临空巷道煤柱割缝爆破切顶联合卸压技术研究

坚硬顶板下临空巷道存在着高应力集中、大变形、难支护等问题,以葫芦素煤矿21105工作面为工程背景,分析了坚硬顶板下工作面回采期间上覆顶板破断规律,研究了临空巷道围岩变形机理,提出了临空巷道“顶板爆破+煤柱割缝”联合卸压巷道变形控制方法,采用FLAC^3D软件模拟了卸压前后临空巷道围岩应力分布规律。在葫芦素煤矿21105工作面回风巷采取“顶板爆破+煤柱割缝”联合卸压措施后,临空煤柱深基点应力峰值降低36.1%,浅基点应力峰值降低19.1%,试验区域微震日均能量降低67.0%,日均微震总能量降低35.7%,采取卸压措施后临空巷道顶底板移近量减小60.1%,两帮移近量减小41.6%,巷道变形得到有效控制。试验结果表明临空巷道“顶板爆破+煤柱割缝”联合卸压技术可有效降低煤柱应力,减少巷道变形,为坚硬顶板下临空巷道变形控制提供了一种新的治理手段。     

顶板深孔爆破防治6m小煤柱冲击地压的实践研究

以高庄煤业113_上05回风巷6 m小煤柱区域为对象，采用数值模拟、钻孔窥视等方法设计了顶板深孔爆破卸压方案。钻孔窥视及巷道变形监测结果表明：深孔爆破能有效地控制顶板的来压活动，深孔爆破卸压后巷道两帮变形量及顶板下沉量分别为268 mm、77 mm，对比之前降低了90%、88%，巷道变形控制效果理想。     

厚煤层区段小煤柱切顶护巷研究及应用

为了解决厚煤层留设区段小煤柱条件下巷道支护技术难题,利用理论研究和数值模拟相结合的方法,对顶板超前钻孔形成预裂切缝技术进行了研究,采用非爆破的方式实现基本顶断裂位态的主动控制,优化巷道顶板承载结构,有效降低覆岩关键块对煤柱的附加载荷,进而确保巷道稳定性。理论计算表明,未进行切顶时,关键块B断裂位置距离采空区5. 73m,在小煤柱上方靠近巷道处,且在关键块B的作用下小煤柱所受应力为17. 76MPa,应力集中系数达到1. 4,小煤柱易失稳。数值模拟结果表明,超前钻孔切顶可以有效消除煤柱上覆关键块B对小煤柱的影响。通过现场工业性实验,工作面回采期间,小煤柱整体较为稳定,巷道顶底板位移量不超过200mm,两帮收缩量不超过350mm。研究结果表明,采用非爆破方式实现对顶板结构的有效调控,解决巷道支护难题是可行的。     

深孔爆破在小煤柱巷道顶板控制中的应用

为保证深埋坚硬顶板厚煤层开采条件下小煤柱巷道稳定性，采用深孔爆破的方法对巷道顶板进行预卸压。通过小煤柱巷道顶板弧形三角块结构分析，确定顶板预断裂位置，在此基础上，根据现场地质及施工条件，首先分析确定深孔爆破单孔施工参数及装药参数，然后通过理论计算和现场爆破试验的方法，综合确定爆破孔间距为10 m,进而指导现场爆破方案设计。工程实践表明：工作面微震事件大多集中在回风巷一侧，未采取深孔爆破预卸压措施时，能量大于10⁴ J的微震事件释放能量占总能量的69%,采取措施后，工作面回采区域尤其是回风巷一侧顶板能量以小能量微震事件的形式有效释放，大能量微震事件明显减少；微震层析成像分析表明，断顶爆破作用致使煤岩体中高应力区域向深部转移，避免了对巷道及煤柱的直接影响；支架工作阻力监测得出，回风巷侧顶板来压周期较短且较稳定，来压步距平均为19.1 m,约为爆破孔间距的2倍，说明断顶爆破对顶板来压活动起到了一定的控制作用；由现场巷道变形观测得出，采取断顶爆破预卸压措施后，巷道两帮变形量及顶板下沉量较未采取措施时减少了78%和80%,未出现严重帮鼓和支护失效现象，巷道变形控制效果明显。     

9-209中厚煤层工作面沿空留巷切顶卸压技术研究

为阻止采空区上覆岩层的应力传递,降低回采应力对留巷段顶板破坏作用,店坪煤矿9-209工作面实施以采空区侧预裂爆破、切顶卸压、支护阻力控制构成的中厚煤层无煤柱沿空留巷开采技术,结合理论分析、预裂爆孔窥视和工程实践等方法,证实了留巷围岩的稳定性,取得了显著应用成效。     

