深部矿井切顶卸压参数分析研究

文章针对某矿62711综采工作面原方案巷道围岩变形大的问题，提出切顶卸压支护方案，并对切顶卸压关键参数进行研究，通过对工作面沿空巷道切顶卸压工艺进行确定分析，理论计算巷道切顶高度和切顶角度，确定切顶高度理论值5.43 m,切顶角度理论值33.7°,利用数值模拟确定爆破合理间距500 mm,并进行方案现场试验，确定巷道顶板变形最大值115 mm,两帮移近量252 mm,说明切顶卸压参数有效，切顶卸压方案能够有效改善巷道围岩变形，有利于矿井的安全高效生产。     

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。     

迎采沿空巷道切顶防冲护巷技术研究

针对张双楼煤矿深部迎采沿空掘进巷道受采动影响变形与冲击地压双重威胁问题,研究了迎采沿空巷道切顶防冲护巷技术,以张双楼煤矿92608迎采沿空掘进工作面为工程背景,基于关键层理论分析了坚硬顶板破断线位置对相邻巷道稳定性的影响,确定了当92606工作面基本顶的切顶线位于煤柱边缘时,护巷与防冲效果最佳。模拟研究了不同装药直径下应力峰值分布情况,爆破后应力以指数函数形式快速衰减,致裂范围与装药直径呈幂函数正相关关系,以顶板岩石抗拉强度为指标值,确定了爆破切顶的最优爆破技术参数。现场实施与巷道围岩变形监测结果表明:当爆破孔直径为42 mm、间距在0.5～1.0 m、孔深在6～8 m、装药2 kg时,能够有效减小工作面下隅角悬顶长度和迎采巷道围岩变形,并极大地降低了工作面与迎采沿空巷道的冲击危险性。该技术现场应用效果显著,为深部冲击地压危险区域迎采沿空巷道围岩控制提供了借鉴。     

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.     

小煤柱大巷切顶卸压试验研究

针对赵庄二号井2103大巷保护煤柱宽度大、变形严重的问题,选取190m试验段,进行了切顶高度设计、钻孔设计、装药设计等,进行了现场爆破切顶试验和效果考察。结果表明:切顶卸压为减小煤柱宽度、维护大巷稳定的有效途径;确定切顶高度40m,倾斜钻孔长度41.5m,钻孔间距2m;2303工作面停采后,30d内巷道变形基本结束,两帮累计移近量220mm,顶板下沉量50mm,与前期不切顶段对比,巷道变形量减小80%以上,煤柱宽度减小70%,效果显著。     

厚煤层深孔爆破切顶沿空留巷围岩控制技术研究

为解决古城煤矿N1302工作面切顶参数与充填墙体参数不合理的问题，基于深孔爆破切顶卸压的原理与技术，通过理论计算确定爆破切顶的高度及角度，利用UDEC数值模拟分析不同切顶高度、切顶角度条件下的巷道围岩变形和应力分布特征。数值模拟结果显示，随着切顶高度的增加，巷道的变形量和充填体的垂直应力先减小后稳定；随着切顶角度的增加，巷道变形量和垂直应力不断增大。综合考虑安全生产和采煤效率等因素，最终确定的切顶优化参数为切顶高度20.5 m,切顶角度20°。现场应用结果显示，切顶后顶底板移近量分别为730 mm和710 mm,两帮移近量分别为450 mm和460 mm,表明通过对顶板进行深孔预裂爆破，可以较好地维护沿空留巷的稳定。研究结果为厚煤层沿空留巷的切顶卸压作业和巷道稳定提供了技术支持。     

常村矿大采高工作面切顶留巷关键参数研究

针对常村矿S6-1工作面,为确定合理的工作面切顶爆破卸压的切顶高度与切顶角度,综合现场调研、数值模拟等方法,分别研究了不同切顶高度和切顶角度下工作面采空侧巷道顶板变形特征及煤柱内支承应力分布特征。研究表明:切顶高度44.0 m时,巷道右帮煤壁附近的应力峰值及煤柱内支承压力峰值均最小,分别为14.58 MPa、23.1 MPa;切顶角度30°时,煤柱内支承应力峰值最小,为23.26 MPa;工作面最优切顶高度为44.0 m,切顶角度为倾向采空区弱面角度30°。     

