无煤柱开采技术发展现状及研究方向

介绍了无煤柱开采技术的应用特征,概括了英国、加拿大,南非以及我国在无煤柱开采技术方面的发展历程及现状,认为我国在无煤柱开采方面存在的问题主要有：沿空留巷充填材料及设备成本高,传统的沿空留巷理论与围岩控制要求不匹配,沿空留巷巷帮支护设计理论不完善;沿空掘巷留设煤柱的位置及尺寸理论不健全,控制围岩变形破坏的支护技术和方法无法完全适应现代煤矿的发展需要。结合目前围岩控制理论和支护技术方面的问题,讨论了关于沿空留巷和沿空掘巷巷道围岩控制技术的发展方向和前景,供相关研究借鉴。     

无煤柱开采掘进期间加强巷道支护探讨

Y型通风无煤柱开采需要沿空留巷,所留巷道要保持到下一个工作面回采使用.对于沿空留巷,煤矿工程技术人员经过了几十年不懈的努力,用各种支护材料对沿空留巷进行了支护实践,也没能够摸索出一套有效的支护技术.现用水泥充填墙配合掘进巷道期间高密度的锚索、锚杆联合支护和留巷前补强支护取得了Y型通风无煤柱开采沿空留巷的成功技术.利用这个技术结合我矿实际情况,我们制定我矿Y型通风无煤柱开采工作面掘进期间巷道支护方案,并成功地实现了Y型通风无煤柱开采.下面是Y型通风无煤柱开采掘进巷道期间高密度的锚索、锚杆联合支护和留巷前补强支护在我矿应用与探讨.     

深部松软岩层无煤柱沿空留巷实践

采用合理的巷旁支护和巷内支架联合支护，将巷道围岩变形量控制在允许的范围内，待采动压力稳定后，对巷道进行清扫落底，使其满足最小使用尺寸的要求，在深部松软岩层中实现无煤柱开采沿空留巷。     

无煤柱开采技术在煤矿中的运用

作为一种有效的开采技术,无煤柱开采在煤矿中的应用能够有效提升开采效率,但与此同时也存在沿空留巷充填材料和设备成本高、沿空留巷理论与围岩控制需求不匹配等一系列问题,需要采取有效的方式去解决和完善.为此,笔者结合自身工作经验开展了相关研究,供同行业工作者参考借鉴.     

无煤柱沿空留巷技术

沿空留巷是煤矿实现无煤柱连续开采的关键技术,并在煤层群卸压开采和煤与瓦斯共采技术中获得创新应用。本文分析了沿空留巷围岩结构的演变过程,提出了基于留巷大小结构稳定的区域应力优化与控制原理,制定了以煤巷"三高"锚杆支护配合采前顶板预裂爆破、采动加固、二次利用的留巷围岩动态过程控制技术,总结了留巷"三大"系统、四类常用留巷墙体留设方式和相应留巷装备及材料。介绍了3种典型开采条件下留巷在无煤柱连续开采、二次利用及煤与瓦斯共采中的应用实效。最后对沿空留巷在煤炭资源回收和煤与瓦斯共采方面的应用前景进行展望,提出我国东、西部矿区应用沿空留巷存在的技术问题。     

钢管混凝土墩柱沿空留巷支护技术

沿空留巷能最大限度地提高煤炭资源采出,减少了区段煤柱损失,缓解了采掘接续紧张的局面。在深入研究对比当前各种沿空留巷支护技术特点的基础上,提出了一种全新的沿空留巷支护技术,即采用钢管混凝土墩柱与锚杆(索)网联合支护作为沿空留巷支护手段。结果表明:该技术具有支护强度高,施工速度快,安全程度高,留巷成本低的优点,满足了采煤工作面沿空留巷的要求,实现了矿井无煤柱开采。     