高地压巷道动力显现区域围岩稳定性的钻孔窥视分析及对策

针对高地压作用下小庄煤矿40204运输巷在工作面超前区域的动力显现问题,采用钻孔电视成像仪对该区域内8个巷道断面进行了钻孔窥视探测,研究裂隙在顶板、煤柱帮和实体煤帮内的发育程度及分布规律,进而分析该区域巷道围岩的稳定性。根据研究结果,采取加强支护及煤体卸压措施,降低围岩局部应力集中,保持支护结构完整。研究表明,工作面超前60m范围内围岩裂隙较为发育,支护损伤较大,稳定性较低。在工作面超前区域内,区段煤柱帮的裂隙比实体煤帮更为发育,稳定性相对较低;工作面超前区域顶板离层较为严重,需要加强顶板支护强度,以保障巷道顶板的稳定性。依据钻孔窥视结果,采用锚索配合槽钢补强支护及煤体爆破卸压措施;经过钻屑法检验,上述措施有效降低了巷道冲击危险性。     

基于实测应力的回撤通道顶板断裂位置确定方法

为确定综采工作面在末采阶段顶板断裂位置对回撤通道的影响程度,根据工作面贯通后顶板的不同断裂形式,基于弹性力学理论建立回撤通道顶板结构力学模型,对顶板断裂位置与贯通后回撤通道保护煤柱侧帮部应力关系进行了分析,得到了不同顶板断裂位置下回撤通道煤柱帮竖向应力计算公式。最后,根据红柳林煤矿综采工作面回撤通道保护煤柱应力测试结果,对15205和15206工作面回撤通道的顶板断裂位置进行了判断。     

煤柱爆破技术在煤峪口矿中的应用研究

同煤集团煤峪口矿410盘区由于受到上部煤层的开采,盘区内有很多煤柱,煤柱和底板常常在重压力下会出现变形或顶板断裂,因此,以410盘区81004工作面为研究对象,通过分析出现煤柱顶板断裂的典型结构,提出采用深孔爆破弱化的方法,实现对煤柱采空区应力的转移,通过对爆破钻孔的设计,以及对爆破参数的确定,对实际工作面进行深孔爆破,结果表明:在采用爆破弱化技术后,裂缝尺寸明显增大,巷道的变形得以控制,维修和支护成本也有所下降,煤柱冲击地压的危险有所降低,为煤峪口矿的安全生产提供了保障。     

房柱式采空区下过集中煤柱动载矿压治理技术

针对石圪台煤矿31201工作面房柱式采空区过集中煤柱时发生的压架事故,分析了压架事故发生的机理,并提出了提前对房柱式采空区煤柱及周围一定距离内顶板实施爆破卸压,破坏煤柱的完整性使其周围顶板提前垮塌、应力提前释放,减弱工作面过煤柱时的风险。利用微震监测、矿压分析等方法对实施爆破前后过煤柱时工作面矿压显现、应力释放等情况进行了研究。研究结果表明,卸压爆破房柱式采空区煤柱对于有效防治动载矿压效果显著。     

大采高采场切顶卸压小煤柱护巷技术研究与应用

为解决大采高工作面强动压影响工况条件下小煤柱沿空掘巷维护难题,以阜生煤矿1102大采高工作面1106沿空掘巷为研究对象,采用理论分析、数值模拟及现场实测的方法,研究采空区侧顶板断裂对小煤柱护巷围岩稳定性的影响。建立了沿空掘巷侧向顶板断裂及煤柱载荷计算模型,得到煤柱载荷与采空区顶板断裂角呈线性递增的关系;基于切顶卸压沿空掘巷原理,提出采用切顶方法来减小煤柱载荷,达到卸压效果;计算得到1106工作面沿空掘巷煤柱宽度为8.0 m,对切顶卸压效果进行了数值模拟分析,认为经切顶处理后小煤柱及巷道煤帮侧应力峰值减小了23%,巷道顶底板及两帮变形得到了有效的控制;对切顶卸压小煤柱护巷技术进行了现场评价,现场应用结果表明切顶后的巷道顶底板移近量最终稳定在377 mm,两帮变形量稳定在242 mm左右,处于可控范围,巷道维护效果良好。切顶卸压小煤柱护巷技术的应用,实现了大采高工作面的安全高效开采。