高应力综放工作面切顶卸压沿空留巷开采技术研究

为了研究大埋深、高应力、坚硬顶板等特殊地质条件下的综放工作面切顶卸压沿空留巷开采技术,以河南焦煤能源有限公司古汉山矿1604综放工作面为工程地质背景,采用理论分析和数值模拟相结合的方法,对巷道顶板运动规律进行研究,确定沿空留巷关键参数,并在现场进行工程试验.结果表明:采用定向预裂爆破技术能够阻断巷道上方与采空区上方基本岩层中的应力传递,达到卸压和预裂目的;切顶高度为12.3 m时,可切断下位关键岩层;沿空留巷巷道顶板平均下沉256 mm,采空区帮平均移近214 mm,留巷滞后工作面110 m后围岩开始趋于稳定,能够满足安全生产要求.研究结果可为类似地质条件下的沿空留巷开采提供参考.     

大尺度混凝土巷旁墙体开裂机理及控制对策

为防止深井沿空留巷大尺度混凝土巷旁墙体开裂破坏,通过水化热测定试验分析了充填材料的水化放热特性,在此基础上利用ANSYS软件模拟了巷旁墙体温度场的演化规律,理论计算了温度应力的变化特征,探讨了巷旁墙体在温度应力及采动应力双重作用下的破坏过程与机理.结果表明:充填前期巷旁墙体的内外温差高达22.0℃,由此引起的温度应力超过巷旁墙体的抗拉强度,致使巷旁墙体出现温度裂缝;顶板压力使温度裂缝扩展,最终导致巷旁墙体开裂破坏.基于巷旁墙体双因素致裂机理,从降低墙体内外温差及缓解顶板压力2个方面提出墙体开裂控制对策,并将其应用于1231(1)沿空留巷工程实践,取得了良好的留巷效果.     

巷旁充填体可缩性对沿空留巷顶板运动的适应性分析

分析了沿空留巷巷道顶板岩层运动的过程及岩块之间的几何关系 ,得到了高水速凝充填体所需变形量的计算模型 .理论及现场实测结果都表明 ,目前所用高水速凝材料的可缩性不能很好地适应巷道顶板运动特性 ,必须加以改进     

沿空留巷巷旁充填体宽度计算与分析

采用沿空留巷技术是目前解决高瓦斯深井开采难题的关键技术,而充填体是沿空留巷围岩结构的一个重要组成部分,其稳定特性直接影响着巷道整体的稳定性,关系高瓦斯深井开采的成功与否。因此,确定合理的巷旁充填体宽度也成为沿空留巷成功的关键因素之一。本文以谢桥煤矿11426工作面沿空留巷为工程背景,采用理论计算和数值模拟相结合的方法分析了巷旁充填体宽度对巷道围岩受力规律的影响,为今后类似工程提供技术依据。     

巷旁充填体可缩性对沿空留巷顶板运动的适应性分析

分析了沿空留巷巷道顶板岩层运动的过程及岩块之间的几何关系,得到了高水速凝充填体所需变形量的计算模型.理论及现场实测结果都表明,目前所用高水速凝材料的可缩性不能很好地适应巷道顶板运动特性,必须加以改进.     

沿空留巷巷旁支护技术的发展

在综述巷旁支护技术发展历程的基础上，提出膏体材料巷旁充填沿空留巷新技术；分析沿空留巷顶板破断垮落特征，建立了膏体材料巷旁充填沿空留巷的力学模型，提出了膏体材料巷旁支护体主要参数的确定方法，并将研究结果应用于工程实践。     

综放沿空留巷顶板活动规律的模拟分析

采用相似材料模拟和计算机数值模拟,对沿空留巷老顶破断位置与形状、不同支护方式对顶板活动的影响以及相关的巷旁上技术和进行了初步分析。模拟结果表明,采用锚杆（索）网联合支护和人工筑构较充强度的巷旁充填体,有利于综合机构放顶煤开采沿空留巷顶板的稳定,并给对充填带宽度和充填材料抗压强度的最低要求。     

窄煤柱工作面沿空留巷围岩大变形控制技术及应用

针对窄煤柱工作面沿空留巷巷旁支护体参数不合理和围岩严重变形等问题,研究了不同巷旁支护体宽度、强度和充填率对窄煤柱工作面沿空留巷围岩变形破坏的影响。研究结果表明:充填体宽度、强度和充填率不同,对窄煤柱工作面沿空留巷围岩应力分布及变形有很大影响;充填体宽度、强度和充填率过低时充填体承载能力较小,沿空留巷围岩变形量较大;过高时顶板下沉量减小不明显,使成本增加;充填体宽度2 m,强度为30 MPa,充填率95%以上,可保证沿空留巷围岩稳定;提出的"巷内锚网索+巷旁充填柔模混凝土墙+单体柱+基本底注浆"联合支护技术,控制了沿空留巷围岩的大变形。工业性试验结果表明:沿空留巷顶底板移近量最大值600 mm,两帮移近量最大值为435 mm,分别是原方案变形量的55. 5%和51. 6%,沿空留巷围岩变形得到有效控制,能满足通风和安全生产的要求。     

综放巷内充填沿空留巷工业试验

针对常村煤矿S2-6综放工作面采用传统技术沿空留巷的难点，进行了巷内充填沿空留巷工业试验．试验分三步进行：第一步，对原巷采用锚梁网索联合支护实施加固，撤掉梯形架棚；第二步，在已加固巷道下一工作面侧煤壁，实施扩帮锚网支护；第三步，在原巷位置实施巷内充填，并加固充填体．结合高水速凝充填材料的性能，通过建立合理的综放沿空留巷的围岩结构力学模型和充填工艺设计，井下工业试验达到了预期效果，留巷断面稳定后超过10m^2．证明了在巷内基本支护为梯形金属支架的巷道中进行综放沿空留巷的可行性，并作了经济效益评价．在此基础上提出了综放巷内充填沿空留巷新技术．     

放顶煤开采沿空留巷围岩移动规律及变形特征

运用适于分析岩层断裂和垮落的数值模拟软件UDEC建立了相应的模型，分析了综放沿空留巷围岩应力和位移的演变过程、围岩移动的特征，阐述了巷道和充填体上方顶煤的位移及其与上覆岩层破断之间的关系，为沿空留巷充填体参数选择提供科学依据．