近距离煤层外错布置巷道支护技术研究

以山西省晋能集团盛平煤矿3#煤近距离煤层开采为研究背景,针对下层煤工作面巷道外错布置于上层工作面煤柱下方,巷道顶板破碎支护效果差的问题,采用FLAC3D数值模拟方法对下层工作面巷道外错布置于煤柱下方时的应力分布情况及围岩变形情况进行了研究,对类似近距离煤层工作面巷道的支护具有重要的借鉴意义。     

综放工作面瓦斯治理技术效果研究分析

对阳泉矿区综放工作面U+I(内错尾巷)型通风方式加顶板走向高抽巷瓦斯抽放方式治理瓦斯的效果进行了分析,走向高抽巷控制了上邻近层约80%的瓦斯,内错尾巷分担了风排瓦斯量的60%,控制了瓦斯超限,实现了安全高效生产。     

厚煤层综放工作面内错尾巷围岩控制技术研究

新景煤矿15020工作面回采初期其内错尾巷超前工作面一定距离内,围岩失稳破坏,严重影响工作面的正常回采。通过现场矿压观测得知15020内错尾巷围岩主要破坏形式为顶板下沉和底板底鼓,由于传统的加固方式影响顶煤的冒放性,设计采用高强度混凝土柱进行加强支护,通过数值模拟及理论分析确定该方案的可行性。现场应用后进行了围岩位移监测,结果表明,15020内错尾巷断面积普遍保持在7. 3 m~2以上,断面收缩率最大仅为17%,能够满足工作瓦斯抽采的断面需求,取得了较好的支护效果。     

内错尾巷围岩变形控制技术

针对阳煤二矿综放工作面内错尾巷受到强烈采动影响发生严重变形,分析了尾巷围岩变形破坏的原因,研究了尾巷围岩控制原理,提出了"采用分节组装式混凝土支柱将顶板压力传递到底板中央控制底鼓,同时减轻两帮受力,进而控制两帮的相对移近量"的高应力内错尾巷围岩控制技术,并应用于80704内错尾巷。试验表明,工作面回采过程中,在混凝土支柱加强支护段内未出现明显底鼓现象,支柱底端未插入底板,巷道断面积普遍保持在6.2 m2以上,顶底板相对移近量最大510 mm,两帮相对移近量最大130 mm。     

低位瓦斯抽采巷在某矿15103综采工作面瓦斯治理中的应用

某矿井15103综采工作面原采用走向高抽巷抽放+内错尾巷风排+回风顺槽风排方案治理瓦斯,在工作面生产期间,内错尾巷受压变形巷道断面缩小及采空区通道堵塞,造成巷道内风量减少,瓦斯浓度升高超过2.5%,此外,错尾巷还出现与切巷处塌透造成风流短路,回风上隅角处发生瓦斯积存,造成了较大的安全隐患。为消除内错尾巷存在的不足,在综采工作面瓦斯治理的基础上,施工了1条低位瓦斯抽采巷替代了内错尾巷,利用井下移动抽放泵对低位瓦斯抽采巷进行封闭抽放,通过将低位瓦斯抽采巷的瓦斯浓度控制在3.5%以下,消除了内错尾巷因巷道断面缩小、与采空区堵塞造成的风量减少、瓦斯浓度升高和内错尾巷与切巷塌透造成风流短路的安全隐患,有效确保了该工作面安全高效生产。     

大采长双尾巷高瓦斯易燃煤层综放工作面内错尾巷与煤自燃的相关关系分析

大采长高瓦斯易燃煤层综放工作面采用双尾巷治理瓦斯,综放工作面与内错尾巷连接地带煤体由于矿压、采动等原因形成松动圈,煤体破碎。松散煤体进入采空区前经历了氧化过程,进入采区后经过二次氧化极易自燃。选取阳煤集团三矿K8202大采长、双尾巷高瓦斯综放工作面为试验工作面,采用钻孔测温、测气及钻孔监测卤素的方法,得出高瓦斯易燃煤层综放工作面内错尾巷与煤自燃的相关关系。     

