沿空留巷充填区域直接顶受力状态探讨与应用

针对综采放顶煤、复合顶板等松软破碎顶板沿空留巷直接顶稳定控制难题,根据沿空留巷顶板活动的时空特征,建立了沿空留巷充填区域直接顶弹性损伤力学模型,推导了充填区域直接顶应力分布表达式,研究了充填区域直接顶应力分布演化规律,进而得到了充填区域直接顶拉应力范围和水平错动范围计算式及相应的演化规律。结果表明:充填区域直接顶受力状态受基本顶回转下沉角和直接顶损伤变量的影响,随着基本顶回转下沉角的增加,拉应力作用范围逐渐减小,水平错动范围逐渐增大。结合新元煤矿3107工作面沿空留巷的工程地质条件,提出了分区域动态加固沿空留巷充填区域直接顶的控制对策,工程应用表明,沿空留巷充填区域顶板下沉量得到了有效地控制,沿空留巷围岩稳定性较好。     

采空区下软煤层回采巷道围岩稳定性控制技术

为分析采空区下松软煤层巷道围岩稳定性特征,基于新庄孜煤矿52207工作面巷道的典型围岩条件,依据锚杆支护长度和锚索的根数提出了3种可行性方案,采用数值模拟方法研究了采空区区域底板垂直应力分布特点及不同支护方案下巷道围岩的应力和位移分布及变化特征.模拟结果表明:巷道处于应力降低区,随支护强度的增加,巷道围岩应力状态改善,围压逐渐增加,位移场分布范围减小,巷道表面位移得到有效控制.根据围岩强度强化理论和数值模拟结果,提出采用以高强锚杆为基础、辅以高预紧力锚索的组合支护技术,巷道围岩变形控制效果好,围岩结构稳定.     

高分子化学注浆材料处理巷道大范围冒顶研究

为了更加安全、高效地处理巷道掘进过程中的大范围冒顶事故,结合谢桥矿13318E工作面轨道顺槽大范围冒顶事故处理的工程实践,对适合于治理此类事故的新型高分子化学注浆技术进行研究。为验证高分子化学注浆材料处理巷道大范围冒顶的有效性,测试了马丽散材料井下实际力学强度并分析其加固作用机理,同时运用了钻孔窥视及巷道表面位移观测等研究方法对其实际加固效果进行检验。研究表明,罗克休材料完全充满大冒顶造成的顶板空腔,起到传递顶板岩层载荷的作用;而马丽散浆液均匀扩散,将破碎煤岩体重新胶结为具有较大承载性能的整体。加固后的冒顶段巷道在后续掘进过程中保持了长期的稳定,未发生二次冒落失稳;高分子化学注浆加固技术圆满处理了13318E工作面轨道顺槽大范围冒顶事故。     

厚层砂岩顶板小煤柱沿空掘巷围岩变形规律研究

从分析小煤柱沿空掘巷特殊应力坏境和围岩力学结构入手,理论计算了弧形三角块的变形失稳情况,强调应立足于高强预应力锚杆(索)的支护路线,改善岩体自身的力学性能,从而控制围岩失稳变形.以谢桥煤矿13318E厚层砂岩顶板留小煤柱沿空掘巷工作面为工程背景,分析了留小煤柱沿空掘巷围岩在掘进、回采阶段的变形规律,说明工作面回采时超前...     

薄层状煤岩体中巷道的不均匀破坏及封闭支护

煤矿巷道常布置于薄层状煤岩互层中,围岩表现出非对称和不均匀性的破坏特征,采用常规的开放式对称支护技术方案效果较差,不利于此类巷道的长期维护.结合淮北矿区孙疃煤矿频繁穿越煤岩层区的巷道工程,总结了包括肩角失稳破坏、一帮内挤、底板(梁)凸起及全断面失稳等多种不均匀破坏特征,并分析其主要影响因素;提出以锚杆、锚索、注浆等主动支护为主体构建整体封闭式支护,辅以结构补强的技术原理,通过锚杆与锚索预应力的协同作用、锚固体与围岩注浆的相互强化作用、锁腿与U型钢拱形支架的结构补强作用等形成协同支护效应,以有效控制穿煤岩层区层状围岩巷道的不均匀破坏.采用顶帮锚架注、拱脚连续锁腿约束及底板钻锚注等方法合理实施巷道全断面加固,并在孙疃煤矿埋深570 m穿煤岩层区域巷道应用,巷道稳定后围岩收敛变形控制在180～220 mm范围,保障了施工安全和长期稳定.     

沿空留巷充填区域锚索锚固区内外顶板离层力学分析与工程应用

以兴无煤矿厚层直接顶中厚煤层沿空留巷和余吾煤业综放沿空留巷为工程背景,建立了沿空留巷充填区域锚索锚固区内外顶板离层力学模型,推导得到了沿空留巷充填区域锚索锚固区内外顶板离层量的计算式,确定了充填区域锚索锚固区内外顶板离层量的影响因素及影响规律。结果表明:各支护因素对顶板离层量的影响程度依次是巷内顶板支护强度充填区域临时支护强度充填区域外侧临时支护强度充填区域锚索支护强度实体煤帮支护强度;各几何因素对顶板离层量的影响程度是充填区域外侧宽度充填区域宽度;沿空留巷宽度对充填区域顶板离层影响规律与基本顶在采空区侧侧向破断位置有关。基于此,提出了沿空留巷充填区域锚索锚固区内外顶板离层分区分阶段控制对策,并成功应用到兴无煤矿厚层直接顶中厚煤层沿空留巷和余吾煤业综放沿空留巷中。     

高应力区超高巷采矸石充填采煤技术

煤炭资源开采导致了严重的塌陷破坏和生态环境问题。结合某矿高应力试验区边角煤的相关条件,开发巷采矸石充填置换边角煤技术,对煤柱的稳定性进行了分析,并对高应力区巷采矸石充填开采沉陷进行了预计。研究结果表明,在高应力区进行采高5.8 m巷采矸石充填开采是可行的。需分两步进行:早期贮矸空间两侧煤柱的宽度取15 m,掘进巷道宽度取5m;后期待早期的巷采贮矸空间完成充填后,在原留设的15 m煤柱中间再掘后期的贮矸空间,宽度仍为5 m,两侧剩余煤柱各为5 m,煤柱稳定性系数均大于1.5。地表移动与变形最大值分别为:下沉169 mm,水平移动60 mm,水平变形0.2 mm/m,曲率0.002 m-1,倾斜0.5 mm/m,远远低于一般建筑物受采动影响的临界变形值。     

壁后空洞分布对砌碹巷道围岩稳定性影响的数值分析

针对砌碹巷道壁后存在空洞的问题,根据伯方煤矿砌碹巷道壁后空洞窥测结果,利用FLAC3D数值分析软件,研究壁后空洞位置与大小等分布形态对砌碹巷道围岩稳定性的影响规律.结果表明:壁后空洞区域增大出现会增大巷道拱顶区域塑性破坏范围;空洞作用下,最大垂直应力出现在直墙碹体底部,最大水平应力出现在底部电缆沟下方碹体;巷道变形以两帮移近为主.研究成果可为开发砌碹巷道修复技术提供理论依据.