厚煤层坚硬顶板工作面沿空留巷技术

以新超煤矿90101回风顺槽沿空留巷为工程背景,研究厚煤层坚硬顶板沿空留巷围岩稳定的问题,提出围岩控制的原理和技术:高预应力、适应沿空留巷大变形的巷内基本支护和高支撑阻力、可控制沿空留巷顶底板剧烈变形的巷内加强支护的巷内支护体系;高强度、快速增阻、可缩性好的巷旁充填体,良好的充填区域顶板维护和坚硬顶板的强制放顶卸压的巷旁支护体系。     

坚硬顶板条件下厚煤层沿空留巷最优巷高参数研究

采用理论分析和数值模拟的方法研究了沙曲矿坚硬顶板条件下厚煤层沿空留巷最优巷高问题。通过理论分析,分析了坚硬顶板条件下厚煤层沿空留巷顶板断裂运动规律;运用数值模拟方法,确定合理采高(留巷高度)为4.5 m。结果表明:采高为4.5 m时,沙曲矿沿空留巷体系整体变形量较小,巷道变形稳定后具有较高的有效使用断面,巷道围岩承载结构更加稳定,留巷体系的稳定性得到有效的提升。说明坚硬顶板条件下厚煤层沿空留巷存在着最优的留巷高度。     

切顶条件下窄煤柱沿空掘巷围岩稳定性研究

针对坚硬顶板窄煤柱沿空掘巷围岩控制工程问题,研究了切顶条件下窄煤柱沿空掘巷顶板运动规律,分析了切顶高度对窄煤柱变形和巷道围岩稳定性的影响。研究表明：巷旁切顶可以有效减小窄煤柱沿空侧悬顶面积与顶板旋转下沉量,降低了上覆岩层及沿空侧顶板对窄煤柱的传递荷载,从而提高了沿空掘巷围岩稳定性;切顶高度与窄煤柱变形量呈负相关,切顶高度越大,工作面回采期间煤柱压缩量和侧向位移量越小。邱集矿采用窄煤柱沿空掘巷巷旁切顶卸压技术后,沿空掘巷围岩稳定性高,实现了坚硬顶板条件下窄煤柱沿空掘巷的安全高效运行。     

坚硬顶板、软弱底板条件下切顶卸压沿空留巷效果研究

基于切顶卸压沿空留巷技术探究在坚硬顶板、软弱底板条件下的切顶卸压沿空留巷效果。通过对现场数据的采集和分析,研究36层里部右二面在该项技术指导下的覆岩运动规律、支承压力分布规律和留巷段围岩稳定情况。结果表明,该项技术在本工作面应用效果良好,有效切断了工作面与巷道上方顶板的应力传递路径,工作面采空区顶板垮落未引起顶板大面积变形,顶板锚杆、锚索支护状态良好。     

42206工作面切顶卸压沿空留巷技术应用

为解决当前矿井采掘衔接紧张问题,以西铭矿42206工作面现场条件为基础,对坚硬顶板工作面沿空留巷巷旁充填体承载机理进行分析,提出采用切顶卸压方法对坚硬顶板载荷进行卸压,并设计了沿空留巷与巷内补强支护方案。根据现场试验结果,采用该方案后成功留巷700 m,42206工作面回采后,沿空留巷巷道围岩稳定,未出现剧烈矿压现象,表明该方案可行。     

