拱形巷道滑移式临时支护装置研究与应用

为了解决拱形巷道超前段临时支护装置支护时间长、操作繁琐、空顶作业的难题,通过对拱形巷道围岩变化情况的分析以及现有超前段支护形式的探索,借鉴矩形巷道超前临时巷道支护装置的支护形式,研究并应用适用于拱形巷道的超前段临时支护装置,以乳化液为动力,采用立柱和钢梁铰接的形式,实现对掘进工作面迎头接顶和全断面支护。沿工作面掘进方向,采用滑移式,使用远程遥控技术,实现临时支护装置的交错前进;配套掘锚机,操作人员置身于安全环境下,杜绝空顶作业现象的发生。该装置的研究与应用,有效缩短超前段支护时间,营造安全作业环境,进一步提高拱形巷道掘进效率。     

浅谈掘进巷道临时支护

<正>我国煤矿巷道开拓时,多采用前探梁或单体支柱对空顶区进行临时支护,防止顶板冒顶造成人身伤害事故。目前我国煤矿巷道传统临时支护多为前探梁支护和单体支护,此两种临时支护安全可靠性差,尤其在巷道压力大、顶板破碎时,安全系数更低。此外,前探梁支护没有初撑力,安全可靠性更差,不能对顶板进行足够的支撑力度保护,单体支柱需在空顶下作业,且操作过程复杂,工人劳动强度大,因此,采取何种临时支护以保证施工安全、掘进速度成了迫在眉睫的问题。     

机载式临时支护装置在济宁二号煤矿的应用

基于国内综掘临时支护技术的现状,研究了与掘进机配套使用的机载式临时支护装置。该临时支护装置利用掘进机为载体,通过在机身中前部安装临时支护顶架和配套的液压系统,将顶架送至掘进工作面的空顶区,以实现临时支护。结果表明,增加了临时支护的强度,成功地实现了综掘临时支护的机械化,缩短了工序时间,为综掘巷道的安全高效掘进和施工安全提供了有效的设备。     

复杂地质条件下巷道快速综掘临时支护技术

为避免传统的临时支护方式速度慢、效果差、空顶时间长的弊端,提高复杂地质条件下快速综掘巷道支护速度,开发试验了综合机械化掘进临时支护技术体系。利用综掘机液压系统的稳定性和停开机的闭锁装置,研制了"悬臂式托梁器"作前探支护。提出尖锥探梁临时支护技术,取消了探梁木接顶过顶的工艺。采用综掘机机载液压临时支护机,实现了综掘机自动支撑临时支护。既缩短了空顶时间,又减轻了职工的劳动强度,杜绝了空顶作业现象,有效的起到了对顶板进行预应力支撑的作用,缩短了复杂地质条件下快速综掘进循环作业时间。     

许厂煤矿松碎不稳定围岩巷道锚网索支护技术

针对许厂煤矿4302轨巷顶煤裂隙发育、松软破碎、不稳定层厚度大,掘进过程中极易冒落等特点,提出"减小空顶距离 减小空顶时间 提高临时支护初撑力 预应力锚索支护"的支护技术对策;并据此制定了减小循环进尺,强有力的临时支护,左旋高性能预应力螺纹钢锚杆,以及小孔径短锚索加强支护控制顶板的支护方案;采用数值模拟方法比较了新旧支护方案的围岩控制情况.数值模拟表明,随着支护强度的增加,巷道围岩应力状态改善,塑性区范围减小,巷道表面位移得到有效控制,据此确定了最优支护参数并应用于现场施工.实测表明,采用新支护方案后巷道成形较好,围岩变形得到有效控制.     

综采面切顶沿空留巷采空区帮控制技术研究

以塔山煤矿8305综采工作面为例,提出了切顸卸压沿空留巷技术.从超前预裂切缝、巷道补强支护、采空帮挡矸支护和滞后临时支护四个方面制定了采空区帮控制技术方案,并进行了工业性试验.巷道观测结果表明,切顶卸压沿空留巷采空帮变形量控制在265 mm以内,有效控制巷道围岩变形量,满足安全生产要求.     

