强采动大断面沿空煤巷围岩非对称控制研究

针对剧烈采动下大断面沿空煤巷围岩破坏突出的难题,以王家岭矿20321沿空煤巷为研究对象,综合钻孔窥视监测、结构力学分析、数值模拟研究以及现场工业性试验等方法,探究大断面沿空煤巷采动影响下非对称矿压显现的规律。结果表明:典型沿空煤巷围岩破坏具有明显的不对称性,顶板结构不对称是围岩非对称破坏的直接诱因;实测基本顶断裂位置始于巷道上方距煤柱1.1 m处,并斜向采空侧延伸;沿空煤巷围岩收敛呈斜"一"字形,沿空煤巷两侧载荷的差异性,促使巷道围岩呈不对称破坏发展趋势。提出高预应力锚杆索桁架非对称控制技术,有效控制了典型沿空煤巷围岩变形,丰富了大断面沿空煤巷围岩控制理论及实践经验。     

沿空掘巷煤柱留设宽度与锚杆长度关系的探讨

本文以学习沿空掘进煤巷最佳时间和位置的研究成果为先导，借鉴东滩矿沿空掘进煤巷的小煤柱留设及其锚杆支护经验，研究分析指出小煤柱体内存在零位移面，为沿空煤柱留设及其锚杆支护优化设计提供了理论依据。     

窄煤柱沿空掘巷支护技术的应用

以山西岚县昌恒煤焦有限公司4103工作面窄煤柱沿空掘巷为背景,根据该公司煤层赋存情况,沿空掘巷的变形破坏规律和围岩稳定性,采用大断面沿空煤巷锚索桁架非对称支护方案,设计了顶帮锚杆、锚索桁架的支护工艺,对于各种支护材料参数做明确细致的要求。现场结果表明,强化沿空一侧支护强度,桁架的应用能有效控制沿空一侧顶板的移近、变形;有效提高了煤炭资源回采率,降低了工作面吨煤成本,销售收入增加近4 000万元,经济效益显著。     

综放剧烈采动影响煤巷 窄煤柱破裂失稳机理与控制技术

针对综放剧烈采动影响煤巷窄煤柱出现的破裂失稳问题,采用理论分析、数值模拟和现场实测等相结合的研究方法,探讨窄煤柱破裂失稳机理及其控制技术。结果表明:1)受上覆岩层破断回转运动影响,窄煤柱帮发生明显水平挤压运动,造成浅部煤体挤压、错动和破碎,变形破坏主要发生在煤柱帮中上部区域;2)关键块回转运动行为将对沿空巷道围岩产生沿铅垂方向的支承压力σj,同时还将对窄煤柱产生水平力σ_d,在此复杂应力作用下沿空巷道窄煤柱发生破裂失稳,由浅至深煤体应变演化过程为拉应变→压应变→拉应变;3)阐明该类巷道控制原理,提出"高强锚杆支护+顶板锚索槽钢组合结构+煤柱帮锚索加固"的综放沿空巷道支护方案并进行现场应用。现场工程实践表明,该技术可有效控制综放沿空巷道围岩变形。     

沿空掘巷窄煤柱变形及控制措施

针对某矿沿空掘巷窄煤柱支护强度低、易失稳的问题,通过分析煤柱裂隙的分布特征,研究了沿空掘巷窄煤柱变形破坏机理及控制技术。结果表明:沿空掘巷煤柱内部可划分为外裂隙区、内裂隙区和完整区,其中完整区偏向采空区侧;窄煤柱外裂隙区主要为拉剪复杂破坏,内裂隙区为张拉破坏,煤柱失稳主要由内裂隙区的张拉裂隙引起的整个外裂隙区的剪切滑移造成;窄煤柱的稳定性可通过减小内裂隙区的长度和增加内裂隙区的承载能力来实现。     