沿空留巷“卸压-锚固”双重主动控制机理与应用

针对坚硬顶板下沿空留巷的维控难题,运用理论分析、数值模拟和工业性试验等方法,阐述了"卸压-锚固"双重主动控制机理。坚硬顶板长期悬顶缓慢下沉和突然断裂剧烈来压是沿空留巷的扰动根源,通过主动致裂改变其断裂位置、时机和结构,可实现顶板"大结构"的主动控制。将顶板断裂位置由实体煤侧转移至采空区侧,减弱旋转块体对沿空留巷顶板的连带作用,加速顶板破断、缩短扰动周期,降低悬臂长度、减小附加载荷。沿空留巷围岩具有分区特征,采用长短结合的支护方式分别构建浅部"基础承载圈"和深部"强化承载圈",可实现巷道"小结构"的主动控制。提出的"卸压-锚固"双重主动控制方法能够为沿空留巷营造良好的应力环境、提高锚固效能、降低支护密度。根据凤凰山矿154307工作面10 m厚坚硬石灰岩顶板下沿空留巷的工程实践,卸压后锚杆支护设计为1.5 m×1.5 m大间排距,沿空留巷达到了良好的效果。     

厚层灰岩直接顶沿空成巷切顶断裂条件及围岩移动规律研究

基于沿空留巷原理,分析了厚层灰岩直接顶板下巷旁充填沿空留巷和超前切缝断顶卸压法沿空留巷巷道顶板断裂位态,分别建立了2种不同顶板断裂位态下的结构力学模型,推导了巷道顶板支护阻力计算方法。研究表明:当切顶阻力Q≤ql时,巷道顶板沿煤壁内一定深度内断裂,沿空巷道侧向顶板悬臂结构可向沿空巷道围岩传递采场岩梁和上覆岩层移动压力;而当切顶阻力Q≥ql,巷内加强支柱+巷旁切顶墩柱+巷旁切缝的联合切顶作用时,可使得侧向坚硬灰岩顶板沿切缝结构面断裂滑落,实现顶板断裂位态主动控制,降低了坚硬灰岩顶板传递上覆岩层压力的移动变形压力,优化了顶板承载结构和围岩应力,降低了巷旁支护体承受的附加载荷。相关设计方法及研究成果应用到南屯矿厚层灰岩直接顶切顶留巷试验,取得了良好的应用效果。     

坚硬顶板切顶沿空留巷围岩控制技术

针对目前煤矿存在采掘接替紧张、煤层顶板坚硬而导致回采巷道围岩较难控制等问题,基于平煤二矿高地应力顶板坚硬条件,提出了切顶卸压沿空留巷技术,并进行了工业性试验。研究结果表明:工作面周期来压主要是由工作面的不断对称和采空区上方顶板"O-X"的形成及破断引起的;提出了以"切、补、护、支"为基础的切顶卸压沿空留巷围岩控制机理;留巷巷道两帮平均移近量80 mm,顶板平均下沉量138 mm,留巷变形在合理范围内,成巷效果较好,可为类似地质条件下的切顶卸压沿空留巷提供技术参考。     

沿空留巷技术在综采放顶煤工作面的研究与实践

以3313轨道运输顺槽沿空留巷为工程背景,通过高强度、高预应力的大断面巷道基本支护和针对沿空留巷顶底板剧烈变形的超前补强支护体系;合理严谨的超前切顶卸压体系;三维纺织结构混凝土支护体系;沿空留巷内顶板加强支护体系的实施,成功实现厚煤层坚硬顶板综采放顶煤工作面沿空留巷围岩的稳定控制。     

坚硬厚层顶板工作面沿空留巷技术研究

为实现坚硬厚层顶板条件下沿空留巷,基于工作面上覆岩层运移规律,采用数值模拟软件UDEC分析采空区侧岩层悬臂状态对留巷围岩变形影响,计算结果说明,随着侧向悬臂长度的增加,留巷变形明显加大;采用超前深孔预裂爆破技术缩短采空区侧悬臂的长度,控制上覆岩层的回转和下沉变形,实现卸压;形成了采动应力影响段留巷加强支护成套技术;对留巷矿压规律进行观测分析,留巷巷道断面保持8m2以上,实现了坚硬厚层顶板条件下沿空留巷。     