矸石充填开采沿充留巷围岩控制技术研究

对沿充留巷进行了定义,并与沿空留巷进行了对比分析。采用UDEC离散元数值计算软件对矸石充填留巷覆岩结构及移动规律进行了分析。数值结果显示:相比于垮落法沿空留巷技术,充填开采沿空留巷工作面采空区上覆岩层结构形态以完整层状岩层为主,巷旁支护体与充填体共同承担荷载,开采扰动对沿充留巷围岩变形破坏影响小。以葫芦素煤矿为工程背景,针对矸石充填沿空留巷技术特点,以巷旁支护、临时挡矸和巷内联合支护3个方面提出了围岩控制方案,确保沿空巷道的稳定性,对后续类似工程具有重要参考价值。     

8820工作面沿空切顶留巷巷内支护施工工艺

阐述了沿空留巷支护的发展及施工的难点,沿空切顶留巷的原理与支护应用情况。以唐山沟煤矿8820工作面无煤柱开采为工程背景,介绍了沿空切顶留巷的施工设计与施工过程,重点介绍了巷内支护的施工及遇到的问题,并提出改进方案。     

深部松软岩层无煤柱沿空留巷实践

采用合理的巷旁支护和巷内支架联合支护,将巷道围岩变形量控制在允许的范围内,待采动压力稳定后,对巷道进行清扫落底,使其满足最小使用尺寸的要求,在深部松软岩层中实现无煤柱开采沿空留巷.     

深井孤岛煤柱工作面沿空留巷支护技术研究

以车集煤矿深井孤岛煤柱工作面为工程背景，探究深井高应力孤岛煤柱工作面沿空留巷充填体—围岩变形机理；构建沿空留巷围岩力学结构模型，计算出沿空留巷支护所需充填体的宽度及强度，并通过FLAC^3D软件模拟、现场监测验证了充填体宽度和强度的合理性。研究结果表明：孤岛煤柱工作面沿空留巷采用高水充填材料巷旁充填技术，以充填袋成形方式进行充填，可使充填体有效接顶；采用“锚杆锚索联合支护+巷旁充填体”方式进行煤柱中巷支护时，合理的充填体宽度为4.0 m,应力达到8.0 MPa时巷道变形趋于稳定。现场监测结果表明：23下工作面开采30 d内，煤柱中巷最大顶板下沉量不超过50 mm,充填体帮部变形不超过40 mm;回采结束后30 d内，顶板下沉量不超过20 mm,充填体帮部变形量最大为348 mm,煤帮变形量较小，最大处为150 mm,沿空留巷效果良好。     

小煤柱沿空留巷围岩控制应用研究

为保证小煤柱沿空留巷的顺利进行,通过分析掘巷和工作面回采时顶板的应力分布特征,结合巷道实际地质条件,设计了小煤柱和沿空留巷支护方案。小煤柱的宽度为12 m时,留巷后巷道围岩稳定,顶底板最大变形量210 mm,两帮移近量270 mm。     

特厚煤层沿空掘巷窄煤柱留设及支护设计

王洼二矿110507工作面采用留窄煤柱沿空掘巷的工艺进行巷道的掘进。为确定煤柱留设宽度及支护方式,通过理论计算和FLAC 3D软件模拟,建立110507工作面沿空掘巷模型,探究不同宽度窄煤柱护巷时回风顺槽的围岩应力及变形规律,得到该工作面沿空掘巷煤柱合理的宽度为6 m,并提出锚网索联合支护的支护方式。通过现场布置观测站进行监测,发现巷道掘进过后40 d基本趋于稳定;变形稳定后煤柱帮深基点的最大变形量为124 mm,实体煤帮深基点的最大变形量为50.1 mm,巷道两帮移近量均在200 mm左右,顶底板移近量均在100 mm左右。围岩变形量及围岩深部位移均控制在允许范围内,巷道支护设计合理,能够满足顺槽的正常掘进作业和运行。     

普通混凝土巷旁充填沿空留巷试验

基于缓斜中厚煤层综采工作面沿空留巷顶板岩层运动规律及其变形特征,分析了采用普通混凝土进行巷旁充填沿空留巷的可行性,提出了支护体的特点和性能要求,并设计出合理、经济的支护体系。试验表明,采用普通混凝土巷旁充填结合巷内锚、网、索联合支护、巷旁充填体两侧采用单体液压支柱临时支护以及采空区侧用锚索加强支护的护巷方式,充分弥补了普通混凝土初凝时间长、初期强度低的缺点,能有效地控制顶板岩层。     