厚煤层综放沿空巷道支护方案优化*

厚煤层沿空巷道开采对巷道及顶板扰动较大，合理的支护方案既能保证巷道围岩稳定，又可以加强煤柱和围岩整体的支护效果。以塔山煤矿30503工作面为研究背景，通过现场实测，发现原支护方案煤柱及巷帮破损严重，原支护方案也不合理。为此，结合巷道上覆岩层矿压显现规律，提出新的可靠的非对称支护方案，通过增加锚杆直径、长度、数量及锚索数量来增加支护强度和范围，最后运用数值模拟软件分别模拟新旧支护方案垂直应力和水平力分布，结果显示，新支护方案锚索有效控制了垂直应力向巷道侧转移，并较好地控制住水平应力对沿空煤巷顶板岩层的作用，新支护方案取得预期效果。     

沿空送巷两帮位移控制技术的试验研究

基于沿空煤柱帮煤体的破碎性及煤柱中煤体完整性的不均匀特点,从锚杆杆体与煤体强度耦合原理出发,认为单根锚杆抗拉强度过大既无必要也不合理;当锚杆杆体强度足够时,锚杆内锚固端应当位于煤柱的中心部分,才能保证锚杆锚固力达到最大。煤柱煤体的变形破坏是由煤柱煤体的塑性流动造成的,适当缩小锚杆间排距有利于有效控制煤柱煤体的塑性流动,能防止锚杆与锚杆之间发生严重鼓包现象并导致支护失效;通过优化锚杆直径、间排距、锚杆长度等支护参数,达到了有效控制沿空送巷两帮位移的目的。     

坚硬厚基本顶特厚煤层综放沿空掘巷煤柱宽度与围岩控制

以马道头矿坚硬厚基本顶特厚煤层综放开采为背景,基于内外应力场与极限平衡理论确定基本顶板沿空巷道侧方断入煤体深度约17 m。进而建立周期破断高低位直角关键块体稳定性力学模型,求解得出马道头矿井生产地质条件下高位关键块体失稳低位稳定。基于沿空巷道侧方覆岩结构及稳定性,揭示不同煤柱宽度条件下巷道围岩应力环境,明确8211综放工作面5211区段回风平巷合理煤柱宽度为8 m。最后给出针对坚硬厚基本顶特厚煤层综放窄煤柱沿空煤巷的"锚索-槽钢组合结构+不对称锚索桁架结构+帮部高强度锚杆索与双层金属网组合+底板卸压槽+煤柱注浆+水力切顶"的联合控制技术。现场实践结果表明,8 m窄煤柱及综合控制技术在掘采过程中有效地控制了沿空煤巷围岩稳定性。     

松软破碎复合顶板沿空掘巷窄煤柱宽度与围岩控制技术

为了解决松软破碎复合顶板沿空掘巷煤柱宽度确定及其围岩控制难题，针对某矿21210工作面沿空掘巷复合顶板松软破碎、脱落离层甚至大面积冒顶等变形破坏特征；采用理论分析、数值模拟及工程实践等方法，综合确定其窄煤柱宽度为7 m；并提出了相应的围岩控制对策与技术。结果表明：内应力场宽度为11.8 m，靠近采空区侧与巷道侧的煤柱破坏宽度分别为2.5 m和1.8 m，窄煤柱合理宽度范围为5.6～7.3 m;7～11 m煤柱尺寸时，巷道顶板围岩塑性区减小，弹性核区范围扩大，有利于锚杆索在复合顶板中的锚固；采用7 m煤柱与“高强锚杆（索）槽钢桁架网+顶板注浆”联合支护技术后，实现了对松软破碎复合顶板沿空掘巷围岩的有效控制。     

