深井沿空留巷底鼓演化机理模型试验研究

为研究深井沿空留巷底鼓特征及其演化机理,以淮南顾桥煤矿深井沿空留巷为工程背景,利用自行研制的双向四面可调加载多功能相似模拟试验装置,开展典型条件深井沿空留巷底鼓演化机理模型试验。结果表明:1)从开掘到报废整个期间留巷底鼓严重,掘巷期间就已产生底鼓,但底鼓主要发生在一次采动至二次采动期间;2)巷道底板深部岩体主要为压应变,浅部岩体呈现"拉-压"应变转变现象,且"拉-压"应变交界面随着沿空留巷时期的推移不断向深部移动;3)该地质条件下沿空留巷底鼓主要由压曲型底鼓、剪切错动型底鼓和挤压流动型底鼓复合而成,其破坏形态多以剪切破坏或拉剪破坏为主,又呈现出大变形和偏态特征;4)根据底鼓产生和发展情况,将底鼓演化过程分为滑移-弯曲线形成期、剪切错动破坏期、剪切破断期、挤压流动期、离层期5个阶段。基于底鼓变形特征及演化机理分析,提出应将深井沿空留巷底鼓防控纳入整个巷道围岩控制体系之中,并针对留巷不同阶段给出相应的防控对策,为深井沿空留巷提供指导。     

我国沿空留巷底鼓研究现状及展望

针对底鼓防控在沿空留巷围岩控制中的重要作用,基于系统的文献查阅,对我国沿空留巷底鼓特征、底鼓机理、影响因素及防控技术的研究现状进行归纳总结和分析,并对目前的研究现状加以评述。最后,分析了我国沿空留巷底鼓防控所存在的难题,并对未来的研究方向进行了展望。指出深井大断面沿空留巷是发展趋势,应加大对该类沿空留巷底鼓机理的基础理论研究,积极探索和研究不同岩性底板沿空留巷底鼓机理,构建适合我国国情的沿空留巷底鼓防控体系。     

中厚煤层沿空留巷底鼓规律研究

以中兴矿3217材料巷和1205材料巷沿空留巷为工程背景,进行底鼓变形监测及规律分析,以得出中厚煤层条件下沿空留巷的底鼓变形规律。研究表明:中厚煤层沿空留巷底鼓变形可分为四个阶段:掘进及掘进影响稳定阶段、一次回采超前动压影响阶段、一次回采滞后影响阶段、二次回采超前动压影响阶段,后两个阶段是巷道发生底鼓变形的主要时期,在进行沿空留巷支护设计及底鼓控制时,需同时考虑一次回采和二次回采动压影响,综合来进行方案优化设计。     

基于FLAC3D的沿空留巷巷道底板变形规律分析

为了研究沿空留巷巷道底板变形规律,理论计算了沿空留巷底板变形,主要包括弹塑性变形产生的底鼓量、扩容产生的底鼓量、流变产生的底鼓量以及遇水产生的底鼓量;然后采用FLAC^3D数值模拟软件,分析了不同采动位置处沿空留巷底板的应力分布、沿空留巷巷道塑性区变形规律。采用“十”字交叉法对一次回采前超前影响期巷道围岩变形情况进行了分析。     

中兴矿沿空留巷无煤柱开采条件下底鼓规律研究

针对中兴矿多条沿空留巷开展了变形监测工作,结合一次回采、二次回采过程中巷道与工作面距离的空间关系,通过分析两次回采过程中巷道底鼓变形量的变化,研究了中兴矿沿空留巷无煤柱开采条件下的底鼓规律。研究表明:沿空留巷的底鼓变形主要由以下阶段产生:开挖及开挖稳定阶段、一次采动超前阶段、一次采动后阶段、二次采动超前阶段,其中一次采动后阶段与二次采动超前阶段是巷道底鼓产生的主要时期,产生的底鼓量占巷道使用过程中底鼓量的90%以上;沿空留巷在二次采动期间产生的底鼓变形远大于一次采动时期。建议在设计沿空留巷支护结构时,不仅要考虑一次采动的影响,更应充分考虑二次采动对沿空留巷围岩的影响。     