工作面端头悬顶在沿空巷道中破断位置的预测

阐述了基本顶在工作面端头形成的三角形悬顶对沿空巷道的危害，并对悬顶破断结构进行了分析，应用中的分析研究结果。在生产实践中成功地预测了三角形悬顶在沿空留巷中破断的位置和时间，为确定滞后加固沿空巷道的时间和长度提供了理论依据，对保护沿空留巷的安全具有重要意义。     

水力压裂基本顶沿空留巷顶板变形特征研究

摘 要：为探究水力压裂基本顶沿空留巷对巷道顶板及巷旁支护体顶部变形的影响,本文以榆家梁矿43308运输顺槽沿空留巷水力压裂基本顶工程为背景,采用FLAC3D数值模拟方法对水力压力前后沿空留巷顶板与巷旁支护体顶部的变形特征进行了分析,结果表明：沿空留巷顶板下沉量呈现由煤壁处向支护体处逐渐增大的趋势,巷旁支护体顶部变形量呈现由沿空留巷处向采空区处逐渐增大的趋势,均呈现“倾斜”特征。水力压裂基本顶前后,沿空留巷顶板平均下沉量由10.7 mm减小到7.23 mm,而巷旁支护体顶部平均变形量由16.82 mm减小到9.13 mm,沿空留巷顶板下沉量与巷旁支护体顶部变形量分别降低32.43%和45.72%。现场实测结果显示,水力压裂基本顶沿空留巷的巷道顶板下沉量与巷旁支护体顶部变形分别维持在20 mm~25 mm和60 mm~65 mm之间。水力压裂基本顶沿空留巷技术在榆家梁矿的成功应用,为其他类似矿井或工作面提供了一定的借鉴意义。     

无煤柱自成巷预裂切顶机理及其对矿压显现的影响

预裂切顶是无煤柱自成巷技术的核心,预裂切顶的效果直接关系到成巷的稳定性。以柠条塔煤矿无煤柱自成巷工程项目为背景,首先运用理论分析方法研究了预裂切顶的机理,进而运用离散元数值模拟方法和现场试验方法,对不同切顶条件下巷道围岩的响应规律进行了研究。研究发现,非聚能爆破模式下裂隙向四周扩展,导致巷道顶板形成裂隙分支,破坏巷道顶板的完整性。聚能张拉爆破模式下,应力波在侵彻裂隙的导向作用下可实现定向成缝。为达到理想的切顶效果,装药量及孔间距需协调设计,以保证孔间裂隙贯通。切顶参数变化对巷道围岩的整体变形及矿压分布有重要影响。在一定范围内,增大切顶高度可增大矸石碎胀体积,减小巷道顶板变形和作用在实体煤帮上的应力峰值,但切顶高度不宜过大,否则会增大施工难度,且会增大留巷变形。切顶角度对矿压显现亦有一定影响。当垂直巷道顶板切缝时,巷道围岩变形最大,但当切缝向采空区偏斜10°~20°,留巷围岩变形明显减小。柠条塔煤矿4.1 m采高、砂岩为主顶板的条件下,爆破孔间距为600 mm,单孔装药量为3 200 g时,切顶高度设计为9.0 m,切顶角度为10°时,矸石垮落充分,成巷效果较好。总结认为,切顶高度影响的是采空区矸石的碎胀体积及其对切顶短臂结构的作用力,切顶角度主要影响采空区顶板在垮落中对切顶短臂结构的动态下坠力及稳定后对切顶短臂结构的稳态支撑力,无煤柱自成巷预裂切顶的关键是保证采空区顶板和巷道顶板切得开,在切顶参数设计时应综合考虑预裂效果和切顶后碎胀矸石与切顶短臂结构的作用关系。     

中厚煤层切顶卸压沿空留巷参数设计与实践

为解决综采面间留设煤柱而导致的采掘接续紧张、资源回收率低、采空区易形成应力集中等问题,采用实验室实验、数值模拟和现场实践等方法,对寺河煤矿二号井97307工作面97214巷道进行了切顶卸压沿空留巷技术研究.基于实验给出了煤岩体的物理力学参数,然后通过数值模拟分析给出了切顶高度、切顶角度、炮孔间距和补强支护等主要参数,最...     

