切顶成巷碎石帮泥岩碎胀特性及侧压力分析

切顶卸压自成巷是一种新型的无煤柱开采方法,形成的工作面顺槽采空区侧为碎胀岩体堆积而成的碎石帮,碎石帮岩体碎胀特性及碎石挤压产生的侧压力大小直接影响巷道稳定.以哈拉沟煤矿切顶卸压自成巷垮落泥岩顶板碎石帮为研究对象,分析了自成巷碎石帮垮落、压实和稳定3阶段的工程特性.结合工程实际,确定了碎胀系数现场实测的方法,提出了瞬时碎胀系数和稳定碎胀系数的计算方法.根据切顶卸压自成巷围岩结构特征建立了碎石帮力学模型,确定了碎石帮侧向压力计算公式及碎胀系数、覆岩压力、采高与碎石帮侧向压力的关系.通过实测哈拉沟煤矿12201工作面切顶卸压自成巷顶板泥岩的碎胀系数和碎石帮侧向压力,验证了理论计算结果的可靠性.     

千万吨综采面过平行大断面空巷“小煤柱等压”技术研究

针对千万吨综采面过平行大断面空巷工艺技术不够完善,在神东矿区以往过空巷经验教训的基础上,提出"小煤柱等压"新技术。通过现场实测和理论分析对"小煤柱等压"技术相关参数进行了系统研究,等压小煤柱宽度W需通过现场矿压显现特征来确定,等压时间T可通过现场记录并绘制顶底板移近量曲线趋势图来判断。结果表明,等压小煤柱宽度W=3~4 m,等压时间T=4~8 h,过空巷顶板控制效果好。     

深部中厚煤层切顶留巷关键技术参数研究

为保证切顶卸压沿空留巷技术在深部中厚煤层的应用取得成功,结合理论分析、数值模拟及现场实测等方法对深部高应力复合破碎顶板切顶留巷关键参数展开研究.结果表明:当埋深超过第一临界深度后,巷道围岩将呈现出非线性大变形的力学现象,表现在巷道围岩变形量大且稳定时间长,冒落矸石呈现流变特征,同时,预裂爆破会对原有支护造成扰动破坏.在此基础上确定了切缝钻孔间距为600mm,深8m,角度为15°,切缝孔装药结构为4+3+2+0;恒阻锚索靠近切缝线分两列布置,长10m;超前支护距离40m,滞后临时支护距离240m.此外通过对原有挡矸结构进行优化,设计了一种新型可缩U型钢挡矸结构.最终研究成果在城郊煤矿21304工作面成功实施,围岩变形可控,成巷效果好.     

深部中厚煤层切顶留巷围岩变形规律与控制研究

为保证切顶卸压沿空留巷技术在深部中厚煤层中成功应用,综合运用理论分析、现场实测及数值模拟等方法对沿空巷道围岩结构变形规律及控制技术进行探索。研究结果表明:实施切顶卸压后,巷道受超前集中应力影响的范围和强度均有所降低;巷道围岩呈现稳定时间长及持续变形2大特点;滞后工作面距离大于440 m的巷道围岩基本稳定。在顶板初始运动阶段采用"恒阻锚索+单体棚"进行超前支护,顶板剧烈运动阶段采取"液压抬棚支架+单体棚"进行加强支护,顶板缓慢运动阶段回撤抬棚支架与单体,顶板相对稳定阶段加强断层带及硐室交岔口支护,碎石帮采用可伸缩性挡矸U型钢挡矸支护,可有效控制留巷围岩变形,成巷效果好。     

宏景塔矿切顶留巷预裂切缝参数优化研究

为保证切顶留巷采空区侧顶板顺利冒落,结合宏景塔矿实际开采技术条件,通过理论分析、现场试验及以往工程经验,对浅埋深薄煤层坚硬顶板切顶留巷的双向聚能爆破预裂切缝参数进行了优化。结果表明:采用切缝角度15°、切缝高度5 m、切缝间距500 mm、装药量3+2的切缝参数,裂缝率达到92%,贯通率达到85%,且顶板沿切缝线及时并充分垮落,应用效果良好。     