砌块充填沿空留巷底鼓大变形机理及综合控制技术

底鼓是沿空留巷常见的问题之一,为解决填沿空留巷底鼓问题,以发耳煤矿砌块充填沿空留巷为工程背景,采用理论分析、数值模拟和现场试验相结合的方法研究沿空巷道底鼓的变形特征、力学机理并提出综合控制技术.研究结果表明:沿空巷道的底鼓主要发生在一次采动期间,底板变形随着工作面的推进呈现变加速度加速变形、变加速度减速变形和恒加速度减...     

深井沿空留巷充填区顶板支护技术

回采工作面瓦斯超限问题是煤矿生产的主要安全隐患之一,沿空留巷可以有效解决这一问题。充填区顶板支护是深井沿空留巷必须重视的关键问题。首先介绍了深井沿空留巷围岩破断过程中所存在的回转规律,并对深井沿空留巷充填区顶板受力情况进行分析,而后阐述了沿空留巷顶板控制基本原理及技术,以期为深井沿空留巷充填区顶板支护提供建议。     

中厚煤层沿空留巷底鼓机理的研究

在我国,沿空留巷技术得到了非常广泛的应用。为了研究影响沿空留巷底鼓变形的各因素的相互关系,利用AHP层次分析法对6个主要因素所占权重进行计算分析;以某矿2205工作面运输巷作为工程背景,分别对巷道底鼓经历的4个阶段产生的变形量进行计算,得到巷道底鼓总量为895.1mm,为相似条件下的巷道底鼓分析提供了一定的借鉴意义。     

松软煤层留底煤巷道沿空留巷底板加固技术研究

针对松软煤层沿顶掘进留底煤巷道条件下的沿空留巷巷道底鼓,提出了一种钢筋混凝土灌注桩加固底板方案。在超前回采工作面巷旁支护体下方钻孔,钻孔穿过底煤至基岩以下约500 mm,钻孔内放入钢筋笼并且浇筑混凝土形成钢筋混凝土灌注桩,待工作面回采后使得巷旁支护体处于灌注桩上方。文章主要依托霍尔辛赫煤矿3605综放工作面柔模混凝土沿空留巷进行工业性实践,通过对沿空巷道围岩的收敛变形量进行观测,没采用底板加固段巷道底鼓量约稳定在350 mm,采用钢筋混凝土灌注桩加固底板后巷道底鼓量约稳定在100 mm。结果表明:钢筋混凝土灌注桩加固底板方案能够有效控制沿顶巷道条件下沿空留巷的底鼓。     

沿空留巷巷道底板破坏特征及影响因素分析

针对沿空留巷巷道底板变形严重等问题,分析了沿空留巷巷道底板破坏特征及影响因素,以山西2个矿作为研究对象,分析了沿空留巷巷道底板破坏特征,主要分为5个阶段,主要为掘进稳定期、一次采动前支撑影响期、一次采动后影响期、一次采动后稳定期和二次采动前支撑影响期;然后采用FLAC^3D数值模拟软件,对沿空留巷底鼓影响因素进行分析。研究为沿空留巷巷道底鼓的治理提供了理论基础。     

深部沿空留巷围岩稳定性变化规律研究

以淮南某矿沿空留巷工作面地质条件为背景,采用FLAC数值模拟软件,研究了不同留巷跨度、充填体宽度、采高对深部沿空留巷围岩稳定性的影响。结果表明:在巷道顶板坚硬、底板较软的情况下,巷道跨度和充填墙体宽度对底鼓影响剧烈,而顶板和墙体的稳定受采高影响较大。底板稳定性成为留巷成功的关键因素,必须通过选择合适的巷道跨度和墙宽,并且与采高相适应,最大限度地减小底鼓量,维持顶板和墙体稳定。数值模拟结果与工程实例中所表现出的实际情况一致。研究成果为该矿及类似条件的沿空留巷工作面安全高效开采提供了依据。     

