工作面巷道无反复支撑超前支护研究现状及发展

目前常用的工作面超前支架组反复接顶支撑会对巷道顶板已有支护体系造成破坏。总结了无反复支撑技术研究现状,简述了工作面巷道超前应力分布规律及超前支架与围岩的耦合支护原则,阐述了无反复支护单元的结构型式及其在巷道中的移动方式,并分析了不同类型支护结构及移动方式的使用条件和优缺点,在此基础上,指出提高支护单元的支护强度及移动效率是无反复支撑超前支护的发展趋势。     

回风巷搬运式超前液压支架研制及应用

综采工作面的快速推进对工作面端头和超前支护可靠性提出了更高要求。ZQ4000/20.6/45型搬运式超前支架支护强度高,可有效支撑顶板,避免对巷道顶板反复支撑,减缓巷道围岩的变形。该型超前支架可实现工作面的安全开采和高产高效,在山东能源集团得到了推广和使用,对国内同类煤矿的巷道顶板治理有参考价值。     

放顶煤工作面巷道长距离超前支护系统研究

放顶煤工作面巷道需要进行长距离超前支护。单体支柱支护工作效率低、劳动强度大,成组式超前支架对巷道顶板反复支撑造成顶板破碎,无法协调支撑可靠性与对顶板破坏之间的矛盾。通过数值模拟,分析了地质条件及开采工艺下巷道超前支承压力分布特点,结合成组式支架与单元式支架的优势,提出长距离超前支护系统。在高压区采用成组式超前支架,利用较大工作阻力维护巷道顶板稳定;在稳压区采用单元式支架,凭借其循环移架方式提升巷道支护效率,通过单轨吊式空中移架避免底鼓、巷道变形等因素对移架过程的影响。综合两者优势,保证巷道顶板支护效果的同时,减少对顶板的反复支撑破坏,完成复杂地质条件下工作面巷道的长距离超前支护。     

新型无反复支撑超前支护及搬运成套设备的设计

针对目前煤矿巷道超前区域支护机械化程度低、易破坏顶板的情况,提出一种新型的无反复支撑超前支护及配套的搬运设备。采用新型无反复支撑超前支护及成套设备,可以显著提高综采工作面推进效率,提升超前支护机械化水平。     

采煤工作面沿空巷道无反复支撑超前支护技术

为了提高采煤工作面沿空巷道超前支护区域的巷道维护与管理水平,通过分析对比传统超前支护与前后顺序或交替迈步自移式超前支护的利弊,在吸纳其优点的基础上研制出一种无反复支撑超前支护技术。通过对无反复支撑超前支护技术原理的分析,提出超前支护单元可用的结构形式及其在巷道中的布置方式与运移路线,围绕超前支护单元的运移路线提出了可行的运移方式和超前支护单元在超前支护系统两端的移动与摆放措施。现场应用效果表明,无反复支撑超前支护技术是沿空巷道最可靠有效的超前支护方式。     

排式顶梁端头液压支架组在煤矿支护中的应用研究

介绍了采煤工作面端头支护及巷道超前支护所用的支架形式特点,研究了既可以应用在采煤工作面端头支护和端头支架前方巷道超前支护,又可以在有端头支架的综采工作面独立用于巷道超前支护的排式顶梁端头液压支架组.该支护形式具有控制顶板能力强、运输安装方便快捷、支柱的选择范围大、支架宽度和长度灵活改变以及能够实现大行程方案设计等特点.     

综放工作面端头顶板稳定原理与控制技术研究

由于回采工作面端头区域顶板受巷道掘进、回采超前支承压力作用、顶板被反复支撑等因素影响,加上要为保护机头机尾设备提供较大的无立柱空间,使端头区域顶板支护难度增大。通过对端头顶板岩层结构及受力状况进行研究分析,工作面回采期间,在超前工作面30~40 m处进行锚杆加固,提高巷道围岩强度,端头巷道处顶板不再进行其它支护。     

