坚硬顶板切顶卸压围岩变形规律研究

为了进一步揭示坚硬顶板超前切顶卸压轨道下山的变形规律和保安煤柱的应力分布特征,以潞宁煤矿22115工作面开采为工程背景,利用相似材料模拟和现场实验,分析了坚硬顶板切顶轨道下山变形规律。结果表明:切顶可使采空区坚硬顶板在剪应力作用下沿着预制裂隙垮落,缩短悬顶长度,切断应力传递途径,有效缓解了保安煤柱承担的载荷。现场实践效果较好,巷道顶底板移近量约为320 mm,两帮移近量约为245 mm;切顶卸压技术是高应力坚硬顶板大变形巷道围岩控制有效途径之一。     

切顶卸压在小煤柱巷道中的应用研究

基于小煤柱巷道受侧向支承压力和超前支承压力双重影响后易发生严重变形的问题，以15107工作面为背景，通过分析沿空巷道侧向顶板结构特征，提出采用密集钻孔卸压的方式进行治理。结果表明，切顶后侧向压力峰值向深部转移且减弱了超前压力的影响；15107回风顺槽两帮移近量263 mm，顶底板移近量264 mm，实现了工作面安全回采。     

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。     

镇城底矿切顶卸压护巷效果分析

镇城底矿为解决28106工作面巷道顶板垮落所导致的巷道围岩变形量大的难题,采用FLAC~(3D)数值模拟软件对煤柱宽度20 m和30 m的巷道顶板进行切顶卸压分析,发现在煤柱宽度20 m时,切顶后两帮移近量减少了23%,顶板底板的变形量减少了20.3%;当煤柱的尺寸提升为30 m时两帮移近量减少了20%,顶板底板的变形量减少了26%,有效保障了巷道的围岩稳定。     

大采高采场切顶卸压小煤柱护巷技术研究与应用

为解决大采高工作面强动压影响工况条件下小煤柱沿空掘巷维护难题,以阜生煤矿1102大采高工作面1106沿空掘巷为研究对象,采用理论分析、数值模拟及现场实测的方法,研究采空区侧顶板断裂对小煤柱护巷围岩稳定性的影响。建立了沿空掘巷侧向顶板断裂及煤柱载荷计算模型,得到煤柱载荷与采空区顶板断裂角呈线性递增的关系;基于切顶卸压沿空掘巷原理,提出采用切顶方法来减小煤柱载荷,达到卸压效果;计算得到1106工作面沿空掘巷煤柱宽度为8.0 m,对切顶卸压效果进行了数值模拟分析,认为经切顶处理后小煤柱及巷道煤帮侧应力峰值减小了23%,巷道顶底板及两帮变形得到了有效的控制;对切顶卸压小煤柱护巷技术进行了现场评价,现场应用结果表明切顶后的巷道顶底板移近量最终稳定在377 mm,两帮变形量稳定在242 mm左右,处于可控范围,巷道维护效果良好。切顶卸压小煤柱护巷技术的应用,实现了大采高工作面的安全高效开采。     

临空巷道煤柱割缝爆破切顶联合卸压技术研究

坚硬顶板下临空巷道存在着高应力集中、大变形、难支护等问题,以葫芦素煤矿21105工作面为工程背景,分析了坚硬顶板下工作面回采期间上覆顶板破断规律,研究了临空巷道围岩变形机理,提出了临空巷道“顶板爆破+煤柱割缝”联合卸压巷道变形控制方法,采用FLAC^3D软件模拟了卸压前后临空巷道围岩应力分布规律。在葫芦素煤矿21105工作面回风巷采取“顶板爆破+煤柱割缝”联合卸压措施后,临空煤柱深基点应力峰值降低36.1%,浅基点应力峰值降低19.1%,试验区域微震日均能量降低67.0%,日均微震总能量降低35.7%,采取卸压措施后临空巷道顶底板移近量减小60.1%,两帮移近量减小41.6%,巷道变形得到有效控制。试验结果表明临空巷道“顶板爆破+煤柱割缝”联合卸压技术可有效降低煤柱应力,减少巷道变形,为坚硬顶板下临空巷道变形控制提供了一种新的治理手段。     

强动压坚硬顶板大跨度煤巷底鼓协同控制技术

为解决五阳煤矿坚硬顶板大跨度煤巷强动压下底鼓强烈控制困难的问题,理论分析得到强动压大跨度煤层巷道底鼓特征和失稳机理,提出坚硬顶板预裂卸压、优化煤柱宽度、巷帮注浆和底板补强的协同控制技术。数值模拟和现场实测表明:坚硬顶板预裂卸压和优化煤柱宽度使得巷道处于低应力环境,巷帮注浆和底板补强能提高巷道抵抗变形能力,实现了巷道与围岩在应力环境和强度的协同,稳定后的巷道底鼓量为167 mm,顶板下沉量为116 mm,两帮移近量为141.5 mm,有效地控制了巷道底鼓。     