倾斜厚煤层沿空掘巷煤柱力学特征的 尺寸效应分析

为研究倾斜煤层沿空掘巷窄煤柱垂直及水平应力变化规律受煤柱宽度的影响,以兖矿新疆矿业有限公司硫磺沟煤矿(4-5)06工作面沿空掘巷为原型,采用理论分析、数值模拟及现场监测相结合的研究方法,开展倾斜煤层沿空掘巷窄煤柱力学特征及尺寸效应分析。结果表明,随着煤柱宽度增加,垂直应力与水平应力的峰值呈现逐渐增大的趋势;建立峰值应力随煤柱宽度变化的拟合方程;得到掘进过程中不同宽度煤柱的破坏形式,即煤柱宽度较小时巷道靠近煤柱侧肩角位置与煤柱顶端呈斜切破坏;并针对倾斜厚煤层沿空掘巷窄煤柱的斜切破坏特点,对窄煤柱侧巷道的肩角位置进行加强支护;最终综合分析确定窄煤柱的合理宽度为4m,由现场工程实践表明4m煤柱宽度满足巷道稳定性的要求,有效提升了新疆煤炭资源的利用率,对新疆经济发展及社会长治久安有十分重要的意义。     

近距离煤层回采巷道合理位置确定应用研究

为了确定近距离煤层回采巷道合理位置,采用物理力学参数试验分析巷道围岩特性,得到了煤、直接顶、直接底的工作面围岩强度参数。基于此,进行了理论分析、数值模拟和现场试验,研究了近距离煤层回采巷道合理位置。研究得出,根据数值模拟和理论分析,将己16-17-31020运输巷布置方式确定为外错式;把己16-17-31020运输巷布置在己15-31040采空区的下方,其巷道距上覆遗留煤柱边缘水平距离为25 m。顶板采用高强度预应力锚杆和高强度高预紧力锚索,帮部锚杆采用高强度预应力锚杆,对其进行围岩变形量观测和顶板离层监测。巷道顶底板最大移近量为57 mm,两帮最大收敛量为104 mm;巷道深部最大离层量为11 mm,浅部最大离层量为10 mm。在大平距外错的布置方式下,巷道的支护难度低、应力环境小、控制效果好。研究有效解决了巷道大变形、高应力问题。     

受上覆采空区影响的巷道群稳定性控制研究

近距煤层下行开采中,因受上层煤采空区及煤柱的影响,下层煤巷道的应力环境及围岩破坏机理均发生复杂变化。采用理论分析、数值模拟与工程应用的综合方法,研究下层煤应力分布规律、巷道群的变形破坏机制及稳定性控制对策。研究表明:受上覆采空区释压作用影响,其下方巷道围岩应力集中较小、巷道较为稳定;受煤柱压力传递影响,煤柱下巷道围岩垂直应力急剧升高,应力集中系数达3.84,巷道两帮及肩部大范围压剪破坏,最终导致巷道整体失稳;煤柱下高应力区巷道宜采用拱形断面,增加支护强度与锚固预应力,顶板锚索(杆)向巷道两肩角倾斜布置,使支护体系与围岩塑性破坏区相互耦合并得到共同强化。在支护优化后巷道顶板下沉量减小42.8%,锚杆、锚索实测工作载荷分布合理,实现了对煤柱下近距煤层巷道的安全有效控制。     

深井构造异常区小煤柱巷道支护优化研究

针对深井构造异常区小煤柱巷道应力分布复杂、岩层稳定性差、安全隐患大的特点,以新巨龙矿为背景,以数值模拟及现场实测为手段,提出了"顶板全锚索支护+U型锚索梁加强支护+注浆加固"的支护优化方案。结果表明,该支护方案可有效控制巷道围岩尤其是小煤柱侧的变形,降低回采期间巷道的安全隐患。     

复采煤层L型工作面末采煤柱留设及加固技术研究

以2-106B复采工作面为研究对象,对复采工作面末采阶段合理煤柱宽度及巷道支护技术展开研究,对2-106A2巷补强采用锚索+单体液压支柱支护,两根锚索+工字钢梁悬吊5架工字钢梯形棚。结果表明:2-106B工作面停采保护煤柱采取加固措施后留设宽度可取20m,在满足工作面安全回采的同时,多回采60m煤柱,技术及经济效益明显。     