深井三软煤层复合顶板下的沿空留巷

顾桥1115（1）工作面是典型的深井三软煤层,通过分析地质条件,采用锚杆锚索支护巷旁与顶板,使沿空留巷技术得以实现。结果显示,巷道前方顶板下沉量为257 mm,底鼓量为201 mm,两帮移近量在337 mm,后方顶板下沉量为238 mm,底鼓量为278 mm,两帮移近量为709 mm,移近量满足生产要求。     

沿空留巷底鼓滞后规律的分析与研究

以乌兰木伦煤矿12407工作面主运顺槽沿空留巷为研究对象,通过理论分析、数值模拟及现场矿压监测,揭示了在回采过程中,沿空留巷底鼓滞后过程的一般规律。研究表明：沿空留巷两侧载荷的分布不均是导致底鼓的直接原因,工作面后方的沿空留巷底板承载载荷,存在着不断积累和转移的过程,这为底鼓出现滞后过程创造了条件。再者通过对综采面进行数值模拟以及12407工作面现场的矿压监测,发现沿空留巷底鼓滞后过程主要包括2个阶段：滞后凸显阶段和滞后稳定阶段。并得到了各阶段的力学特征,可以确定顶板变化及垂向压力的关注范围一般为初始滞后工作面后方10～25 m的一段较短距离;滞后采空区关注底板变化范围为实际工作面后方的中部;日常巷道的监测维护及矿压监测范围一般为底鼓滞后最大距离之后。该研究规律,可为相似工程的综采面沿空留巷支护设计以及巷道的加强支护区域提供参考。     

深井矸石充填工作面沿空留巷围岩控制原理与技术

深井工作面矿压显现剧烈使得沿空留巷存在诸多困难。采用矸石充填采空区可有效限制深部采场覆岩大范围的破断、运动,缓解深井工作面剧烈的矿压显现,为深井工作面沿空留巷奠定基础。通过现场实测和理论计算探讨了深井矸石充填工作面覆岩运动特征,探讨了沿空留巷围岩承载结构及其稳定性。根据新巨龙煤矿2305S-2号工作面实际情况,设计了以矸石墙+钢管混凝土立柱为主的巷旁支护结构,并提出了留巷顶板超前支护、强力护表、深部锚固,巷旁支护结构合理宽度、侧向约束、协同承载,实体煤帮卸应力、防冲击、控片帮的控制方式,留巷底板高应力深部转移的沿空留巷围岩控制原理和先固顶→再护帮→后控底的沿空留巷围岩控制原则。形成了锚杆+W钢带超前支护和长锚索+注浆锚索永久支护的沿空留巷围岩控制技术,成功实现了新巨龙煤矿2305S-2号深井矸石充填工作面沿空留巷。沿空巷道围岩实测发现留巷矸石墙变形不均匀,承载能力增长缓慢,钢管混凝土立柱钻底,顶板锚索易破断等问题。需要进一步加强留巷矸石墙的侧向约束,提高矸石墙承载能力。钢管混凝土立柱底部安装大垫板,控制立柱钻底量,沿空留巷顶板锚索要求具备一定的延伸率,实现长锚索与顶板围岩的协同变形与承...     