坚硬顶板深浅孔组合聚能爆破技术研究及应用

针对坚硬顶板条件下实施定向预裂聚能爆破技术后存在钻孔浅部裂缝率低、架后悬顶大的难题，通过理论分析、数值模拟及现场监测，提出了深浅孔组合聚能爆破技术。分析了坚硬顶板单一深孔聚能爆破存在的问题，指出优化钻孔布设及爆破参数是提高爆破效果的主要途径。研究了深浅孔组合聚能爆破技术原理，提出了深浅孔组合能量场理论和组合导向孔力学机制。深浅孔爆破时可形成深部和浅部聚能爆破应力场，同时深孔浅部又对浅孔爆破起到了导向孔的效果，最终可形成切顶范围内的预裂面。现场爆破效果监测，孔内裂缝率提高了30%，并得到了顶板压力变化规律。架后顶板及时垮落充填，消除了坚硬顶板的断裂冲击，降低了留巷围岩控制难度。研究成果可为坚硬顶板条件下切顶留巷的定向预裂高效聚能爆破提供参考。     

不同煤厚条件下切顶卸压无煤柱自成巷技术应用

为了探究不同煤厚条件下切顶成巷技术体系,以禾草沟二号煤矿薄煤层工作面、店坪煤矿中厚煤层工作面和柠条塔煤矿厚煤层工作面为工程背景,研究了以煤厚为主要影响条件下的切顶成巷关键技术参数,并开展了现场工程试验。研究发现:巷道顶板切得开、留巷围岩护得好是保证切顶成巷技术成功实施的关键,其关键技术可概括为顶板定向预裂成缝技术、NPR恒阻锚索支护技术、动压区临时支护技术和碎石帮挡矸护巷技术;不同煤厚条件下,采空区矸石的垮落状态和顶板覆岩的运动规律不同,从而决定了应采取不同的设计参数。     

急倾斜三软煤层切眼快速施工技术研究

福城煤矿1303S切眼位于三号煤层,倾角35°~57°/46°,顶底板均为低强度泥岩,属于三软煤层,切眼施工难度较大。切眼掘进采用小循环光面爆破方法施工;确定合理的锚、网、索联合支护方式及支护参数,根据现场情况调整支护方案,使巷道围岩变形能够满足实际生产要求;在切眼中打设人矸分离网,在人行道侧安设行人台阶,保障人员行走安全;在人行道侧打设临时单轨吊,方便物料运输。最终实现了1303S切眼的安全、快速掘进。     

综放工作面直接顶冒采比及顶板韧性与矿压显现的关系分析

为探索酸刺沟煤矿6上煤层综放工作面非常强烈的矿压显现原因,对工作面顶板结构与岩性进行了分析,提出冒采比和顶板韧性两个概念。通过理论分析计算并结合现场实测,分析了综放工作面直接顶冒采比及顶板韧性与矿压显现的关系,结果表明,在小冒采比和高韧性顶板条件下,综放工作面矿压显现表现出强烈—非常强烈的基本特点,顶板控制难度极大,这是导致酸刺煤矿6上煤层综放工作面矿压显现非常强烈的重要因素。     

特厚煤层综放采场矿压异常显现机理与控制

为解决准格尔煤田特厚煤层综放采场矿压异常显现、顶板控制难度大的问题,以酸刺沟煤矿6上煤层为研究对象,通过理论分析和现场实测等方法,对综放采场矿压异常显现机理及顶板控制技术进行了研究。结果表明:① 建立了6上煤层综放采场小冒采比长悬顶板结构模型,得到直接顶与基本顶具有交错式断裂和平行式断裂2种断裂关系和演化过程;② 通过力学计算分析,得到了2种断裂条件下顶板压力与冒采比和顶板参数的定量关系。冒采比小,顶板悬顶越长,顶板压力越大,且顶板平行式断裂时造成矿压异常现象;③ 提出并实施了控顶区矿压控制技术、采空区矿压控制技术和新型支架矿压控制技术,技术实施后顶板控制效果好,保证了安全开采,生产效果显著,为类似条件的顶板控制提供了参考指导。