郑州矿区“三软”煤层沿空掘巷锚网支护技术研究*#br#

沿空掘巷技术能够显著提高回采率，但是在工作面与相邻采空区之间的应力集中区域，巷道支护难度较高，导致该技术的应用受到一定限制。针对郑州矿区“三软”煤层沿空掘巷变形大、返修率高等问题，根据极限平衡理论，通过分析巷道围岩受力状态，提出了相应的锚网支护技术，得到留小煤柱的合理宽度为2 m。同时运用FLAC2D软件对31071工作面、31091工作面开采后的煤柱内侧向支承压力的分布规律进行了分析，探究了影响巷道围岩变形的关键因素，并设计了锚杆安装预应力为50 kN的锚网索联合支护方案，主要参数为顶锚杆规格20 mm×2 400 mm，间排距750 mm×800 mm；帮锚杆规格20 mm×2 000 mm，间排距700 mm×800 mm，并于31091工作面回风巷对该方案进行了工业性试验，试验结果反映出该方案应用效果良好。     

厚煤层留窄煤柱沿空掘巷巷道支护设计

针对某矿2502采区250206上工作面轨道巷,提出采用留窄煤柱沿空掘巷技术进行采掘。通过FlAC3D建模分析留设窄煤柱掘巷支护的方案,理论上研究了锚杆、锚索各个参数对巷道围岩变形控制的影响,确定了最优的参数。通过对250206上工作面轨道巷进行现场应用,对巷道围岩多个测点进行数据监测,证明采用最优参数支护对巷道围岩起到了很好的支护效果。     

原巷充填无煤柱掘巷技术的应用研究

以新庄孜煤矿62310回风巷为工程背景，介绍了原巷充填材料的选取和充填工艺流程，采用理论分析的方法分析了无煤柱掘巷的围岩控制方法，采用高强度锚杆、锚索、中空注浆锚索和钢筋网联合支护，选择合理的充填墙体强度和宽度，有效的控制了无煤柱掘巷的围岩变形和顶板离层。采用现场实测的方法，在1400m的掘巷中布点进行实测，实测数据为：巷道顶板变形量在30～50mm之间，顶板离层量小于20mm，巷帮变形量在40～50mm之间，观测数据表明巷道支护效果良好，巷道围岩变形得到有效控制。     

挖金湾煤矿煤柱工作面巷道布置及支护技术应用研究

为解决挖金湾煤业大巷保护煤柱回收工作面巷道布置和支护问题,设计采用“锚网索梁”联合支护方式。结果表明,回风平巷侧小煤柱合理宽度为5m,运输平巷侧保护煤柱合理宽度为30m,顶板下沉量最大为125mm,底板底鼓量最大为28mm,窄煤柱帮最大位移量约为123mm,回采帮最大位移量约为180mm,巷道断面能够满足掘进和工作面回采的要求。     

特厚煤层综放沿空掘巷围岩控制机理及其应用

针对特厚煤层(达15 m)综放沿空掘巷采动影响范围大、围岩性质裂隙以及煤柱稳定性差等特点,提出了顶板以高强高预应力让压锚杆支护系统、梯级锚固的束锚索支护系统以及多锚索-钢带桁架支护系统的强力联合控制技术,煤柱帮采用强力锚杆支护系统、高韧性材料注浆加固、钢筋混凝土墙支撑系统的刚柔协同控制技术,以及实体煤帮强力锚杆索支护系统进行特厚煤层综放沿空掘巷围岩稳定性的控制,并阐明其支护机理。结合地质生产条件与现场工程实践确定了沿空掘巷具体支护方案与工艺流程,并进行了现场应用。现场实践表明,巷道两帮和顶底板最大移近量分别为65和57 mm,变形量较小,首次实现了15 m特厚煤层综放沿空掘巷围岩的有效控制。     

新景矿沿空掘巷围岩变形控制研究

为了解决沿空留巷围岩变形大的问题,以新景矿3216工作面为研究背景,利用数值模拟软件对不同煤柱宽度下应力及巷道变形曲线进行分析,确定了合理煤柱留设宽度6m,在此基础上给出了锚索锚网联合支护方案.通过现场实践对煤柱宽度6m下巷道支护方案的可行性进行验证,发现巷道变形及巷道变形速度均得到有效的控制,巷道整体变形量处于可控范...