切顶卸压沿空留巷无煤柱开采工作面巷道三区临时支护技术研究

本文以山西吕梁店坪煤矿5-200工作面110工法切顶卸压沿空留巷无煤柱开采为工程案例,研究了留巷期间巷道三区临时支护工艺,现场工程效果较好,对同地质条件下煤矿沿空留巷临时支护具有借鉴意义。     

复合顶板沿空掘巷围岩控制研究

为研究复合顶板沿空巷道围岩变形破坏机理及控制技术,基于该类巷道变形破坏特征的分析,得到巷道变形破坏的主要原因是没有考虑复合顶板沿空巷道围岩特性、支护强度低、变形不协调和没有发挥围岩的承载能力,揭示了复合顶板沿空巷道围岩变形破坏机理,研究了合理的围岩控制技术:1)优化临时支护工艺,减少复合顶板空顶时间,2)喷浆封闭围岩,防止复合顶板风化,3)高强度高预应力锚杆支护、底角锚杆、二次支护增加复合顶板层间结合力,提高两帮承载能力并控制底鼓,4)向采空区倾斜锚索增强基本顶关键块稳定性,保护内承载结构.工业性试验结果表明,围岩表面位移和复合顶板离层得到有效控制,基本顶很快稳定.     

掘进巷道悬挂式迈步超前支架的方案设计

为了实现掘进头前端2～3 m空顶区超前临时支架的自动化搭建,改变原来低效、安全隐患大的人工搭建模式,用新型掘进巷道悬挂式迈步超前支架对空顶区顶板进行临时支护. 基于顶板锚杆悬挂理论,以锚杆为基点,采用自制圆形梁为轨道,以液压力驱动3组机爪互为支点实现超前支架在巷道顶部空间的迈步前移,采用具有顶板适应性的变运动方向平行四边形机构作为超前支护机构,来实现超前支架的支护作业.采用该超前支架,可大大提高支护强度和速度,防止工人空顶作业,同时还能提高巷道空间的利用率,实现与掘进机等其他设备的并行作业,具有良好的经济效益.     

孤岛工作面临空巷道U型钢-锚网索耦合支护

孤岛工作面临空巷道矿压显现剧烈,支护难度大,尤其是自身强度较低的厚伪顶巷道更为显著。本文针对22121首个孤岛工作面的实际条件,基于临空巷道围岩稳定性特征及U型钢-锚网索耦合支护机理,探索孤岛工作面厚伪顶临空巷道支护技术。结果表明:临空巷道覆岩弧形三角块结构对巷道围岩稳定和应力起决定因素;孤岛工作面临空巷道采用巷内U型钢支护、临空侧巷旁锚杆加强支护、巷顶及临空侧肩窝锚索加强支护,支护效果良好。     

巷道长距离交替循环临时支护成套装备关键技术研究

针对沿空切顶成巷无煤柱开采临时支护存在支护工序复杂,对巷道顶板反复支撑破坏,移动操作繁琐,劳动强度高,安全系数低等问题,研制了新型巷道长距离交替循环支护成套装备。分析了辅助运输巷道临时支护范围,确定了超前与架后成巷区域临时支护强度。采用数值模拟分析了临时支护支架使用效果,并通过实地监测,分析了超前压力的显现规律,结果表明,临时支护支架充分发挥了承载作用,实现了沿空切顶成巷巷道无反复支撑,有效保护了顶板的完整性。     

西河煤矿采区运输巷穿采空区支护技术

针对西河煤矿3号煤三采区运输巷穿采空区的情况,制定了采用29U型棚架支护的方式来保证巷道围岩稳定性,通过理论计算得出巷道所承受的顶板压力及29U型棚架极限载荷分别为225.3 kN/m和133.74 kN/m,确定了棚架支护的棚距为0.5 m。现场应用表明,采用密集29U型棚架支护可以有效保证穿采空区巷道围岩稳定性,研究结果可以为类似条件下巷道支护提供参考。     

切顶卸压沿空留巷施工方案优化研究

以2901运输巷为例,对切顶卸压沿空留巷施工方案进行优化,基于2901运输巷工程概况,优化了切顶卸压沿空留巷支护技术,主要为顶板补强及切顶卸压锚索加固技术、巷道临时支护设计及巷旁挡矸支护设计,设计了顶板预裂切缝方案,主要为预裂切缝孔深、双向聚能爆破预裂技术及爆破预裂切缝施工工艺等,并进行了现场巷道围岩监测。研究结果表明,优化后的切顶卸压沿空留巷施工方案可有效指导矿井安全生产。     