深井厚煤层沿空留巷支护设计及应用

以神火集团薛湖煤矿为研究对象,选取2307工作面轨道巷进行沿空留巷工程试验。基于修正的分离岩块法和UDEC模拟软件进行了深井厚煤层沿空留巷的巷旁支护设计,通过对沿空留巷各种矿压参数、混凝土墙体的压力变化和瓦斯浓度变化情况的现场实测和分析,证明沿空留巷技术可以应用于深井厚煤层矿井。     

大采高留顶煤巷道柔模沿空留巷顶板支护技术研究

目前柔模混凝土沿空留巷技术已在潞安集团各矿井大力推广,根据多年留巷经验以及留巷人员的钻研,留巷帮鼓量、底鼓量已得到有效的控制,但是在留顶煤巷道留巷时,顶板剪切现象常有发生,如何有效控制顶板下沉剪切,是沿空留巷技术急需解决的一大难题。文章以常村矿2107工作面柔模混凝土沿空留巷为背景,通过对S5-16留巷效果对比,发现S5-16留巷顶板剪切严重,分析原因后,提出了巷道顶板支护方案,并严格按照方案实施。矿压监测证明,常村煤矿2107留巷顶板剪切得到了有效控制。     

沿空留巷卸压与应力引导防治底鼓技术

针对沿空留巷底板变形严重挖底控制后仍难以长期维持的问题,以集团下属矿3号煤层沿空巷道为工程背景,通过理论分析方法,对沿空留巷底鼓力学破坏机理进行归纳分类,提出巷内应力引导,巷旁卸压的控制原理.结果 表明,在实体煤帮、巷内应力引导支护及巷旁充填体协调作用下,将支承应力引导传递向卸压槽和采空区底板,降低巷内底板卸压风险,疏导顶底板支承应力,降低实体煤帮和巷旁充填体的应力集中程度,减少支承应力对底板破坏,降低底鼓量.研究成果在集团下属矿区进行推广应用,对类似条件沿空巷道底鼓控制具有一定的理论意义和参考价值.     

深井油页岩工作面无煤柱开采技术实践

以海石湾矿深井油页岩工作面无煤柱开采为工程背景,研究深井厚煤层的沿空留巷围岩稳定性问题.提出了高预应力、适应沿空留巷大变形基础支护和高支撑阻力、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,以及高强度、快速增阻、可缩性好的巷旁充填体和良好的充填区域顶板维护的巷旁支护体系.研究成果可为类似条件下沿空留巷提供参考.     

余吾煤业N1105工作面沿空留巷支护应用研究

为解决余吾煤业N1105工作面胶带顺槽沿空留巷围岩变形严重的问题,特提出在此巷道进行沿空留巷加强支护,超前在巷道原有支护的基础上铺设两层菱形金属网和一层钢筋网片、补打锚索补强支护,运用柔模混凝土墙体在巷道回采侧进行永久加强支护,对巷道超前30 m、滞后200 m范围内进行临时加强支护。实践表明,沿空留巷支护能有效解决围岩变形严重问题,尤其是对顶板下沉有很好的支护效果,全巷道顶板基本无明显变化,个别地段顶板稍有下沉。矿压监测显示,留巷顶板最大下沉量为235 mm,底鼓最大值为1 080 mm,帮鼓最大值为432 mm,除底鼓变化量较大以外,顶板下沉和帮鼓得到有效控制。     

深井沿空留巷非对称破坏机制与控制技术研究

针对深井沿空留巷围岩非对称变形与控制难题,综合现场调研、理论分析、数值模拟及实测方法,探析围岩矿压显现几何形态、严重程度及动态演化过程,阐明深井沿空留巷围岩不对称变形破坏机制,并提出围岩结构分级分区耦合支护关键技术。结果表明:1)围岩剪切塑性破坏区和拉伸塑性破坏区主要分布于采空区边缘直接顶、实体煤帮和底板中,分布范围大且不均匀;2)关键部位(充填区域顶板)碎裂引发围岩各区域支护体被逐个击溃,依次是充填体偏心受载压裂、巷内顶板倾斜下沉、片帮外鼓和严重底鼓;3)煤岩层成岩性差且分布不均衡、不对称围岩结构的非耦合支护及其在强采动高应力状态下碎裂扩容、长期蠕变是围岩非对称变形的主因;4)将留巷围岩划分为4级9个支护分区,并具体分析各分区支护体力学效应及其保持围岩稳定性方面的作用,研究成果应用于深部沿空留巷并取得良好效果。