塔山煤矿复合坚硬顶板切顶留巷围岩变形机理及控制技术研究

以大同矿区塔山煤矿8304工作面切顶留巷为工程背景,综合采用理论计算、数值模拟及现场监测等方法对切顶留巷围岩的变形机理进行了分析,并提出了相应的控制技术。沿空顺槽实施切顶后,留巷顶板形成短臂梁结构,巷道整体处于卸压状态。切顶形成的切缝结构面阻断了采空区顶板压力传递到实体煤帮的路径,降低了煤帮应力集中程度,从而较大幅度减弱了实体煤帮及底板的变形;顶板最大变形集中在切缝侧,但下沉量有所减小;矸石帮变形分为垮落阶段的冲击变形和稳定阶段的缓慢变形,变形先急剧增大,后缓慢增加至稳定。基于对留巷围岩的变形分析,提出了对留巷顶板实施恒阻大变形锚索加强支护以控制顶板下沉,垮落矸石帮侧布置单体支柱配合11#工字钢与钢筋网片防冲护巷,煤帮采取左旋无纵筋螺纹钢锚杆加固处理及底板采用C20混凝土硬化的综合控制技术。现场监测留巷断面尺寸约为2 834 mm×4 615 mm,较原巷道断面最大收缩率为15.6%。监测结果表明:该控制技术能够有效控制围岩变形,所留巷道完全满足复用生产需求。     

中厚煤层复合顶板切顶自成巷切缝效应研究

以店坪矿中厚煤层复合顶板为研究对象进行切顶卸压自动成巷研究,以矿井及工作面的地质条件为基础,进行巷道临空侧有无切缝对巷道顶板峰值应力、位移影响的研究,通过理论分析、现场实验及FLAC~(3D)软件的模拟得出当巷道顶板存在切缝时,巷道顶板峰值应力降低,位移减小,矸石垮落充满采空区,现场应用效果好。     

坚硬厚层顶板切顶卸压自成巷恒阻锚索支护应用

为了控制塔山煤矿8304工作面在切顶卸压过程中巷道顶板的下沉变形现象,保证成巷过程及巷道二次复用期间顶板围岩的稳定性,在预留巷道顶板原支护的基础上采用恒阻大变形锚索对顶板进行补强支护。运用理论计算并结合现场实际条件,选用长度为9.3m,支护密度0.8根/m2的恒阻大变形锚索加固顶板。现场应用结果表明：巷道顶板下沉量较小,成巷效果良好,可以满足复用生产要求,说明恒阻大变形锚索能很好适应切顶卸压自成巷对巷道顶板的变形影响,也为其他类似条件下沿空留巷顶板支护提供一定参考。     

塔山煤矿综采工作面切顶留巷技术

为解决塔山煤矿三采区采掘接替紧张的问题,采用切顶卸压沿空留巷无煤柱开采技术在该采区进行切顶留巷试验研究。首先,系统介绍了切顶留巷技术原理、工艺流程及切顶留巷关键技术;其次,结合该煤矿工程地质条件,采用理论分析计算、数值软件模拟和现场爆破试验等方法,得出顶板预裂切缝高度为7.5 m、切缝角度为15°、恒阻锚索长度为9 m等关键参数,单孔最优装药结构为4+3+3+2,孔间距500 mm。留巷稳定后,顶板最大下沉量为188 mm,底鼓最大值为100 mm,两帮收缩最大值为164 mm,监测结果表明切顶卸压条件下,留巷效果满足生产需求。     

塔山煤矿回采工作面无煤柱开采切顶爆破试验研究

为对切顶卸压无煤柱开采技术中的切顶爆破装药结构确定方法进行优化,以塔山煤矿三盘区8304工作面复合顶板为例,在参考已有研究成果的基础上,采用动态调节的方式进行爆破孔装药结构试验,即首先掌握爆破切缝区域顶板岩性变化,随后分别进行单孔爆破试验、间隔孔爆破试验以及连孔爆破试验,试验过程中根据单次试验结果随时调整下一次装药结构。研究结果表明,塔山煤矿三盘区切眼段及留巷前200 m段11 m深爆破孔装药结构采用443331,后470 m段7.5 m深爆破孔装药结构采用4332型,切顶裂隙率80%,可以满足切顶卸压留巷需求,且本研究提出的试验方案可有效缩短爆破试验段,大幅降低爆破试验对留巷效果的影响范围。     

中厚煤层复合顶板切顶卸压无煤柱自成巷技术应用研究

切顶卸压无煤柱自成巷技术可通过留巷顺槽顶板的预裂切缝,利用顶板垮落矸石对采空区进行有效充填,从而从根本上实现无煤柱开采。为进一步完善切顶卸压无煤柱自成巷技术体系,探究不同地质条件下的顶板切缝卸压效应,论文以塔山煤矿8304工作面中厚煤层复合顶板条件作为工程实例,进行该地质条件下的切顶卸压无煤柱自成巷试验。首先本文对切顶成巷的作用机理及工艺流程进行总结,随后针对8304工作面辅运顺槽顶板的具体岩性变化进行切顶关键参数设计,最后于现场进行了实地工程试验。现场试验结果表明,最终成巷顶底板移近量为261 mm,两帮移近量为63 mm,留巷断面可满足8305工作面复采需求,该试验的成功可为切顶卸压自动成巷技术的进一步推广应用提供一定的借鉴。