象山矿无煤柱沿空留巷成套技术研究

基于切顶卸压沿空留巷理论及象山矿现场实践,以3号煤21311辅助进风巷切顶沿空留巷为研究对象,围绕三软煤层切顶卸压沿空留巷主要影响因素,形成一整套集巷道支护、井下设备快速运输、采空区封堵于一体的沿空留巷成套技术。对巷道表面位移及新型单体支柱支承力进行测量,研究沿空巷道在切顶卸压工艺下的围岩及压力变化规律,对新型挡矸柱挡矸效果进行分析,结果表明：单体支承压力与工作面距离成正比,离工作面越近,巷道压力越大。     

无煤柱自成巷采空区顶板碎胀系数测定方法

以宝山煤矿6302工作面垮落细砂岩顶板碎石帮为研究对象,对岩石碎胀系数的现场实测方法及其对巷道顶板变形的影响展开研究;通过分析碎胀系数的机理,结合工程实际,建立了自然标定准线法测量碎胀系数模型,确定了碎胀系数现场实测的方法。现场实测结果表明:采空区顶板垮落后至压实稳定经历3个阶段,快速压实阶段碎胀系数由1.83~1.88迅速降至1.37~1.42,初步稳定阶段碎胀系数变化速度减缓,为1.35~1.39,在缓慢压实阶段,碎胀系数变化值≤0.01;巷道围岩变形规律与采空区矸石碎胀系数变化规律呈现一定相关性,同样存在3个区段,最终巷道顶底板的移近量为296 mm,两帮移近量为135 mm;根据采空区矸石碎胀系数和巷道围岩变形规律,切顶卸压自动成巷期间需要进行巷内临时补强支护,且支护距离≥120 m。     

极近距离煤层采空区下切巷施工工艺技术研究与应用

为了减小切巷施工作业对巷道顶板产生的影响,保证扩帮期间顶板的稳定性,以云冈矿12-2#层410盘区81001巷采空区下切巷扩帮为研究对象,对比小循环扩帮、注浆加固、机掘正巷及扩帮三种施工技术,确定采用机掘正巷及扩帮技术,同时采用多种联合支护方式,提高顶板的稳定性,最后进行现场施工验证。结果表明:机掘正巷及扩帮技术提高了顶板的稳定性,解决了切巷扩帮中支架难以安装的难题,为极近距离煤层采空区掘进切巷扩帮提供了参考。     

木瓜矿近距离煤层采空区下巷道支护技术应用

针对木瓜煤矿近距离煤层采空区下巷道支护问题,本文以10-102工作面为工程背景,通过对巷道围岩应力测试和煤岩层可锚性分析,选定了巷道支护的相关参数,并通过借助FLAC3D软件对巷道开挖、支护后的巷道围岩应力、应变情况进行模拟,验证支护方式的合理性。对巷道掘进与工作面回采期间的巷道变形、锚杆锚索受力状况进行监测,结果表明,采用锚杆树脂加长锚固锚索网联合支护,可以满足近距离煤层采空区下巷道安全掘进和采煤工作面安全、高效回采的要求。     

中厚煤层留窄小煤柱沿空掘巷技术

为提高煤炭资源的回采率,保证矿井安全生产,针对任家庄矿110307工作面具体情况,提出了留窄小煤柱沿空掘巷技术,运用理论研究计算了窄小煤柱的宽度及支护强度,最终确定了沿空掘巷小煤柱的留设宽度为6m及护巷煤柱的支护强度为0.628MPa。现场应用效果表明,110307回风平巷采用窄小煤柱沿空掘巷,巷道顶板下沉量为60mm,实体煤侧移近量为220mm,窄小煤柱侧位移量为120mm,底鼓量为300mm,比原支护底鼓量减少75%,两帮移近量减少63%,满足了生产要求|110307工作面采用留窄小煤柱沿空掘巷与以往采用留25m保护煤柱的布置方式相比较,多回收的煤炭资源65100t,多回收的煤炭资源价值1822.8万元。     

综放沿空掘巷底板力学机理与控制技术研究

针对谢桥煤矿沿空掘巷底板变形严重问题,在沿空掘巷整体力学环境分析的基础上,建立了底板力学模型,通过对底板失稳机理的分析,指出综放工作面沿空掘巷底板破坏主要是实体煤帮高应力的作用,控制的关键是加强实煤体帮、底角和窄煤柱的支护。这一思想在1101(3)综放面沿空掘巷实践中取得了很好的支护效果。