基于钢筋砼支柱的内错瓦斯尾巷底臌控制机制

为解决高瓦斯综放工作面内错瓦斯尾巷强烈底臌问题,采用现场实测、理论分析及相似模拟的方法揭示了底臌机制,并据此提出针对性的控制方法。结果表明:在支承压力作用下,底板两侧煤体发生剪切破坏,导致底板被切割为三角区,并在下侧塑性区挤压下抬升形成整体"一"字形底臌;受采动应力的强烈影响,两帮松动圈不断扩大,巷道有效跨度增加,巷帮下底板相继出现新的剪切滑移面,使更多底板煤体参与底臌,导致底臌量不断攀升。基于内错瓦斯尾巷底臌机理及其对支护方面的特殊要求,研发了新型大底座钢筋砼支柱,通过其"控底-助帮"作用实现底臌控制。即沿尾巷轴线布置一排钢筋砼支柱,将顶板荷载传递致底板中央以对其施加反向约束,继而减轻两帮载荷,抑制巷帮松动圈范围扩大,最终实现底臌控制。该控制方法应用于阳煤集团二矿80704综放工作面内错尾巷,成功维护了底板稳定。     

内错尾巷布置高度对瓦斯治理效果的影响

随着综放工作面开采强度以及开采深度的加大,采空区瓦斯涌出量越来越大,传统的内错尾巷布置方式已在某种程度上显示出了不适应性,主要体现在由于顶煤冒落,内错尾巷易提前塌透而与工作面沟通,无法有效排放采空区瓦斯。基于此,探讨了改变内错尾巷布置高度加强采空区瓦斯排放的方法,并运用CFD技术,对此进行了数值模拟研究。结果表明:内错尾巷布置高度上移一定距离比传统布置在开采层中能更加有效地控制采空区瓦斯向工作面的涌出。现场的工程试验也进一步证明了内错尾巷布置层位的提高,能够明显提高瓦斯排放效果。     

U+I型尾巷布置及瓦斯治理效果探讨

阳煤集团石港矿15101综放工作面主采15#煤层,鉴于该层煤煤质松软以及顶煤距内错尾巷底板间距较小,容易发生顶煤垮落,不能充分发挥其治理瓦斯的作用。根据实际情况,尝试性地将内错尾巷布置在14#煤层。通过对工作面各巷道瓦斯涌出情况现场实测数据的对比分析,以及对内错尾巷布置在14#与15#煤层时数值模拟结果对比,总结出15101工作面内错尾巷布置在不同高度下的特点及其瓦斯治理效果。     

利用走向顶板巷解决综放面上隅角瓦斯超限

通过南山煤矿的生产实践,阐述了利用工作面前方内错式走向顶板瓦斯释放巷,解决综放回采工作面上隅角瓦斯超限的机理及解决办法。     

软岩动压巷道支护加固技术及其应用

针对屯兰矿12206综采工作面瓦斯尾巷严重变形破坏的问题,通过现场实测和理论分析研究其破坏机理及控制对策,结果表明:富含黏土矿物的底板岩石在矿井水的楔劈作用下碎裂扩容产生膨胀应力;动压巷道在回采过程中产生高应力与剪切破坏;复杂动压及膨胀应力耦合作用导致巷道表现出强烈的流变特性;加强支护并阻止水对底板岩石的弱化是解决该尾巷大变形的必然选择;改性注浆加固技术,可成功解决软岩动压巷道的支护难题.     

复采工作面过空巷顶板稳定性

针对复采工作面过平行空巷支架支护阻力计算的问题,通过现场调研和理论分析,建立了过空巷采场基本顶破断的力学模型,提出了影响复采采场基本顶超前断裂的3个因素：复采工作面与空巷间煤柱宽度、复采工作面与周期断裂线距离、空巷宽度。通过对影响因素的力学分析,得到了基本顶超前断裂的力学作用机理：复采工作面与空巷间煤柱随回采失稳,导致顶板失去煤柱支撑,基本顶梁结构的悬臂长度增加,当悬臂长度达到周期来压步距时,悬臂梁在固支端断裂。基于Bieniawski公式,推导得到了复采工作面与空巷间煤柱失稳的临界宽度W*和复采工作面基本顶必然产生超前断裂空巷临界宽度A0。根据过空巷采场基本顶破断力学模型对基本顶来压力学模型中断裂岩块尺寸进行了针对性调整,运用调整断裂岩块尺寸后的基本顶来压力学模型计算得到了适用于复采工作面的过空巷期间支架最小支护强度为10 910.77 kN/架。圣华煤业复采工作面过空巷期间的矿压观测结果表明：工作面过空巷期间,最大工作阻力为9 656 kN/架,支架支护强度计算合理。     