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。     

循环式巷道超前支护支架在复杂条件综采面的应用

国内综采工作面巷道超前支护形式基本采用单体液压支柱配合铰接顶梁(∏型梁)或迈步式巷道超前支护液压支架2种方式。单体液压支柱配合铰接顶梁支护,工人劳动强度大、支护强度低,不利于安全管理;施工占用人员多,支护材料消耗高,不符合当前煤炭形势的需要。迈步式超前支护液压支架工作阻力偏高、吨位较大、反复支撑对巷道顶板破坏严重,不适应矿山压力大、自然发火煤层的应用。循环式巷道超前支护支架提前替代永久支护,利用轨道运输车将支架从支护末端运转至前段,杜绝了人工作业,避免了反复支撑顶板,且适用巷道变形量大的巷道,适应范围广。     

实体煤回采巷道超前主动支护技术研究

为了提升采煤工作面机械化程度,减少两巷超前人员占用,因而开展实体煤回采巷道超前主动支护技术研究。分析了超前支承压力分布规律,提出了超前主动支护强度验算方法,以城郊煤矿21106工作面为工程背景进行现场试验,试验结果表明,顶板支护强度满足回采要求,顶板下沉得到有效控制,超前主动支护技术的成功应用,为类似地质条件的采煤工作面提供了参考依据。     

厚煤层构造带切顶卸压巷内复合支护沿空留巷技术研究

为了减少煤与瓦斯突出矿井煤巷掘进工程量,保证矿井正常接续,针对云盖山煤矿一矿“两软一硬”不稳定煤层地质条件和矿井单一综放工作面组织生产,以矿井22202综采工作面切顶卸压巷内复合支护沿空留巷为研究对象,提出了厚煤层构造带巷内采用工字钢棚+锚索梁支护的沿空留巷围岩控制技术。研究表明:沿空留巷顶板最大移近量72 mm,中线至巷道上帮、下帮最大移近量分别为108 mm、63 mm,留巷工艺流程简单、效果显著,实现了厚煤层构造带切顶卸压巷内复合支护沿空留巷技术的成功应用。     

综放工作面钻孔断顶沿空留巷技术应用研究

为解决煤与瓦斯突出矿井巷道掘进工程量大、采掘接替困难的问题,对工作面煤岩力学参数进行实验室测试。工作面煤层直接顶强度小、厚度大,采用钻孔断顶沿空留巷技术对切顶留巷支护技术参数进行设计,留巷在原支护的基础上将顶板锚索布置改为3排矩形布置,并在巷道上帮搭设柱腿防止窜矸。经数值模拟及现场观测可知,巷道的顶板平均下沉量为90 mm,锚网索+巷旁支护的措施可以控制留巷的围岩变形,满足留巷需要。     

沿空留巷“卸压+柔模支护”控制技术的应用

沿空留巷的"卸压+柔模支护"技术可以对围岩进行双重主动控制,对硬~坚硬岩类顶板十分有效。大阳煤矿3306工作面运输顺槽基本顶以石英为主,在实践中发现,该技术有效地缩短了卸压后巷道所受到的扰动周期,降低了围岩应力,使顶底板及两帮的位移量得到有效控制:顶板最大变形量≤0.51 m,底板位移量≤0.62 m,煤帮位移量≤0.35 m。     

黄陵二号煤矿矿井顶板支护技术实践

为探究如何在矿井采掘工作中采用合适的巷道顶板支护结构和支护技术,确保支护结构能够支持深层井巷采掘作业,杜绝巷道变形、片帮等事故的发生,以黄陵矿业公司二号煤矿301工作面为例,开展了顶板支护技术实践。在明确工程背景的基础上,提出如何根据实际情况正确选择支护参数,确定了301工作面胶带巷反掘临时支护采用前探梁临时支护装置,永久支护为锚网索梁联合支护的矿井顶板支护技术方案。实践表明,该技术方案可以满足生产实际需要,对保证煤矿安全生产起到十分重要的作用。     

工作面超前支护区注浆施工技术研究

为解决采煤工作面超前支护工序繁琐、劳动强度大、工作面推进慢、巷道变形严重等问题,以工作面运输巷为工程背景,现场调研对巷道围岩支护进行分析,采用工程类比法分析提出超前支护区注浆施工技术,通过数值模拟对巷道支护进行重新设计。试验结果表明,实施注浆后,顶板围岩裂隙内浆液充填范围广,巷道变形控制效果较好。     