无煤柱沿空留巷支护技术

以河北某矿2408工作面运输平巷为工程研究背景,分析无煤柱沿空留巷变形破坏规律,提出了沿空留巷的控制机理。结合地质生产条件,采用FLAC3D数值模拟对比分析了一般支护条件与加强巷帮支护条件下留巷围岩的变形规律:帮高强高预紧力锚索可以大大降低围岩变形量,缩小围岩塑性区。矿压观测结果:留巷在接受二次采动影响后,顶底板最大移近量为471 mm,两帮最大移近量为315 mm。     

青洼煤业沿空掘巷小煤柱宽度研究及应用

为了提高沿空掘巷的稳定性,采用FLAC3D分别模拟2203与2205工作面3m、5m、6m、8m煤柱宽度时的沿空巷道垂直应力和塑性区分布规律。当煤柱宽度为5m时,煤柱为垂直应力主要承载,且中间部位将出现小范围的弹性区,此时的煤柱变形最为稳定。采用“十字布点”监测沿空巷道围岩变形量可知,5m煤柱能保证巷道稳定性。     

特厚煤层小煤柱沿空掘巷围岩控制技术实践

为了解决特厚煤层大采高综放开采强动压影响下小煤柱沿空掘巷围岩控制难题,结合马道头矿5211回风顺槽地质情况,分析了留小煤柱沿空掘巷的关键技术及巷道锚网支护技术,并进行了井下试验。试验结果表明:通过确定合理煤柱宽度、切顶卸压以及高强锚网支护后,巷道围岩变形量较小,围岩稳定可控,满足安全使用要求。     

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。     

沿空切顶巷道围岩结构稳态分析及恒压让位协调控制

基于无煤柱切顶成巷力学机理,分析了沿空切顶巷道围岩结构演化过程和力学作用机制,建立了工作面超前区、成巷段动压区和成巷段稳压区的全过程力学模型。根据不同分区动压显现特征,提出进行空间补偿,构建自成巷围岩稳态体系的巷道控制思路。从技术工艺优化和支护结构改造两方面着手,以空区碎胀矸体为稳态承载体,以恒阻变形主动支护结构、滑移让位挡矸支护结构和恒压可缩临时支护设备为巷内让压支护体,将应力集中部位转移至采空区,实现让压过程中可控让位。以厚煤层工作面无煤柱自成巷开采为工程背景,提出了稳定性成巷控制方案。结果表明,人为构建巷道围岩稳态体系是实现厚煤层切顶成巷围岩协调控制的有效途径之一。留巷前期以顶板压力上升为主,留巷后期以恒压让位为主。配套支护结构的力学特性满足护巷要求,不仅设备损坏率低且巷道变形人为可控,所留巷道各项指标满足下一工作面使用要求。     

晋城矿区9^#煤层爆破切顶无煤柱留巷技术研究

为了提高矿井资源回收率、减少巷道掘进量和出矸率,苇町煤矿基于9号煤巷道围岩生产地质条件,进行无煤柱沿空留巷技术攻关。为提高工作面安全高效回采,通过技术研究对91310综采工作面沿空留巷(91220)进行爆破切顶卸压,并对顶板采取了“恒阻锚索补强支护+单体柱临时支护+滞后档矸支护”综合留巷措施,工作面回采后通过巷道变形、单体支柱压力监测对比分析得出,留巷技术应用效果良好,取得了显著的经济效益。     

Study on destressing technology for a roadway driven along goaf in a fully mechanized top－coal caving face

Based on the deformation characteristics of the roadways driven along goaf in fully mechanized top-coal caving faces, the author considers that it is the key to ensure the stabili-ty of surrounding rocks of roadway driven along goaf to control the deformation during the pe-riod affected by mining. Considering the characteristics of the roadway layout in fully mecha-nized top-coal caving faces, a technical scheme of destressing is put forward and the de-stressing effect is analyzed by using the software of Universal Distinct Element Code 3.0( UDEC 3.0).