大采高工作面二次动压巷道水力压裂切顶卸压技术研究

为了解决大采高工作面二次动压巷道围岩变形破坏严重问题,以小保当一号煤矿112202工作面回风顺槽为工程背景,从应力角度分析得出巷道围岩破坏的原因,主要为上区段工作面侧向应力和本区段工作面超前支承应力叠加造成;分析了水力压裂切顶卸压作用机理,即通过压裂使顶板岩层产生裂缝,降低其整体强度和完整性,阻断采空区应力传递路径,减小回采时巷道悬顶距;提出了二次动压巷道超前水力压裂方案,水力压裂切顶卸压现场试验结果表明,压裂段顶底板移近量相对未压裂段降低约54.3%,两帮移近量降低约51.1%,压裂段煤体应力相比未压裂段降低了50%以上。研究成果在现场工程的成功应用表明水力压裂切顶卸压技术能够明显改善大采高工作面二次动压巷道应力环境,增强围岩稳定程度。     

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。     

厚大坚硬顶板切顶卸压护巷方法研究

针对综采工作面因顶板厚硬悬顶导致的临近工作面巷道变形严重问题,文章采用理论分析、数值模拟与现场监测相结合的方法对厚硬顶板切顶卸压护巷方法进行了研究。结果表明：厚硬顶板极限垮落步距及最大载荷与顶板厚度及极限抗拉强度成正比,厚硬顶板将导致高应力向煤柱及临近工作面巷道转移,不利于巷道稳定;对厚硬顶板实施切顶卸压,可以有效降低煤柱及临近工作面巷道围岩应力显现程度,并确定合理的切顶角度与高度分别为15°与8 m.研究提出的平行深孔爆破切顶卸压护巷方法,通过现场实践,顶板下沉量降低52.0%,底鼓量降低41.6%,两帮移近量降低59.8%,起到了良好的护巷效果,可为类似条件矿山巷道稳定性控制提供指导与借鉴。     

高强度开采条件下巷道切顶护巷技术研究

针对厚煤层、高强度开采条件下的沿空巷道围岩变形严重、维护困难的问题,以布尔台矿42203工作面为研究背景,采用理论分析和数值模拟的方法研究沿空巷道围岩变形特征,提出采用定向预裂爆破技术进行切顶卸压,以保护临近采空区的巷道。基于不同切顶高度条件下的巷道状况模拟结果发现,切顶后明显改善了巷道围岩应力环境,并确定合理切顶高度为21 m,定向预裂爆破钻孔间距为16 m,装药密度12 kg/m,钻孔角度向采空区方向偏15°、向回采帮偏5°;最终在现场进行试验。结果表明,切顶后巷道两帮移近量86 mm,顶板下沉量55 mm;采用切顶护巷技术对沿空巷道起到了较好的保护作用,能够满足安全生产需要,同时也为类似矿井切顶卸压工程试验的实施提供借鉴。     

厚煤硬顶条件下综放末采回采效率提高对策研究

针对厚煤硬顶工作面末采期间存在大面积悬顶引起的采动应力集中及回采效率低的问题,以唐家会煤矿61304工作面为工程背景,运用相似模拟试验、理论分析、数值模拟和现场实测等综合研究方法,在分析16.8 m特厚煤层以及15.8 m厚硬基本顶工作面末采期间覆岩垮落规律、悬臂结构力学传递机制、应力演化特征等影响因素的基础上,采用爆破切顶协同控制顶板技术,以达到提高回采率的目的。结果表明：覆岩悬臂结构在回采时期产生超前应力集中,导致末采期间顶煤回收量降低,停采煤柱被迫增加;爆破切顶破坏末采时期悬臂结构,切断超前采动应力传播途径,厚硬基本顶对工作面传递压力减弱,工作面放顶距离延长;悬臂角度与超前应力峰值呈负相关,悬臂长度与超前应力峰值呈正相关,通过破坏悬臂结构缩短悬臂长度可降低超前应力峰值;末采期间爆破切顶后超前应力峰值平均降低约5.76 MPa,停采煤柱缩短20 m,煤炭回收效率提高。工程实践表明,爆破切顶工艺能改善末采时期顶板悬空引起的采动应力集中,有效控制平巷围岩变形,极大提高煤炭回收效率,保障末采期间安全高效回采。     

官地矿12607综采面沿空留巷柔模墙支护技术研究

针对西山矿区官地矿在沿空留巷时,存在开采深度较大、顶板破碎,留巷后顶板形变量大,且煤帮被挤压凸出、底鼓严重的难题,以官地矿12607综采工作面为工程背景,开展了切顶卸压柔模墙支护技术研究。在超前工作面沿空留巷区域借助双向聚能爆破技术对顶板开展预裂爆破,减少顶板应力;伴随工作面持续开采,在距工作面后方煤壁一定区域,构筑混凝土柔模墙支护巷旁,达到有效支撑顶板的目的。现场实践结果发现：处于钻孔内不同深度处存在2条发育较明显的裂缝,说明预裂爆破具有良好的切顶卸压效果;顶板深部和浅部的最大离层量分别为19 mm和7 mm,巷道顶板支护效果良好;两帮移近量和顶底板移近量分别为486 mm和429 mm,巷道围岩变形处于可控区间内,发挥良好的留巷效果。     

潞宁煤业22116工作面切顶卸压护巷技术应用

为解决工作面回采引起的超前支承压力对大巷围岩稳定性影响较大的问题,根据潞宁煤业22116工作面地质条件,选择爆破切顶的方法在距停采线最近的材料斜巷内进行切顶卸压.通过理论计算确定了爆破切顶卸压的关键参数,并在材料斜巷内采用"十字"布点法测定巷道围岩变形量.结果 表明:爆破切顶技术可有效切断超前支承压力的传递,减弱工作面回采引起的采区大巷失稳问题.     