缓倾斜厚煤层回采巷道水力压裂卸压技术应用研究

针对缓倾斜厚煤层回采巷道受采动影响大变形问题,选取枣泉煤矿140204工作面13、14采区胶带大巷为研究对象,研究了缓倾斜厚煤层回采巷道顶板水力压裂卸压技术。现场调查研究了二煤层临近工作面运输巷变形破坏特征与原因,分析了二煤层140204运输巷工程地质条件,并设计了回采巷道顶板水力压裂卸压对13、14采区胶带大巷护巷方案,提出了“顶板水力压裂卸压”回采巷道围岩控制稳定方法并付诸于实践,工程实践证明卸压效果良好,巷道围岩保持正常使用。     

无煤柱综采工作面沿空留巷支护技术应用

为了保证8201无煤柱综采工作面安全高效回采，提高沿空留巷顶板稳定性，防止沿空巷顶板出现破碎、冒落现象，通过技术研究，合理分析了8201无煤柱综采工作面在回采期间主要存在的技术难题，并对沿空巷（5201巷）顶板提出了预裂爆破切顶卸压技术，并采取了“柔模浇筑+迈步式走向JW型锚索吊棚+桁架锚索支护”联合支护技术，通过实际应用效果来看，切顶卸压技术有效阻止工作面回采应力向沿空巷侧传递，防止了沿空巷顶板下沉、破碎现象；与传统挡矸装置相比，联合支护技术成本费用低、施工工序简单，有效起到了挡矸护顶作用，而且有效防止了工作面回采时超前集中应力对沿空巷破坏作用，超前应力区顶板下沉量控制在0.15 m以下。     

注浆锚索在沿空留巷工作面超前支护中的应用研究

为解决煤矿超前支护工序繁琐、劳动强度大、影响工作面快速推进以及超前液压支架破坏顶板锚杆（索）严重等问题，以古汉山矿1604工作面运输巷为工程背景，理论分析了工作面超前巷道围岩变形特征和注浆锚索支护原理，提出在工作面超前巷道采用锚注支护技术，取消原工作面超前液压支架，减小了单体支柱支柱密度，并在现场进行了工业性试验。试验结果表明，工作面超前巷道顶板实施注浆锚索后，顶板围岩裂隙内浆液充填范围广；超前巷道受工作面支承压力和采动影响后，巷道变形不明显；进入沿空留巷后，留巷实体煤帮最大移近量为276 mm，采空区帮最大移近量为216 mm，顶板最大移近量为225 mm，底板最大鼓起量为164 mm，顶板控制效果较好。     

近距离煤层下分层回采巷道支护技术研究

为解决三交河煤矿近距离2号煤下分层开采过程中应力显现异常、支护困难等问题,在现场调研、锚固力试验、巷道围岩地质力学试验基础上,对下分层回采巷道层间距大于3 m、1~3 m、特殊地段1 m条件下提出了3种支护方案,并运用UDEC软件对2^-2煤层开采过程进行了数值模拟。模拟显示:层间距小于2 m的巷道顶板最大下沉量50 mm,两帮最大移近量40 mm,与2-601工作面现场监测数据相符。三交河煤矿下煤层综合开采方案的成功实践,解决了近距离煤层开采过程中出现的支护问题,对于类似条件近距离煤层安全开采具有重要意义。     

基于断面形状效应的厚顶煤巷道支护参数优化

针对厚顶煤矩形断面巷道顶板两侧肩角锚杆易剪切破断、顶煤易离层破碎等支护难题,以唐家会矿61201综放工作面运输巷为工程背景,通过数值模拟对矩形和直墙平顶肩角微拱形厚顶煤巷道应力分布特征进行了对比分析。结果显示:直墙平顶肩角微拱形厚顶煤巷道顶板两侧肩角无应力集中、顶帮煤体松动范围相对于矩形厚顶煤巷道均有所减小,尤其顶煤松动范围减小明显,说明直墙平顶肩角微拱形断面有利于厚顶煤巷道围岩稳定性控制。在此基础上,提出了相应的巷道围岩控制对策,并进行了支护参数优化,经过现场应用,不仅顶板两侧肩角未发生锚杆剪断现象,而且掘进期间顶板下沉量达到15 mm时就趋于稳定,回采期间顶底板累计移近量仅220 mm,两帮移近量仅150 mm,支护效果显著。