中厚煤层窄煤柱沿空掘巷围岩稳定性研究

以恒源煤矿487工作面窄煤柱沿空掘巷为工程背景,基于该矿工程实况采用理论计算、数值模拟等手段综合确定487工作面回风巷最优护巷煤柱宽度为5m;基于数值模拟分析了487工作面回采后沿空掘巷超前段顶板、实体煤以及煤柱内围岩应力分布、围岩变形与塑形区演化特征,针对性提出了高强锚杆索组合非对称支护技术,并分析了巷道支护应力场的...     

复合顶板沿空巷道锚梁网索支护实践

介绍了张集矿1222(3)沿空巷道锚梁网索支护的试验情况,通过对沿空巷道锚梁网索支护段和29U型钢架棚支护段巷道围岩变形观测,证明在复合顶板条件下,沿空巷道采用锚梁网索支护明显优于采用29U型钢架棚支护。     

沿空巷道切顶围岩变形控制机理及工程应用

为减少薄-中厚煤层开采工作面区段煤柱损失,提出了切顶法沿空成巷无煤柱开采技术,即在上区段回采工作面运输巷内,采用张拉聚能爆破在运输巷顶板与采场侧向顶板间形成一条切缝结构面,该结构面可阻滞采场侧向顶板移动压力向沿空巷道围岩的传递,并促使侧向顶板沿切缝切落,切落矸石则隔断采空区而形成运输平巷采空区侧巷帮,矸石碎涨后充填冒落空间支撑上位岩层继续移动,从而实现沿空巷道稳定。沿空巷道切顶力学模型的理论与数值分析结果显示,巷旁爆破切缝将可传递采场岩层移动变形压力的岩梁结构改变为沿切缝切落的短臂岩梁结构,大大降低了沿空巷道受采场侧向岩层移动变形压力的作用,减小了沿空巷道围岩压力及变形量。基于该原理提出的巷内加强支护、巷旁密集支护、巷道顶板切缝等主被动联合切顶技术,在各种不同条件下薄煤层、中厚煤层切顶成巷工程实践中均取得了良好效果,实践表明,该方法可有效降低采场岩层移动对沿空巷道产生的压力,减小沿空巷道围岩变形。     

石灰岩顶板沿空留巷支护技术

为深入研究石灰岩顶板条件下沿空留巷技术,针对石灰岩顶板具有悬顶大和缓慢下沉的特点,建立了沿空留巷切顶力学模型,定量设计了锚索与单体支柱联合切顶支护参数.实践表明,该支护方式能够有效保证石灰岩顶板沿空留巷切顶与支护,效果十分明显.     

沿空掘巷非对称性差异化支护技术研究

针对2103工作面沿空掘巷巷道围岩变形量大,矿压显现明显,煤柱侧与实煤体侧巷道围岩呈非对称变形问题,采用数值模拟分析确定工作面留设煤柱的合理宽度为5 m,同时利用钻孔成像技术对巷道围岩裂隙变化情况进行分析,得出实煤体侧和煤柱侧巷道围岩松动圈范围分别为1.8～2.2 m、1.5～2.4 m,据此提出非对称性差异化支护方案。支护方案优化后,通过对巷道围岩顶底板及帮部位移量变化情况和岩层裂隙发育情况进行监测,监测结果巷道在采用优化后支护方式后,80%锚杆受力在20～60 kN;巷道两帮位移变化量在75～95 mm,巷道顶底板移近量在43～95 mm,巷道围岩裂隙发育大部分集中在距围岩表面深度1.1 m以内。应用结果表明:该支护方案能够有效控制沿空掘巷巷道围岩变形,为类似条件下巷道支护提供了较大的参考价值。