亿欣煤业坚硬顶板预裂爆破切顶留巷技术与试验

文章采用理论分析、现场工业性试验的方法,揭示了坚硬顶板预裂爆破切顶留巷机理,开发了坚硬顶板预裂爆破切顶留巷技术,具体包括坚硬顶板预裂爆破技术、恒阻大变形锚索提前补强技术、采动影响范围临时加固技术和采空区巷帮挡矸技术,现场应用后及时监测了巷道变形,结果显示,滞后工作面160 m后,巷道变形逐渐趋于稳定,巷道顶底板和实煤体帮最大变形量分别为315 mm、219 mm,巷道断面可以满足下工作面使用。     

深部复杂条件下切顶卸压沿空留巷无煤柱开采技术应用研究

为了解决大埋深、高瓦斯、高地温、破碎顶板等复杂条件下的沿空留巷难题,以新集一矿360804综采工作面的轨道顺槽外为研究对象,通过将切顶卸压与柔模支护技术进行集成创新,并进行应用,同时现场对留巷顶板受力情况及巷道变形量进行了监测。结果表明:通过在超前工作面实施爆破切顶,很好地降低了巷道所受应力,巷道顶板所受最大应力约为53 kN;同时柔模墙也起到很好的让压与抗压作用,巷道顶底板相对移近量最大值约为483 mm,两帮相对移近量最大值564 mm,巷道围岩变形在允许范围内,留巷效果良好。     

综放工作面聚能爆破切顶卸压护巷技术应用

为保证镇城底矿28116工作面南一下组回风下山的稳定,基于切顶卸压护巷技术,分析了工作面切顶卸压前后的巷道受力情况,提出了针对巷道顶板进行切顶卸压,切断悬臂梁结构,防止应力传递到巷道中;并根据工作面具体参数确定了聚能爆破炮孔布置位置及爆破技术参数,共确定聚能爆破孔170个,辅助孔169个;在现场作业时,采用了锚索补强支护,切顶卸压后并针对南一下组回风下山顶巷道变形量及顶板离层量进行了监测,结果表明:变形量较小且可以保证南一下组回风下山巷道安全稳定。切顶卸压技术有效地提高资源回收率,为矿井带来更大的经济效益和安全效益,为类似矿井工作面提供了借鉴经验。     

综采工作面巷道超前应力和围岩变形研究

不同开采方法巷道超前应力和围岩变形所体现出的特征有所不同。为研究综采工作面的超前应力和围岩变形特征,以永兴煤矿Z2371工作面为研究对象,采用现场观测的方法进行研究。通过观测的数据可以看出:超前应力的影响距离约60 m,峰值点距综采工作面约在16 m,应力集中系数约2.88;回风巷顶板最大下沉速度18 mm/d,运输巷顶板最大下沉速度12 mm/d;回风巷两帮围岩相对移近的最大速度12 mm/d;运输巷两帮围岩相对移近的最大速度15 mm/d,综采工作面在回采过程中巷道起动变形距离45 m。超前应力影响距离60 m大于巷道起动变形距离45 m,造成这种现象的原因是巷道支护抵抗了超前应力的影响。     

深孔爆破构造裂隙卸压技术研究

为解决坚硬顶板大采高工作面停采后的超前应力动态前移,造成前方巷道变形严重的难题,探讨了超前支承压力动态前移的规律以及断层构造应力的分布特征,认为加大巷道保护煤柱尺寸未能有效缓解前方巷道变形。通过对断层附近应力重新分布规律和顶板深孔爆破前后应力分布特征的对比分析,提出解决停采后前方巷道围岩失稳的新技术,即深孔爆破构造裂隙卸压技术。结果表明:工作面前方一定距离深孔爆破人为构造裂隙能够有效阻断超前支承压力的前移,卸压炮孔到总回风下山的保护煤柱宽度41 m超出爆破本身的最大影响距离40 m,与不采取卸压措施相比,在炮孔前方40 m处应力降低了11%,能够保证巷道的稳定。深孔爆破构造裂隙卸压技术为解决超前应力带来的巷道围岩失稳提供了一种新的思路和方法。     

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。