三交河煤矿11-201工作面两巷水力压裂切顶卸压技术研究

为缓解三交河煤矿11-201工作面回采期间巷道大变形、片帮及冒顶等问题,采用水力压裂切顶卸压技术对工作两巷顶板进行切顶卸压。卸压后,两帮位移量最大为142 mm,顶底板移近量最大为285 mm。相较于非压裂段,巷道两帮围岩位移量降低约45.5%,顶底板移近量降低约42.3%,说明采用水力压裂技术可以切断工作面两巷与上覆关键岩层之间的应力联系,达到卸压护巷的目的。     

综采工作面超前巷道变形机制及围岩控制技术研究

针对采煤工作面超前巷道变形量大等问题,研究了采煤工作面端部覆岩运动特性对超前巷道变形的影响,分析了超前巷道切顶卸压机理,确定了合理的切顶参数,进行了现场试验。结果表明：工作面超前巷道的变形的根本原因是工作面推进过程中弧形三角板在工作面推进方向和倾斜方向下沉运动导致其重量及其荷载作用在巷道顶板造成的,并在此过程引起超前支承压力和侧向支承压力的集中。有效切断回采巷道上方顶板与工作面顶板的联动效应后,超前巷道替代了单体架棚支护,超前巷道顶底板累计变形量和两帮累计移近量分别为未切顶的1/5和1/3。     

窄煤柱综放工作面应力转移护巷技术研究与应用

针对常村矿S5-17工作面运输巷护巷煤柱承载过大而引起煤柱破坏变形,导致的巷道围岩结构产生破坏、临近采空区瓦斯进入回采面等一系列问题,运用了窄煤柱工作面切顶卸压护巷技术,研究了不同切顶高度、角度对窄煤柱工作面巷道、两帮煤柱的应力分布和变形特征的影响。研究结果表明,切顶后应力集中主要出现在煤柱中部及切缝的上方,并且煤柱内的应力水平较低,应力集中现象不明显;从实体煤向采空区方向顶板竖直位移逐渐增大,并且巷道围岩及两帮煤柱变形量较小;切顶高度为11.7m、切顶角度为10°时,切顶效果最好。工程实践及现场监测数据表明,在设计切顶方案下,切顶卸压区内与未切顶区相比,平均顶底板移近量减少了35.7%,两帮移近量减少了19.1%。     

10-103工作面两巷水力压裂切顶卸压技术

针对回坡底煤矿11~#煤工作面巷道受上层10~#煤工作面开采产生的压力较大等问题,采用水力压裂技术对上层煤10-103工作面煤柱两巷进行切顶卸压,分析了切顶前后煤柱上方岩层结构,确定了水力压裂参数及工艺。工业性试验结果表明,水力压裂卸压后,两帮移尽量稳定在112 mm,顶底板移近量稳定在142 mm,保证了下层煤的安全开采。     

水力切顶技术在大采高孤岛面的研究与应用

为了解决邻近工作面回采、孤岛工作面、动压送巷道等矿山压力大导致巷道顶板出现下沉冒落、片帮严重、顶底板移近量增加、两帮收缩量加大等巷道变形严重的问题。通过介绍斜沟煤矿8#煤18104大采高综采工作面两巷采用传统深孔爆破切顶卸压技术与新工艺水力压裂切顶卸压技术的应用对比,结果表明水力压裂切顶卸压技术能够有效解决工作面压力大的问题,而且还能解决矿井采掘衔接紧张局面,使产能得到充分释放,提高了回采效率,为解决类似工作面压力大影响生产等问题提供参考。     

爆破切顶留巷及围岩控制技术应用

针对寺河煤矿二号井采掘接替紧张、回采率低等问题,运用理论分析和数值模拟的方法,进行爆破切顶沿空留巷无煤柱开采技术试验。研究结果表明:切顶高度与应力集中和巷道表面位移呈负相关,切顶角度与应力集中和巷道表面位移呈正相关,最优切顶高度为8 m,切顶角度为10°;顶板切顶成缝明显,留巷达到预期效果;巷道补强加固措施设计合理,平均顶底板移近量为254.7 mm,平均两帮移近量为113.1 mm;成巷效果能满足下一工作面安全生产的要求;形成了适合寺河煤矿二号井地质条件下的切顶卸压沿空留巷及围岩控制技术体系。     

浅埋深矿井回采巷道底鼓治理技术研究

为解决补连塔煤矿综采工作面巷道底鼓严重的问题,在底板软岩、采动压力大的条件下分别应用了反底拱法、混凝土预制块法、隔离煤柱法等底鼓治理技术,结果表明:采用反底拱法时巷道两帮最大移近量400 mm,顶底板最大移近量890 mm;采用混凝土预制块法时两帮最大移近量400 mm,顶底板最大移近量990 mm,采用隔离煤柱法时两帮最大移近量400 mm,顶底板最大移近量900 mm,应用反底拱法、混凝土预制块法、隔离煤柱法等底鼓治理技术取得的效果基本一致,但从经济效益方面考虑应选用混凝土预制块法。     