深部破碎顶板回采巷道支护优化研究

通过理论计算对青东矿深部破碎顶板726工作面回采巷道的原有支护参数进行优化,并采用大型岩土工程专业软件FLAC3D对优化前后支护分别进行数值模拟。对比分析了两种支护情形下上覆围岩的应力、位移及塑性区的变化情况。     

突出煤层工作面沿空留巷修复技术

为解决卧龙湖煤矿103工作面上下巷留巷期间墙体开裂、巷道顶板下沉量及底鼓量均大等问题,采用理论分析和现场实践相结合的方法,提出了巷道全断面挑棚支护、留巷墙体喷浆加固、局部顶板破碎地段架设工字钢棚、加打底板锚杆等支护技术措施。结果表明：距离102、104工作面0～60 m,巷道两帮平均移近量500 mm,巷道围岩变形剧烈;在60～150 m段,巷道两帮平均移近量120 mm,巷道围岩变形缓和,两巷在整个工作面回采服务期间能满足现场生产需要。     

许疃矿72煤工作面破碎顶板超前预注浆加固控制技术研究

 本文以淮北矿区许疃煤矿71、72煤层为工程实例,根据其分叉合并、层间距变化大、采空区下顶板破碎等特点,采用实验室力学实验、现场实测、理论分析等方法,对71煤层开采后底板的破坏深度、工作面破碎顶板的有效控制方式进行了研究;设计了破碎顶板的注浆参数,并采用“更换钻头”与“跟管钻进”埋设注浆套管的新方法,解决了破碎顶板钻孔、埋设注浆套管难的问题。通过未注浆工作面于注浆工作面的矿压显现与巷道表面位移对比,总结了顶板控制效果,得到72煤破碎顶板的有效控制技术,为淮北矿区72煤破碎顶板控制提供了理论依据。     

迎回采面沿空掘巷围岩控制技术实践

迎回采面沿空掘巷要全程经历毗邻区段回采后采空区侧向老顶断裂、回转、触矸的结构调整造成的动压影响,巷道变形较大。采用FLAC2D对巷道围岩垂直应力进行数值计算,发现其与沿稳定采空区边缘沿空掘巷垂直应力分布有显著差异,前者峰值点即弹塑性交界处离采空区距离更远。针对迎回采面沿空掘巷围岩变形特点,提出了围岩控制原理:合理选取煤柱宽度;采用高强度、大延伸率锚杆支护围岩;采用预应力对穿锚索、注浆加固窄煤柱。并且在利民煤矿进行了工程实践,取得了良好效果。     

大倾角软顶软煤回采巷道支护技术

为解决大倾角软顶软煤回采巷道的变形与失稳问题,以李子垭矿南二井3102工作面回采巷道支护为研究对象,分析了松软破碎顶板软煤层易冒落加剧了巷道支护难度,原钻爆法破岩和支护施工工艺不合理,由此依据煤层地质条件和巷道变形破坏特点,确定"锚杆锚索+大托盘+金属网+W型钢带+喷浆"联合支护和"管棚+注浆"超前支护方案,并采用FLAC3D有限差分软件对支护方案有效性进行计算,分析显示巷道位移为22～140mm、垂向应力125～198MPa,巷道围岩应力集中得到有效控制。     

水平工作面老顶初次来压步距计算及瓦斯抽放巷道位置确定

 以黄沙矿2上煤层为工程背景，采用结构力学中的力法对试验工作面的老顶初次垮落进行了力学分析。通过建立老顶-工作面基本力学模型，分析老顶首次破断时的极限弯矩，得出老顶初次垮落步距l的求解方程，计算出老顶初次垮落步距为22.4m，并利用采动裂隙椭抛带理论为瓦斯抽放巷道位置的选择提供预测和理论支持。     

崔家寨煤矿近距离煤层群开采巷道稳定性分析

基于崔家寨煤矿E12503工作面运输巷以及相邻的E12505工作面运输巷出现的冒顶等一系列巷道失稳问题,考虑到回采巷道所处煤层群中的空间位置,综合分析上下煤层之间、邻近工作面及煤柱的留设等因素对巷道的影响,研究了造成巷道破坏的机理.通过分析研究,提出了巷道的布置、煤柱宽度的留设及锚杆支护参数的选取及施工方案,并对巷道稳定控制采取有效措施.     

切顶卸压沿空留巷技术探讨

 根据孙庄煤矿沿空留巷的地质条件,设计了切顶留巷顶板预裂爆破参数,分析了切顶卸压成巷的基本原理,提出了切顶卸压沿空留巷实施方案。