巷道支护结构进行了优化,有效控制了巷道的变形,为采空区下非对称变形巷道的支护提供了理论指导,对非对称变形巷道围岩控制具有重要的现实和理论指导意义。     

温庄煤业15106回风巷沿空掘巷围岩控制研究

以温庄煤业15106回风巷沿空掘巷的巷道布置及围岩控制为工程背景,借助现场实测、理论分析等手段,依据UDEC多边形破坏准则建立了Trigon数值模型,分析15106回风巷邻近采空区侧向支承应力分布范围,并进一步分析了不同宽度煤柱内应力、裂隙扩展特征及巷道围岩变形规律,基于裂隙闭合区长度确定了15106回风巷合理窄煤柱宽度为5 m。提出了高强锚杆锚索配合钢筋梯子梁支护技术,矿压观测结果表明,当煤柱宽度为5 m时巷道围岩的变形量较小,高强锚杆锚索支护结构能够稳定承载,同时煤柱中部存在一定长度的裂隙闭合区,验证了5 m煤柱宽度及围岩控制技术的合理性。     

遗留煤柱下近距离特厚煤层临空掘巷合理煤柱尺寸北大核心

选择合理的护巷煤柱尺寸是临空掘巷成功和安全的前提;以某矿30503工作面为背景,采用理论分析、数值模拟和现场实践相结合的方法,对上覆遗留煤柱和本煤层相邻采空区条件下临空掘巷区段煤柱的合理尺寸进行了研究。结果表明:通过理论分析遗留煤柱沿底板应力变化规律,确定区段煤柱留设尺寸范围应在7~10 m之间;运用数值模拟分析了不同煤柱宽度条件下临空巷道煤柱应力和变形破坏规律,综合理论分析和数值模拟得出留8 m煤柱合适。现场监测结果表明,留8 m煤柱时,临空巷道顶板最大变形量为359 mm,两帮变形量为66 mm,巷道围岩变形稳定,能够满足现场实际生产要求。     

留底煤掘进双巷布置大采高工作面巷间煤柱尺寸优化研究

确定巷间煤柱合理尺寸是保证留底煤掘进双巷布置大采高工作面安全、高产与高效的关键所在。以某矿122106大采高工作面沿底掘进胶运巷和辅运巷之间的护巷煤柱为工程背景，对工作面生产地质条件展开现场调研，同时原位测试巷道围岩地质力学参数。基于上述原始数据理论，估算出煤柱极限强度与合理的煤柱宽度范围，通过数值试验研究手段，分析初步选定宽度煤柱条件下，二次回采阶段巷道围岩及煤柱内部应力、位移和塑性破坏特征。结果表明:煤柱的极限强度为50.48 MPa，合理的煤柱宽度为19.24~29.28 m。煤柱宽度20 m时，煤柱内塑性区是2个独立的区域；当煤柱宽度达到一定程度后，接续面回采对上个工作面侧煤柱应力影响较小，主要是对本侧煤柱影响较大；靠近煤柱侧顶板和帮部变形较大，垂直位移最大值集中在巷道肩角位置，顶板出现不均匀下沉；煤柱核区内垂直应力均小于其极限强度，能保证稳定；煤柱最大垂直应力集中在两侧，靠近采空区的位置，煤柱中部存在较明显的应力下降区域。     

中厚煤层窄煤柱沿空掘巷围岩稳定性研究

以恒源煤矿487工作面窄煤柱沿空掘巷为工程背景,基于该矿工程实况采用理论计算、数值模拟等手段综合确定487工作面回风巷最优护巷煤柱宽度为5m|基于数值模拟分析了487工作面回采后沿空掘巷超前段顶板、实体煤以及煤柱内围岩应力分布、围岩变形与塑形区演化特征,针对性提出了高强锚杆索组合非对称支护技术,并分析了巷道支护应力场的合理性。工程实践表明：工作面回采动压影响下沿空掘巷围岩剧烈扰动范围存在于超前工作面30m内,顶底板及两帮移近量最大分别为574mm、759mm|超前工作面30m后巷道围岩变形趋于稳定,顶底板及两帮移近量平均分别为190mm、315mm,5m护巷煤柱和高强锚杆索组合非对称支护技术有效控制了沿空掘巷围岩变形。