坚硬顶板综放工作面末采切顶护巷水压致裂控制技术

坚硬顶板具有硬度大、整体性好、难垮落等特点,但同时也导致综放工作面末采期间诸多围岩控制与安全问题.本文以潞安集团漳村煤矿2505综放工作面为工程背景,利用工作面末采切顶护巷水压致裂控制技术,人为控制顶板垮落,改变保护煤柱覆岩结构,得到了最优保护煤柱宽度为70 m,最佳切水力切顶顶板合理破断位置为停采线前方5 m处.现场监测结果表明,切顶后20 d内采区准备巷道顶底板最大下沉量为446 mm,两帮最大移近量为350 mm,支架载荷平均降低了38.8%,达到了保护采区准备巷道、缩小保护煤柱、安全高效回采的目的,为同类型矿井提供借鉴和指导.     

切顶卸压沿空留巷顶板破坏机理及控制技术

为解决采煤工作面切顶卸压沿空留巷顶板变形破坏等问题,根据柠条塔煤矿S1201工作面实行切顶卸压沿空留巷过程中矿山压力显现规律,建立顶板切缝力学模型,对该矿厚煤层切顶卸压巷道裂隙发育机理及影响因素进行了研究,提出了将巷道划分超前支护区、动压影响区和成巷稳定区以及裂隙发育判据条件。研究结果表明:裂隙发育主要集中在动压影响区;从控制基本顶动压、顶板支护强度和采空区帮侧向压力等方面考虑,采取了增大临时支护距离、加强主动支护强度和优化顶板切缝参数的针对性控制措施,根据现场监测结果巷道中部顶底板移近量由320 mm减至200 mm,且裂隙区内裂隙不再扩展,顶板稳定性控制效果良好。     

中厚煤层复合顶板切顶卸压无煤柱自成巷技术应用研究

切顶卸压无煤柱自成巷技术可通过留巷顺槽顶板的预裂切缝,利用顶板垮落矸石对采空区进行有效充填,从而从根本上实现无煤柱开采。为进一步完善切顶卸压无煤柱自成巷技术体系,探究不同地质条件下的顶板切缝卸压效应,论文以塔山煤矿8304工作面中厚煤层复合顶板条件作为工程实例,进行该地质条件下的切顶卸压无煤柱自成巷试验。首先本文对切顶成巷的作用机理及工艺流程进行总结,随后针对8304工作面辅运顺槽顶板的具体岩性变化进行切顶关键参数设计,最后于现场进行了实地工程试验。现场试验结果表明,最终成巷顶底板移近量为261 mm,两帮移近量为63 mm,留巷断面可满足8305工作面复采需求,该试验的成功可为切顶卸压自动成巷技术的进一步推广应用提供一定的借鉴。     

大直径钻孔卸压防治冲击地压探讨

新景煤矿8118工作面采用钻孔卸压措施防治冲击地压,通过监测巷道两帮、顶底板的移近量及超前应力随距工作面推进的变化规律,验证缷压钻孔参数的合理性及措施的有效性。结果表明:卸压区域两帮及顶底板移近量明显小于未卸压区域,且围岩应力也有明显下降,二次卸压更有利于形成应力弱化带,卸压效果明显。实践结果验证了二次钻孔卸压的有效性及相应参数的合理性。     

潞宁煤业22116工作面水力压裂切顶卸压技术

潞宁煤业2号煤层顶板为坚硬顶板,22116工作面回采期间临近的22118运输巷围岩位移过大,因此设计采用水力压裂切顶卸压技术进行控制,通过现场试验并对围岩位移监测表明,切顶后22118运输巷两帮移近量减小50.6%,顶底板移近量减小51.8%,巷道围岩位移得到有效控制,为类似地质条件下工作面的开采提供了参考。     

坚硬顶板切顶沿空留巷围岩控制技术

针对目前煤矿存在采掘接替紧张、煤层顶板坚硬而导致回采巷道围岩较难控制等问题,基于平煤二矿高地应力顶板坚硬条件,提出了切顶卸压沿空留巷技术,并进行了工业性试验。研究结果表明:工作面周期来压主要是由工作面的不断对称和采空区上方顶板"O-X"的形成及破断引起的;提出了以"切、补、护、支"为基础的切顶卸压沿空留巷围岩控制机理;留巷巷道两帮平均移近量80 mm,顶板平均下沉量138 mm,留巷变形在合理范围内,成巷效果较好,可为类似地质条件下的切顶卸压沿空留巷提供技术参考。